Mantenere adeguate le condizioni di vivibilità all’interno delle carrozze di convogli ferroviari, è una prerogativa molto importante di chi gestisce il sistema di trasporti a livello nazionale.

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INTRODUZIONE

Mantenere adeguate le condizioni di vivibilità all’interno delle carrozze di convogli ferroviari, è una prerogativa molto importante di chi gestisce il sistema di trasporti a livello nazionale.

Rendere abitabile una carrozza vuole dire dotarla di tutta una serie di sistemi atti a rendere il viaggio dei passeggeri confortevole e soprattutto sicuro.

Per sistemi di confort si considerano quelli concepiti per l’intrattenimento e lo svago dei passeggeri, come ad esempio dotare ogni posto a sedere di una postazione HI-FI e di una presa per l’alimentazione del pc.

Per sistemi di sicurezza, d’altro canto, si considerano quelli concepiti per mantenere l’incolumità del passeggero in qualunque situazione di funzionamento del convoglio, e consentirne l’evacuazione in caso di avaria prolungata. Per questo motivo, quest’ultimi devono essere sempre alimentati come in caso di “emergenza elettrica”, ovvero mancanza dell’alimentazione da parte della linea.

La normativa internazionale prevede che in una situazione del genere vengano mantenute le condizioni di sicurezza per i passeggeri a bordo delle carrozze, mantenendo attivi alcuni sistemi considerati indispensabili per consentire l’evacuazione dei passeggeri dal convoglio oppure per continuare a ritenere abitabili le carrozze, nel caso in cui la condizione di criticità avvenga in uno spazio isolato. Per questo motivo vengono installati dei sistemi A.P.U.

(Auxiliary Power Unit) in modo da garantire l’alimentazione di alcuni dei sistemi di carrozza, quali: una parte dell’illuminazione, il ricircolo dell’aria, le porte, il sistema per la divulgazione delle informazioni e tutte le centraline di controllo.

La qualità dell’illuminazione influenza le prestazioni visive, l’atteggiamento relativo alle prestazioni e, soprattutto, la sicurezza sul posto di lavoro e il benessere generale. Per questo l’illuminazione per materiale rotabile nei sistemi del trasporto pubblico deve permettere l’esecuzione dei compiti visivi pertinenti, tramite il soddisfacimento di requisiti che si basano sui seguenti criteri: illuminamento, uniformità dell’illuminazione, limitazione dell’abbagliamento e aspetto del colore e resa del colore.

Allo stesso modo, risulta molto importante mantenere l’apporto d’aria, fresca o di ricircolo, all’interno delle carrozze su valori adeguati legati alle condizioni atmosferiche esterne, in modo da garantire la vivibilità del convoglio, visto che l’attuale parco dei convogli ad alta velocità è costituito da carrozze con finestrini sigillati che consentono limitati ricambi d’aria.

Per consentire l’evacuazione, o la libera deambulazione all’interno delle carrozze, e mantenere la calma fra i passeggeri è necessario mantenere attivi, e completamente efficienti, sia il sistema di apertura porte che il sistema per la divulgazione delle informazioni, visive e uditive, visto che, è stato rilevato, che le situazioni d’emergenza portano la nascita fra i passeggeri di fenomeni di gravi disagi con elementi di criticità quali malori, panico, ecc.

Infine, continuare a mantenere attiva la supervisione di tutti i sistemi di carrozza (centraline di controllo), è indispensabile per garantire il corretto funzionamento dei minimi sistemi per la sicurezza dei passeggeri elencati sopra, fra i quali vanno anche considerati quelli di natura elettropneumatica, ovvero il sistema frenante e il sistema per il controllo della stabilità di marcia e antipattinante.

Attualmente lo stato di emergenza elettrica per le carrozze dell’elettrotreno ETR500 (convoglio analizzato) è coperto da dei sistemi A.P.U. costituiti essenzialmente da gruppi di batterie.

Essi, mantenuti in tampone durante il normale funzionamento del treno, presentano

l’inconveniente di avere una disponibilità di energia limitata una volta entrate in funzione,

anche se alimentano una parte dei sistemi di carrozza: parte del sistema di illuminazione,

sistema di circolazione dell’aria, composto dai soli elettroventilatori di mandata e estrazione,

sistema porte, sistema informativo e di controllo. Dalle normative si dovrebbe avere infatti

2 un’autonomia di almeno 3 ore, ma che in realtà risulta molto meno, soprattutto quando entra in funzione il sistema di ricircolo dell’aria.

Per questo motivo la ricerca si sta indirizzando verso il miglioramento di tali sistemi di generazione d’energia in caso d’emergenza, in modo da garantire almeno il soddisfacimento delle prestazioni richieste dalle norme.

Inoltre, il prevedibile aumento della competitività, conseguente alla liberalizzazione del mercato ferroviario, induce a ritenere che le esigenze di confort della clientela saranno tenute in sempre maggior considerazione, anche per quanto riguarda le situazioni nelle quali, in ottica odierna, sono tollerate condizioni temporanee di degrado. Per questo motivo risulta allora importante cercare di andare ad alimentare impianti che, attualmente, in emergenza, vengono considerati secondari, ma che, alimentati, porterebbero il confort dei passeggeri su livelli accettabili anche in situazioni critiche. Come esempio, possiamo dire che nelle carrozze di 1

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classe e di 1

classe speciale dell’elettrotreno ETR500, attualmente, vengono considerati carichi di confort: l’impianto prese e l’impianto movimentazione tendine su ogni posto passeggero, l’impianto HI-FI, l’impianto di condizionamento e di riscaldamento e il completo funzionamento dell’impianto d’illuminazione. Per le carrozze ristorante, oltre al condizionamento/riscaldamento e all’illuminazione completa, vengono considerati carichi di confort tutti quelli di cucina: forni a microonde, piastre, lavastoviglie, ecc.

L’idea è quella di realizzare un sistema A.P.U. capace di produrre, stoccare e utilizzare una rilevante quantità di idrogeno a bordo di ogni carrozza, in modo da rendere il sistema elettrico di bordo di ciascuna attivo per un tempo sufficientemente lungo e capace di alimentare non solo i sistemi che garantiscono la sicurezza dei passeggeri, ma anche una parte di quelli che rendono confortevole l’abitabilità delle carrozze anche in casi di emergenza elettrica.

Lo scopo della presente tesi è stato quello di analizzare i sistemi di bordo delle carrozze di 1

e 2

classe, di 1

classe speciale e ristorante dell’elettrotreno ETR500, in modo da conoscere la loro struttura e il loro comportamento durante il funzionamento in caso di emergenza elettrica. Questo ha portato alla definizione delle specifiche tecniche in termini di: potenze necessarie per l’alimentazione dei minimi sistemi necessari per la sicurezza, livelli di tensione disponibili a bordo, stima di volumi e pesi disponibili nei sottocassa delle carrozze considerate, in modo da poter progettare un sistema A.P.U. costituito principalmente da una Fuel Cell di tipo PEM, un convertitore statico e un sistema di accumulo per idrogeno compresso in materiale composito.

E’ stata riportata una descrizione dei vari componenti del sistema di generazione in emergenza proposto, nella quale essi vengono descritti sia come tipologia che come caratteristiche tecniche.

E’ stato infine fatto un confronto fra l’attuale sistema A.P.U installato in carrozza (sistemi di

batterie) ed il sistema proposto evidenziando i vantaggi a partire dalla stima di volumi e dei

pesi occupati da tali sistemi a parità di quantità di energia accumulata.