Continuous monitoring of rail vehicle dynamics by means of acceleration measurements taken on board

The increased demand for high speed railway transportation requires continuous monitoring of both railway lines and vehicle dynamics for different reasons, ranging from system safety and reliability to effective management of maintenance interventions. The continuous monitoring activity carried out on the ETR600 high speed train is here presented, with the aim of investigating vehicle dynamics evolution both in time and along the considered railway line. The experimental campaign focused on bogie acceleration data measured on a vehicle in standard operation, for which synthetic indexes representative of lateral and vertical dynamics have been computed. Two different data analysis approaches are proposed in the thesis: the first one is based on statistical analysis and allows an investigation of the overall vehicle dynamics evolution along the considered line, whereas the second one relates vehicle dynamics to the corresponding line mileage. The proposed methodologies allow to identify line sections requiring maintenance and to distinguish the effect of hunting instability from the forced vibration resulting from track irregularity input. In particular, rear axles most suffer from instability, while forced motion imposed by the track irregularity gives a major contribution to the front axles. The re-profiling effect of preventing instability occurrences has been observed. Furthermore, the train's reversal capability to even wheel profile wear, so as to delay dynamics evolution, has been investigated.

La crescente richiesta di trasporto ferroviario ad alta velocità rende necessario il monitoraggio continuo delle linee ferroviarie e della dinamica di marcia per numerose ragioni, che spaziano dalla stabilità ed affidabilità del sistema alla tempestiva pianificazione degli interventi di manutenzione. Di seguito, si presenta l'attività di monitoraggio continuo effettuata sul treno alta velocità ETR600, con l'obiettivo di studiare l'evoluzione della dinamica di marcia nel tempo e in relazione alla linea percorsa. La campagna sperimentale si è concentrata su dati di accelerazione del carrello di un veicolo in servizio passeggeri, per i quali sono stati introdotti alcuni indici sintetici rappresentativi della dinamica laterale e verticale. Nella tesi, sono proposti due differenti metodologie di analisi dei dati: la prima consiste in una analisi statistica e permette di valutare la complessiva evoluzione della dinamica di marcia lungo la linea considerata; la seconda relaziona la dinamica di marcia alla corrispondente posizione lungo la linea. Le metodologie proposte permettono di identificare le sezioni della linea che necessitano di interventi di manutenzione e di distinguere gli effetti di instabilità dinamica dalle vibrazioni imposte dall'irregolarità del binario. In particolare, gli assili posteriori manifestano fenomeni di instabilità; al contrario, il moto imposto dall'irregolarità fornisce un maggior contributo agli assili anteriori. È stato osservato l'effetto delle operazioni di riprofilatura, in grado di prevenire l'insorgere di fenomeni di instabilità. Inoltre, è stata valutata la capacità di uniformare l'usura dei profili di ruota da parte delle operazioni di triangolazione del treno, in grado quindi di ritardare l'evoluzione della dinamica di marcia.