TD2S. Train derailment detection systems. Analisi dei dati rilevati : definizione del fuso di ammissibilità e determinazione della massa del convoglio

Railway safety has always been one of the most interesting issues in the railway engineering field. The problem of derailment causes significant damage to the infrastructure and to the people in terms of death and in terms of inconvenience for the use of the railway system. Various systems for the identification of the derailment of railway wagons have been proposed during the past years, but until our days there are no widespread applications because of the prohibitive costs relating to the instrumentation of all circulating wagons. The need to reconcile efficiency and cost-effectiveness is the basis of the innovative system which requires only the instrumentation of the locomotive, promising significant savings in the installation and maintenance phases. This thesis work was born with the aim of contributing to the prototyping of the new TD2S or Train Derailment Detection System. In detail, this thesis work has as its objective the definition of limit parameters which, if exceeded, trigger the alarm in the cabin; in this way it will be possible to stop the train in the shortest time and space possible, limiting damage to the infrastructure and to people. In the initial part of the paper, we study the phenomenon of derailment, highlighting forces and the causes that can increase the risk of this phenomenon; then we analyse railway safety in Italy, in Europe and the major Italian derailment accidents. Subsequently we analyse the existing projects whose goal is the reduction of the risk of derailment. After we illustrate the parts that constitute the TD2S system and then the data analysis that has been implemented in the LabVIEW environment to automate the process. The data analysis returned an eligibility zone which, as for any model, must be validated. Unfortunately for major cause (Covid-19 health emergency), the test on site, the fulcrum of the validation phase, has been postponed several times and not yet rescheduled. In the final part of the report it is shown how, theoretically, it is possible to determine the mass of the towed wagons, a very important information during the phase of composing of the convoy. With the available data it was not possible to determine the towed mass. To pursue this objective, and to have expected results, it will be necessary to make changes to the system improving the quality of the data; but this will be the subject of a future studies.

Una delle tematiche di maggior interesse dell’ambito ferroviario è la sicurezza. La problematica dello svio, più comunemente noto come deragliamento dei carri, è causa di danni ingenti all’infrastruttura, alle persone e genera disagi per i fruitori del sistema stesso. Nonostante negli anni siano stati ideati diversi sistemi per l’individuazione tempestiva dello svio dei carri ferroviari, ad oggi non si riscontrano applicazioni diffuse, in quanto gli oneri relativi alla strumentazione di tutti i carri circolanti risultano proibitivi. La necessità di conciliare efficienza ed economicità è alla base dell’innovativo sistema il quale richiede che venga strumentato il solo locomotore promettendo ingenti risparmi sia in fase di installazione sia in fase di manutenzione. Il presente lavoro di tesi, dunque, nasce con la finalità di contribuire alla prototipazione del un nuovo sistema di rilevamento dello svio ferroviario TD2S o Train Derailment Detection System. In dettaglio questo lavoro di tesi ha come obiettivo, tramite l’analisi dei dati trasmessi dal sistema in funzione, la definizione di parametri limite che se superati fanno scattare l’allarme in cabina; in questo modo sarà possibile arrestare la marcia del treno nel minor tempo e spazio possibile, limitando così i danni all’infrastruttura e alle persone. Nella parte iniziale dell’elaborato si è trattato il fenomeno dello svio evidenziando le forze in gioco e le cause che possono aumentare il rischio che questo fenomeno si verifichi; si è poi analizzata in dettaglio la sicurezza ferroviaria in Italia ed in Europa ed i maggiori incidenti ferroviari italiani causati dallo svio di uno o più carri. Successivamente si sono studiati i progetti atti a ridurre il rischio o il danno generato dallo svio. In prosieguo si è eseguita una panoramica delle parti che compongono il sistema TD2S e poi si è illustrata l’analisi dei dati che è stata implementata in ambiente LabVIEW al fine di automatizzare il processo. L’analisi dei dati ha restituito un fuso di ammissibilità che come per ogni modello deve essere validato. Purtroppo per cause di forza maggiore (emergenza sanitaria Covid-19), la prova di svio in campo, fulcro della fase di validazione, è stata più volte rimandata e ad oggi non ancora riprogrammata. Nella parte terminale dell’elaborato si è dimostrato come, teoricamente, sia possibile determinare la massa dei carri trainati, informazione molto importante in fase di composizione del convoglio. Con i dati a disposizione non è stato possibile determinare la massa trainata. Per perseguire questo obiettivo, ed avere dei risultati attendibili sarà necessario apportare delle modifiche al sistema migliorando la qualità dei dati; ma questo sarà oggetto di un prossimo studio.