1 NORMATIVE VIGENTI
La molteplicità delle soluzioni possibili, per prevenire il distacco del pantografo dalla catenaria, ha portato alla luce il problema di definire degli indici di bontà che possano essere utilizzati per comparare le diverse decisioni prese in maniera chiara e obiettiva, effettuando così un confronto diretto tra soluzioni nettamente diverse tra loro.
Tale aspetto risulta ancora più sentito a causa della Direttiva Europea 96/48/CE sulla interoperabilità del sistema ferroviario transeuropeo ad alta velocità. La norma infatti decreta che:
“ Agli Stati membri non è consentito, sul loro territorio e richiamandosi alla presente direttiva, vietare, limitare o ostacolare l'immissione sul mercato dei componenti di interoperabilità in vista del loro impiego per il sistema ferroviario transeuropeo ad alta velocità quando gli stessi soddisfano le disposizioni della direttiva.”
“Gli Stati membri considerano conformi ai pertinenti requisiti essenziali previsti dalla presente direttiva i componenti di interoperabilità muniti della dichiarazione «CE» di conformità o di idoneità all'impiego, i cui elementi sono indicati nell'allegato IV.”
“La conformità di un componente di interoperabilità ai requisiti essenziali applicabili è stabilita con riferimento alle specifiche europee pertinenti se esse esistono.”
“Gli Stati membri pubblicano i riferimenti delle norme nazionali che recepiscono le norme europee.”
“In mancanza di specifiche europee e senza pregiudizio dell'articolo 20, paragrafo 5 gli Stati membri comunicano agli altri Stati membri e alla Commissione le norme e le specifiche tecniche usate per applicare i requisiti essenziali.”
A seguito della Direttiva Comunitaria 96/48/CE sull’interoperabilità è stata introdotta dal CENELEC (Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) la Norma Europea EN 50327 che definisce i requisiti funzionali per i risultati e la precisione delle misure di interazione dinamica tra il pantografo e la linea aerea di contatto. Tale codice si è reso necessario dal momento che in Europa sono presenti sistemi di captazione di corrente differenti (sia in termini di struttura della catenaria sia in termine di tensioni di alimentazione) e quindi occorreva una normativa di riferimento che garantisse la possibilità di comparare i risultati delle misure per approvare i componenti al fine del libero accesso in Europa. La norma in questione definisce tre tipologie di misura del distacco.
1. Misura delle forze scambiate con il filo di contatto.
2. Misura del sollevamento dinamico del filo di contatto rispetto alle condizioni di riposo.
3. Misura degli archi elettrici dovuti ai distacchi.
Fig. 1.1- Correlazione tra le diverse grandezze fisiche
Ognuno di questi fenomeni ha la sua specificità, che dipende dalle diverse condizioni di lavoro del pantografo. Solo in alcuni casi, relativi a fenomeni particolarmente evidenti (tempi di
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distacco maggiori di 30 ms), si può avere un’indicazione simultanea del fenomeno in due o tutti e tre i campi di misura. Quindi la definizione della “Qualità della captazione” è legata alla valutazione simultanea degli indici relativi a ciascuno dei settori sopra indicati (fig. 1.1).
Per quanto riguarda il lavoro effettuato presso Trenitalia saranno considerati solo gli aspetti relativi alla misura degli archi elettrici; la normativa prevede che il sensore di misura:
abbia sensibilità alla lunghezza d’onda della luce emessa da materiali in rame, in particolare devono essere incluse le bande 220 nm – 225 nm o 323 nm – 329 nm, inoltre deve possedere un’insensibilità alla luce con lunghezza d’onda maggiore di 330 nm, perché da qui iniziano le emissioni ultraviolette della luce solare, quindi non si riesce più a discriminare il segnale emesso dagli archi;
sia posto sull’imperiale del treno in vicinanza del pantografo, sull’asse longitudinale del veicolo e dietro al pantografo rispetto alla direzione di avanzamento (fig. 1.2), in modo da rilevare sempre gli archi uscenti rispetto al senso di marcia del treno;
Fig. 1.2- Posizionamento del sensore.
abbia un tempo di risposta inferiore a 0,1 ms.
L’intera catena di misura deve invece produrre i seguenti risultati:
misura della durata di ogni arco, solo se questa è maggiore di 1 ms. Per una convenzione, non specificata direttamente dalla presente normativa ma presa come riferimento dal sistema di misura francese, devono essere considerate buone anche le “sequenze” di durata superiore al millisecondo (fig. 1.3). Per “sequenza di archi” si intende una successione di distacchi singoli di durata anche inferiore al ms, distanziati tra sé di un tempo inferiore a 0,1 ÷ 0,5 ms (per Trenitalia solitamente si sceglie un valore di 0,2 ms);
Fig. 1.3- Gestione delle sequenze di archi
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durata dell’arco più lungo verificatosi sulla tratta di prova;
velocità media del treno;
numero di archi totale (può essere sostituito anche dal numero medio di archi per km);
somma delle durate di tutti gli archi;
tempo dell’intera prova e tempo con corrente sul pantografo maggiore del 30% del valore nominale. Le sequenze di dati in cui la corrente sul pantografo scende al di sotto del 30%
della corrente nominale devono essere eliminate dai conteggi effettuati;
corrente media sul pantografo;
percentuale di archi (NQ%) definita come il rapporto tra il tempo di arco e il tempo con corrente minore al 30% della corrente nominale moltiplicato per 100.
Infine la norma prevede che la tratta di prova sia lunga almeno 10 km e sia percorsa a velocità costante con una tolleranza di ±2,5 km h.
Oltre alla EN 50327 è stata presa come punto di riferimento per il calcolo dei parametri sintetici anche la Specifica Tecnica RFI/DI/TC.TE/ST TE 74-C che determina le prove da eseguire per la caratterizzazione di un pantografo.
Secondo questa specifica i pantografi possono essere suddivisi in 4 classi di accettazione sulla base di 3 parametri sintetici.
Indice della qualità sulla tratta di prova (NQ‰).
Numero medio dei distacchi compresi tra 4 e 20 ms per km. In questo parametro, sono considerati solo gli archi di durata superiore a 4 ms poiché, anche se la norma EN 50327 prevede il conteggio degli archi di durata inferiore (maggiori di 1 ms), fino ad oggi Trenitalia ha considerato solo questi negativi ai fini di una buona captazione della corrente di trazione. Tale limitazione era essenzialmente dovuta al tipo di sensore utilizzato, ma già oggi sono in prova dei nuovi sensori che potranno rispondere alle norme citate.
Numero medio dei distacchi maggiori di 20 ms per km.
Nella tabella 1.1 sono riportati i valori dei tre parametri di accettazione per ogni tipologia di catenaria che opera nelle diverse classi di velocità: A fino a 150 km/h; B fino a 200 km/h; C fino a 250 km/h; D oltre 250 km/h.
LIVELLI DI ACCETTAZIONE
Classi A B C D
Indice di qualità (NQ‰) sulla tratta di prova ≤ 2 ≤ 2 ≤ 2 - Numero medio dei distacchi (4 ÷ 20 ms) per km ≤ 12 ≤ 9 ≤ 7 - Numero medio dei distacchi (> 20 ms) per km ≤ 0,3 ≤ 0,4 ≤ 0,5 - Valore indicativo che deve essere confermato da prove con pantografi, giudicati idonei, su linee di prova selezionate e indicate nella parte III della specifica RFI/DI/TC.TE/ST TE 74-C
Tabella 1.1: Classi di accettazione per la caratterizzazione di un pantografo.
Per la classe D della tabella 1.1 non sono riportati valori poiché questi si riferiscono alle nuove linee AV a 25kV e la norma è ancora in corso di aggiornamento.
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