Sviluppo di un controllo anti-slittante per il tram Citadis 301

In big cities the utilization of mass transportation systems as subways is not sufficient to cover population moving needs. On the other hand the increasingly stricter anti-pollution policies make those needs not satisfiable by personal vehicles, but by more eco-friendly ground public transports: one among them, the tram. However, appeared in beginning of the XIX century, the tram requires nowadays higher operating performances than once upon a time, in order to be competitive on other transport solutions. Aim of this thesis is proposing anti-slip control schemes to be used on the Citadis 301 tram, manufactured by Alstom Transport, alternative to currently used one and capable to enhance vehicle performances by optimizing utilization of available adhesion force, consequently causing an increase in the maximum acceleration performed in case of poor adhesion conditions and, last but not least, a reduction in wear rate of rolling stock. Thesis starts by briefly presenting the theoretical basis needed to the comprehension of the slip phenomenon followed, in the succeeding chapter, by a detailed description of models adopted to simulate and blueprint control schemes, ended with a showcase on their implementation in the Matlab-Simulink® environment. Then, in the third chapter, the problem of anti-slip control synthesis is faced: for each of them is initially recalled the corresponding part of control theory, followed by description of main steps performed to reach the control law expression and, therefore, the implementation in Matlab-Simulink®. Finally, in the last chapter, is presented a critical analysis of results and performances obtained by operation of the control schemes collected in the previous chapter.

Nelle grandi città l'utilizzo mezzi di trasporto di massa come le metropolitane non è sufficiente a coprire le necessità di spostamento della popolazione. D'altra parte viste le sempre più stringenti normative anti-inquinamento tale richiesta non può più essere soddisfatta da veicoli privati, ma da mezzi pubblici di superficie a minor impatto ambientale tra cui il tram. Tuttavia questo mezzo, comparso all'inizio del XIX secolo, per risultare competitivo rispetto ad altre soluzioni nello scenario odierno richiede prestazioni operative ben superiori rispetto a quelle dei modelli di più vecchia data. Scopo di questa tesi è appunto quello di proporre degli schemi di controllo anti-slittante per il tram Citadis 301, prodotto dalla Alstom Transport, alternativi a quelli attualmente utilizzati ed in grado di migliorare le prestazioni del mezzo attraverso un’ottimizzazione dell'utilizzo della forza di aderenza disponibile, da cui consegue un aumento delle accelerazioni massime erogabili dal mezzo in condizioni di scarsa aderenza, nonché una minore usura del materiale rotabile. La tesi si apre con un breve richiamo delle basi teoriche necessarie alla comprensione del fenomeno dello slittamento a cui segue, nel capitolo successivo, la descrizione della modellistica utilizzata per la simulazione e la progettazione del controllo, nonché la relativa implementazione in ambiente Matlab-Simulink®. Nel terzo capitolo è quindi affrontato il problema della sintesi dei controlli anti-slittanti: per ognuno di essi è innanzitutto richiamata la relativa parte di teoria del controllo, a cui segue la descrizione dei passaggi fondamentali che si sono resi necessari alla definizione della legge di controllo e successivamente i passi adottati per la loro implementazione sempre in ambiente Matlab-Simulink®. Infine nell'ultimo capitolo è presentata un'analisi delle prestazioni e dei risultati ottenuti utilizzando gli schemi di controllo introdotti nel precedente capitolo.