SETTEMBRE 2014
AUTOMAZIONE OGGI 375
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ma anche per essere traspor-
tato su rotaia ferroviaria, esso
deve soddisfare i requisiti dei
veicoli idonei all’uso ferrovia-
rio enunciati nel Capitolo IX
della noma M-1001. Il cuore
dell’impianto di SPE, messo a
punto per queste prove è co-
stituito da due sistemi di acqui-
sizione dati SoMat eDAQ. Altri
componenti dell’impianto in-
cludono: 2 Simultaneous High
Level Layers (EHLS) che consen-
tono all’eDAQ di campionare simultaneamente 32 ingressi ana-
logici differenziali (16 canali per unità); 14 Moduli SoMat Smart,
che forniscono il condizionamento del segnale di estensimetri
circuitati a 1/4, 1/2 e ponte intero; 6moduli di condizionamento
segnale SoMat ICP. Gli eDAQ sono inseriti in custodie Nema sta-
gne alle intemperie fissate al pianale del carro intermedio; prima
del carro piano si trova lamotrice che alimenta tutto il sistema su
rotaia, mentre al carro piano è attaccato il rimorchio con carrello
girevole. Al fine di poter trasportare per ferrovia il rimorchio,
esso è accoppiato a un carrello, che segue il rimorchio stesso. A
scopo di prova, per simulare l’esercizio reale, al treno possono
essere attaccati uno o più rimorchi con relativo carrello. SPE usa
numerosi sensori di varia tipologia per misurare i parametri im-
portanti. Sono stati usati tre accelerometri verticali per misurare
le stimolazioni verticali provocate dall’imperfezione dei binari,
dagli urti e da altri fenomeni. Tre accelerometri laterali determi-
navano se le accelerazioni trasversali rientrassero nei requisiti
specificati nel Capitolo XI. Per misurare lo svergolamento e de-
terminare, di conseguenza, il rollio delle unità e del carro piano,
SPE ha impiegato sei potenziometri. Il carico longitudinale della
piastra di accoppiamento del carrello al rimorchio era rilevato
utilizzando uno spinotto di carico appositamente realizzato.
Questi dati sono stati impiegati per determinare i carichi longi-
tudinali lungo il sistema.
Infine, sono stati applicati estensimetri sia al carrello sia al ri-
morchio: la posizione di questi estensimetri è stata determinata
effettuando un’analisi a elementi finiti della struttura. Dall’ana-
lisi, gli ingegneri SPE individuarono quattordici zone particolar-
mente critiche, quattro sul rimorchio e dieci sul carrello.
Pannelli solari per fornire l’energia portatile
Per alimentare il sistema, SPE ha installato due pannelli so-
lari SunWize SW90C sui carri piani. I pannelli solari, che forni-
scono fino a 90 W ciascuno, caricano un bancale di tre batterie
fra loro collegate, che alimentano il sistema di acquisizione
dati. Per questo sistema di prova, SPE decise di usare i pannelli
solari al posto di grandi batterie, poiché l’impiego di batterie
piccole è molto più conveniente e viene eliminata la necessità
di sostituirle in condizioni climatiche avverse. Inoltre, i pan-
nelli solari eliminano la necessità di verificare la capacità delle
batterie quando la prova è in corso; essi forniscono energia suf-
ficiente per mantenere cariche le batterie per tutta la durata
della prova. Dopo che i tecnici avevano assemblato il sistema
di prova e montato i sensori, gli ingegneri SPE hanno usato il
software SoMat TCE, installato su un laptop, per programmare
il sistema. Questo software consente la configurazione rapida e
comoda dei canali del sistema, compresa la taratura di ciascun
trasduttore. Completata la configurazione, è stato scollegato il
calcolatore, lasciando autonomo il funzionamento del sistema
di acquisizione dati. Le prove su binario sono state effettuate
da Canadian Pacific Railroad sulla tratta fra St.Paul (Minne-
sota-USA) e Superior (Wisconsin-USA), lungo una distanza di
circa 150 miglia. Nel periodo di circa due settimane, SPE ha ef-
fettuato due corse senza carico e due con carico. La lettura dei
sensori è stata rilevata con cadenza di campionamento di 200
Hz. Le prove, nonostante non fossero presidiate, sono state
effettuate senza alcun intoppo e il sistema di acquisizione ha
registrato da 2 a 4 Gigabyte di dati per ogni corsa.
Analisi dati in un attimo
Completata una prova, gli ingegneri SPE hanno ricollegato il
laptop al sistema eDAQ e scaricato i dati grezzi per analizzarli.
Per effettuare l’analisi, è stato impiegato SoMat Infield. Il primo
passo è stato quello di filtrare i dati digitalmente, usando un fil-
tro Butterworth con frequenza di taglio di 15 Hz, come speci-
ficato dalla norma AAR M-1001. Lo scopo della filtratura è la
rimozione delle interferenze dai dati di prova.
Il passo finale per l’analisi dei dati di prova è stato quello di indi-
viduare le deformazioni, accelerazioni e deflessioni che superino
i limiti imposti dalla norma AAR. Questo passo è stato eseguito
in un attimo, usando le funzioni statistiche del software SoMat
Infield, in grado di effettuare analisi molto più sofisticate. Ad
esempio, esso può non solo identificare i valori massimi e mi-
nimi, ma anche calcolare le medie, le deviazioni standard e i
valori rms, oltre a effettuare le analisi rainflow, time at level e di
frequenza. Dopo aver analizzato i dati, SPE era lieta di comuni-
care che la combinazione carro piano/rimorchio/carrello aveva
superato la prova. SPE ha preparato un rapporto comprendente
le tabelle che illustrano i massimi valori registrati, confrontando
questi valori con quelli consentiti dalla norma AAR; viene mo-
strato anche il margine di sicurezza. Questo rapporto è stato
consegnato al cliente, che lo ha poi inoltrato, insieme ad altra
documentazione, alla AAR e alla Federal Railroad Administra-
tion per l’approvazione. Kasten ha osservato che, durante tutto
il processo, il supporto tecnico fornito da HBMè stato di grande
aiuto nell’utilizzo sia della strumentazione sia del software.
HBM -
Configurazione rapida e comoda dei canali del sistema con il software SoMat TCE
