Sistema automatico di certificazione per la regolazione delle lunghe rotaie saldate. Studio, modellazione, ingegnerizzazione e sperimentazione della componente hardware

This Thesis is the result of the planning carried out in collaboration with the engineering firm Alpha Caesar S.r.l., and it concerns engineering and experimentation, subject to study and modelling, of innovative System’s Hardware component for thermal Regulation and Certification of Long Welded Rails. The long welded rail, experimented in Italy since the second half of the ‘50s, sprang from the need to overcome problems related to jointed rail. However, in these years, the essential procedure of thermal regulation has not gone at the same pace with the installation and welding improvement, being stuck in empirical and practical analysis and controls. Therefore, our work must be considered as a part of new technologies research and development, which goal is to simplify and make procedures of rails’ certification for thermal regulation completely reliable. The developed Hardware component is based on a system of twelve load cells, conveniently placed on four rail flights, that continuously provides the precise value of displacements, and then of traction stresses, applied on rails during thermal regulation. The electrical signal emitted by load cells, suitably amplified, is forwarded to Transmitters in analog format. These Transmitters, equipped with Arduino USB board, establish a radio communication with a Receiver (equipped with Arduino board too) that collects the data stream and forwards it to computer through serial communication. In the end, the dedicated Software will enable operators to inspect the mechanical stresses inside rails, to carry out the correct thermal regulation through required checks and to achieve the certification prescribed by current regulations (RFI TC AR VT AR 01 008 A).

Il presente elaborato di Tesi è il risultato di un lavoro svolto in collaborazione con la società di ingegneria Alpha Caesar S.r.l., e consiste nell’ingegnerizzazione e nella sperimentazione, previo studio e modellazione, della componente Hardware di un innovativo Sistema per effettuare la Regolazione termica e la Certificazione delle Lunghe Rotaie Saldate. La lunga rotaia saldata, sperimentata in Italia fin dalla seconda metà degli anni Cinquanta, nasce dalla necessità di superare le problematiche inerenti il binario con giunzioni. Tuttavia, in questi anni di impiego, il fondamentale processo di regolazione non è andato di pari passo con l’affinamento delle tecniche di posa e di saldatura, rimanendo fossilizzato su valutazioni e controlli empirici. Il nostro lavoro, dunque, si inserisce nell’ambito della ricerca e dello sviluppo di nuove tecnologie, il cui scopo è quello di semplificare e rendere completamente affidabili le procedure di certificazione per la regolazione termica delle rotaie. La componente Hardware sviluppata si basa su un sistema di dodici celle di carico, opportunamente disposte sulle quattro semisezioni di rotaie, che forniscono in continuo i valori esatti degli allungamenti, e quindi degli sforzi di trazione, indotti nelle rotaie durante la regolazione. Il segnale elettrico prodotto dalle celle di carico, adeguatamente amplificato, viene inviato in formato analogico a dei Trasmettitori. Questi, dotati di una scheda Arduino, instaurano una comunicazione radio con un Ricevitore (anch’esso dotato di Arduino), che quindi raccoglie il flusso totale di dati e lo invia ad un computer mediante comunicazione seriale. Un Software dedicato, infine, permetterà agli operatori di controllare le sollecitazioni interne alle rotaie, eseguire, tramite le opportune verifiche, la corretta regolazione termica ed ottenere l’apposita certificazione richiesta dalla normativa vigente (RFI TC AR VT AR 01 008 A).