Il progetto di realizzare un assile “intelligente” per treni ad alta velocità, in grado di monitorare e trasmettere dati sul proprio stato di integrità real time, nasce nel 2017 da una collaborazione tra il Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano e Lucchini RS, azienda specializzata nella produzione di materiale rotabile per treni, tram e metro.

L’idea si sviluppa in un più ampio contesto che ha visto negli ultimi anni una costante crescita, anche in ambito ferroviario, di sistemi interconnessi per il monitoraggio strutturale dei componenti meccanici e che ha permesso enormi passi avanti nell’ambito della manutenzione predittiva e il raggiungimento di una maggiore sicurezza del trasporto su ferro.  

La ricerca si pone l’obiettivo di creare un sensore integrato nell’assile ferroviario di treni ad alta velocità per svolgere operazioni di monitoraggio allo scopo di effettuare manutenzione predittiva dei componenti meccanici e scongiurare incidenti o fermi inattesi della linea. La ricerca si è articolata in due fasi successive:

• uno studio teorico per la determinazione degli effetti generati sull’assile da diverse difettosità. Tale analisi è stata effettuata per mezzo di simulazioni numeriche con modelli Multi-Body del veicolo e ha permesso di sviluppare algoritmi ad-hoc per l’identificazione di difettosità presenti sulla ruota a partire da misure di accelerazioni lungo le tre direzioni (verticale, laterale e di avanzamento).
• una sperimentazione in laboratorio, svoltasi al banco prove BU300 presso la sede centrale di Lucchini RS a Lovere, che ha permesso di verificare le previsioni del modello numerico e testare il prototipo sviluppato. Le difettosità sull’assile sono state ricreate grazie al fondamentale contributo del reparto tecnico di Lucchini RS e gli assili sono stati testati, in presenza dei vari difetti, fino alla massima velocità di rotazione ammessa al banco, corrispondente a una velocità di avanzamento equivalente del veicolo pari a 300 km/h.

Il progetto ha portato alla realizzazione di un primo prototipo di sensore in grado di identificare alcuni dei principali difetti che si possono presentare sulla ruota: Wheel-Flat, Out-of-Roundness, usura e cricca. In particolare, l’identificazione della presenza di una cricca nell’assile prima che questa raggiunga dimensioni che mettono a rischio l’integrità strutturale del veicolo è di estrema rilevanza nell’aumentare l’affidabilità delle linee ferroviarie e la sicurezza del settore.