Come saranno i treni del futuro?

Cinque innovazioni potrebbero plasmare il futuro dei viaggi in treno e renderli migliori e più sicuri. Ecco quali sono: Interruttori meccatronici, sospensione attiva, sterzo attivo, pantografo attivo e accoppiamento virtuale

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Da sempre il treno è il simbolo del viaggio per eccellenza, e anche se abbiamo a disposizione i veloci e comodi aerei, la locomotiva rimane romantica e pratica. Ad oggi ci sono in ballo diversi progetti per nuovi treni innovativi in tutto il mondo, ma rimangono  degli accorgimenti da apportare per rendere i futuri viaggi migliori e sicuri. 

I principali progetti di treni ad alta velocità che sono in programma oggi, nonostante siano futuristici, non sono in realtà tanto diversi da quelli costruiti negli ultimi 30 anni. Come ad esempio la rete ferroviaria ad alta velocità HS2 del Regno Unito, un treno ad alta velocità che vuole trasformarsi nella metropolitana d’Inghilterra, che si suppone sarà operativo nel 2033. Per non parlare dei treni Maglev in Cina che sono in gran parte limitati a progetti di nicchia. Sono treni a levitazione magnetica che viaggiano senza toccare le rotaieE poi c’è il progetto Hyperloop di Elon Musk e Richard Branson. Hyperloop (che significa iperanello o iperciclo) è un’ipotesi di tecnologia futuribile per il trasporto ad alta velocità di merci e passeggeri all’interno di tubi a bassa pressione in cui le capsule sono spinte da motori lineari a induzione e compressori d’aria

Tuttavia, mentre il settore ferroviario è cautamente lento nell’introdurre nuove tecnologie a causa del tempo necessario per pianificare e costruire nuove linee e veicoli, ci sono una serie di innovazioni tecniche in fase di sviluppo che, se adottate, potrebbero rendere i treni di domani più veloci e più sicuri. Vediamo quali sono.

1. Interruttori meccatronici

L’interruttore o il guasto dei punti è responsabile di quasi il 20% del ritardo totale riscontrato dai passeggeri sulle ferrovie del Regno Unito. Ciò si verifica quando c’è un problema con il meccanismo che consente ai treni di spostarsi da un binario all’altro in corrispondenza di un incrocio. Nonostante la frequenza del problema, la tecnologia utilizzata in questi meccanismi non è cambiata quasi mai dal primo progetto quasi 200 anni fa.

Ma un progetto di ricerca collaborativa ha esplorato tecnologie alternative radicali. Ad esempio, un design innovativo chiamato Repoint ha tre motori indipendenti in grado di sollevare e spostare i binari, facendo affidamento sulla gravità per bloccarli in posizione e fornendo ridondanza in caso di guasto di uno o due motori. Ciò contrasta con gli interruttori esistenti che fanno scorrere i binari lateralmente e possono rimanere bloccati a metà strada, quindi disporre di costosi strati aggiuntivi di sensori e protocolli per mitigare il rischio. Gli interruttori “meccatronici” di nuova generazione mirano a lavorare più velocemente, migliorare la facilità di manutenzione e ridurre il rischio di guasti grazie ai loro motori di riserva.

2. Sospensione attiva

I sistemi di sospensione convenzionali limitano la velocità di un treno mentre viaggia su binari curvi, limitando il numero di treni che puoi percorrere su un percorso. Questi sistemi di sospensione funzionano essenzialmente come grandi molle, cambiando automaticamente la distanza tra le ruote e la carrozza mentre il treno viaggia su un terreno irregolare per rendere il viaggio più fluido.

Sono attualmente in fase di sviluppo sistemi di sospensioni attive che introducono nuovi sensori, attuatori e controller per modificare in modo più preciso la distanza tra ruote e carrello. Ciò offre un miglior comfort di marcia e consente al treno di percorrere curve con maggiore velocità e stabilità. Questo può essere combinato con i sistemi per inclinare attivamente il treno mentre gira l’angolo, offrendo maggiori vantaggi.

3. Sterzo attivo

In una sala montata convenzionale, entrambe le ruote sono interbloccate e collegate con un asse fisso, impedendo qualsiasi rotazione relativa tra di loro. Quando un treno entra in una curva o in un percorso divergente in corrispondenza di un incrocio, deve rallentare per garantire che le ruote siano guidate sul binario e per evitare vibrazioni indesiderate delle ruote. I ricercatori ferroviari stanno ora sviluppando ruote rotanti in modo indipendente per includere un meccanismo di attivazione separato che può aiutare a sterzare le sale montate sul percorso curvo.

4. Pantografo attivo

I treni elettrici ad alta velocità devono mantenere un buon contatto con le linee elettriche aeree tramite il pantografo che si trova sulla parte superiore del veicolo. Sulla linea principale del Regno Unito, l’altezza del pantografo varia solitamente di circa 2 m per garantire la connessione in diverse aree come gallerie, passaggi a livello e ponti. I ricercatori stanno iniziando a sviluppare pantografi attivi che hanno la loro altezza e la vibrazione indotta coinvolta nel trasferimento di potenza controllata da un attuatore. Questi pantografi attivi possono migliorare la forza di contatto ed eliminare i problemi di perdita di contatto dovuti a rapidi cambiamenti dell’altezza della linea aerea e altri disturbi ambientali (come il vento).

5. Accoppiamento virtuale

Il numero di treni che possono circolare su un percorso, dipende in parte dal sistema di segnalamento. La maggior parte delle ferrovie utilizza un sistema a blocchi fissi, che divide i binari in sezioni. In ogni sezione può essere presente un solo treno alla volta, quindi deve esserci un divario significativo tra i treni. Ma alcune ferrovie stanno ora iniziando a utilizzare un sistema di segnalamento a blocchi mobili, che determina lo spazio necessario tra i treni in base alla distanza necessaria per fermarsi in caso di emergenza. Ma questo divario potrebbe essere ulteriormente ridotto se si basasse su informazioni in tempo reale su cosa sta facendo il treno davanti e dove si fermerà se colpisce i freni.

Questo è noto come “accoppiamento virtuale” e implica che i due treni comunichino informazioni sulla loro velocità di variazione e sull’attività di frenata in modo che possano diminuire o aumentare il divario tra loro al minimo necessario. Con spazi più brevi tra di loro, più treni potrebbero circolare in sicurezza su un percorso, aumentando la capacità complessiva della rete.

Con tali innovazioni, potremmo introdurre treni in grado di adattarsi alle mutevoli caratteristiche della linea, in modo da mantenere velocità elevate per gran parte del viaggio, ed evitare quei fastidiosi periodi di stop-start. L’ampliamento e l’interruzione dei confini degli attuali progetti ferroviari in questo modo ci consentirebbe di creare una rete di nuova generazione con un cambiamento radicale nelle prestazioni che è adatto per il 21 ° secolo, senza la necessità di costosi treni levitanti o tubi di vuoto.

Fonte: https://theconversation.com/five-innovations-that-could-shape-the-future-of-rail-travel-147962