Studio, progetto e modellazione strutturale di una risanatrice ad aspirazione del ballast ferroviario

This thesis is the result of a collaboration with an engineering company, Alpha Caesar S.r.l, to develop the design of a new ballast bed cleaning machine. The cleaning is necessary because of the deterioration of the constituent elements of the ballast caused by the cyclic transit of railway vehicles and the effects related to changing weather conditions. Once the deteriorated crushed stones are removed from the ballast, they are sieved and a selection of these stones is made. The ones complying with the optimal size are maintained while those no longer meeting the performance standards are eliminated. These operations are carried out with different methods according to the extension of the cleaning operation. The mechanized solution is the most widely used for sizeable operations. However there are different problems. The first is surely related to safety; in fact, during the cleanup operations there is a considerable amount of crushed stone being handled by the excavating chain, which removes the material from under the track. This can lead to dangerous situations for the workers operating near the machine. Associated with this issue, we have problems related to the emission of sound waves and the presence of fine particles, which affect directly the area surrounding the operation and the workers themselves. This paper proposes to replace the current cleaning process with an innovative technique eliminating the problems related to safety and pollution as well as providing a more economical solution reducing the time required for the restoration of the track. This is made possible by introducing a machine with three or more vacuum pipes that convey the sub-ballast into conveyor belts and from here to appropriate elements for the sieving process. The suction is obtained by using two separate watertight tanks, which are filled with material and emptied in an alternating manner.

Il presente elaborato di Tesi è il frutto di una collaborazione con la società di ingegneria Alpha Caesar S.r.l. per lo studio e lo sviluppo di una macchina risanatrice della massicciata ferroviaria di nuova concezione. L’utilizzo della risanatrice è necessaria a seguito del deterioramento degli elementi costitutivi la massicciata causato dal ciclico passaggio dei veicoli ferroviari e dagli effetti legati alle variazioni metereologiche. Il pietrisco così deteriorato, una volta prelevato dalla massicciata, viene vagliato per selezionare gli elementi ancora rispondenti alla pezzatura ottimale ed eliminare quelli non più rispondenti agli standard prestazionali. Queste operazioni vengono effettuate con metodologie diverse in base all’estensione delle operazioni di risanamento. Nel caso di soluzione meccanizzata, che è la più diffusa per operazioni di una certa entità, si presentano diversi problemi. Il primo è sicuramente quello relativo alla sicurezza, infatti, durante le operazioni di risanamento si ha una notevole movimentazione del pietrisco tramite l’utilizzo di una catena dentata che rimuove il materiale da sotto il binario e questo può portare a situazioni di pericolo per gli operatori nei pressi della macchina. Associati a questa tematica, si hanno problemi di emissioni di onde sonore e di polveri fini che incidono sia sugli addetti al risanamento che sull’area in cui si sta effettuando l’operazione. Questo elaborato propone di sostituire il processo odierno con una tecnica innovativa in cui si vadano a eliminare le criticità esposte, relative alla sicurezza e all’inquinamento, con vantaggi anche dal punto di vista economico in termini di riduzione delle tempistiche di risanamento del binario. Questo è possibile con l’introduzione di un macchinario con tre o più tubi aspiratori che possano convogliare il pietrisco, precedentemente movimentato, su nastri trasportatori e da qui in elementi appositi per la vagliatura. L’aspirazione è resa possibile grazie all'utilizzo di due serbatoi separati a tenuta stagna che si riempiono di materiale e si svuotano in maniera alternata.