Applicazioni
La locomotiva è un veicolo ferroviario che supera i 20 metri di lunghezza e un peso fino a 200 tonnellate, progettato per trainare convogli di merci o passeggeri. Grazie a potenti motori con azionamento elettrico o ibrido (diesel- elettrico) si garantisce la trazione necessaria al traino di vagoni passeggeri, e la capacità di superare pendenze mantenendo stabile la velocità.
È l’elemento principale che compone un treno e solitamente ne vengono impiegate due unità, una in testa ed una in coda.
Esigenze:
Controllo del Master
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Sistema frenante pneumatico
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Sistema di condizionamento
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Gestione del pantografo
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Stabilità in curva
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Sistema anti incendio
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Esigenza:
Controllo del Master
Il controllo del Master è cruciale per la guida della locomotiva. Tradizionalmente gestito con potenziometri rotativi, oggi viene affidato a sensori di posizione senza contatto, che riducono usura e garantiscono maggiore durata nel tempo. L’accuratezza e la resistenza a vibrazioni e condizioni ambientali sono fondamentali.
Soluzione:
Il sensore GRN può essere facilmente integrato nella manetta grazie al montaggio senza albero, che offre libertà di movimento e semplicità di installazione. Questa tecnologia elimina i problemi legati all’usura meccanica e riduce le interferenze, risultando adatta anche a treni e tram di nuova generazione.
Esigenza:
Sistema frenante pneumatico
Il sistema frenante dei treni si basa esclusivamente su circuiti pneumatici, che garantiscono tempi di risposta rapidi e minori esigenze di manutenzione rispetto a soluzioni idrauliche. La pressione massima di esercizio è tipicamente 16 bar. La sicurezza del convoglio dipende da un monitoraggio costante e preciso della pressione. Inoltre i trasmettitori di pressione devono essere in grado di resistere a condizioni ambientali difficili, come alte temperature, vibrazioni e umidità, e devono essere compatibili con sistemi elettronici avanzati, come ABS ed ECP.
Soluzione:
I sensori di pressione KM RAIL, con uscita elettrovalvola, si integrano facilmente nei quadri di controllo pneumatico presenti in cabina. Questa configurazione assicura un monitoraggio continuo e compatibile con i principali sistemi ferroviari, rispondendo anche alle normative di sicurezza con la certificazione EN50155.
Esigenza:
Sistema di condizionamento
Nei treni passeggeri, il comfort dei viaggiatori dipende da impianti HVAC particolari, rispetto a sistemi per edifici la pressione dell’impianto è maggiore e i range di temperatura operativa molto più estesi. Questi sistemi richiedono un monitoraggio accurato di pressione e temperatura per garantire raffreddamento e ventilazione efficaci.
Soluzione:
Il sensore di pressione Gefran KM RAIL con connettore M12 monitora costantemente la pressione dell’aria nei condotti, rilevando variazioni dovute a filtri sporchi, perdite o malfunzionamenti. Grazie alla robustezza meccanica e alla rapidità di risposta, assicura il bilanciamento del flusso d’aria in tempo reale. Il sensore di temperatura Gefran TR6 misura con precisione il valore termico dell’aria in entrata e in uscita, fornendo dati fondamentali al sistema di controllo per modulare il raffreddamento o il riscaldamento.
Esigenza:
Gestione del pantografo
Il pantografo deve garantire un contatto stabile con la linea aerea per permettere l’alimentazione elettrica del treno. L’aumento della velocità incrementa l’attrito e amplifica l’effetto delle irregolarità della linea, rendendo il contatto meno affidabile. Per questo motivo, oltre al controllo della posizione tramite sensori che regolano altezza e larghezza del pantografo in funzione delle condizioni della linea, della velocità del treno e di fattori esterni, è fondamentale monitorare anche la forza esercitata sul cavo elettrico. Questo assicura continuità di alimentazione, minimizza l’usura dei componenti e garantisce sicurezza e performance ottimali del sistema di trazione elettrica.
Soluzione:
Il sistema di gestione del pantografo si compone di tre componenti che lavorano sinergicamente:
- Il sensore di posizione Gefran RK5, con montaggio interno cilindro, è pensato per resistere a urti e vibrazioni, mentre la tecnologia Hyperwave assicura affidabilità e durata nel tempo;
- La sonda di pressione KM RAIL con certificazione EN50155 gestiscono il movimento del pantografo.
- La cella di carico Gefran TH, monitora costantemente la forza di contatto del pantografo con la linea aerea: sufficiente per garantire continuità di alimentazione, ma controllata per evitare usura prematura sia del pantografo sia del cavo ferroviario.
Esigenza:
Stabilità in curva
Il controllo delle sospensioni sugli assi di locomotive e carrozze passeggeri viene utilizzato per regolare la posizione e la pressione della sospensione in base alle condizioni della linea, alla velocità del treno e agli stress esterni, migliorando il comfort dei passeggeri, la sicurezza del treno e la durabilità dei binari e dei veicoli. Il sistema anti-tilt mantiene la stabilità della locomotiva e dei vagoni, compensando l’inclinazione durante le curve.
Soluzione:
Gefran offre la coppia RK-5 e KM RAIL per un sistema anti-tilt completo: RK-5 rileva posizioni precise del cilindro, mentre KM RAIL traccia continuamente la pressione del fluido. Il risultato è un controllo dinamico e coordinato dell’assetto del veicolo, traducendo dati accurati in un migliore equilibrio, comfort e sicurezza operativa.
- RK-5 è un sensore di posizione magnetostrittivo senza contatto, progettato per l’installazione interna nei cilindri.
- KM RAIL è un trasduttore di pressione ultracompatto specifico per applicazioni ferroviarie. Realizzato in acciaio inox, è certificato RAIL EN 50155, SIL2, PL d, e dotato di protezione IP69K.
Esigenza:
Sistema anti incendio
La sicurezza antincendio nei treni è garantita da sistemi basati su gas inerti, water mist o aerosol. Questi richiedono un controllo continuo della pressione delle bombole (tipicamente tra 42 e 80 bar) per assicurare efficacia in caso di emergenza. Le normative ferroviarie impongono certificazioni “RAIL” e “fuoco e fumi”.
Soluzione:
I sensori di pressione KM RAIL con connettore M12 sono certificati per applicazioni ferroviarie (EN50155) e rispettano le normative “fuoco e fumi”. La loro costruzione minimizza l’uso di materiali plastici e li rende idonei all’uso in ambienti critici, garantendo sicurezza e affidabilità anche in condizioni di emergenza.
Il Principio di funzionamento:
La locomotiva non è un singolo macchinario, ma un insieme complesso di sottosistemi che lavorano in stretta interdipendenza. Il cuore è l’unità di trazione: nei modelli elettrici, l’energia arriva dalla linea aerea tramite il pantografo, mentre nelle versioni diesel-elettriche un motore diesel alimenta un generatore che produce corrente per i motori di trazione. In entrambi i casi, la potenza viene trasferita agli assi, trasformando energia in movimento.
Attorno a questo nucleo gravitano funzioni complementari, indispensabili per l’affidabilità e la sicurezza. I sistemi di frenatura, quasi sempre pneumatici, garantiscono decelerazioni rapide e controllate, sfruttando l’aria compressa distribuita lungo l’intero convoglio. L’alimentazione elettrica richiede che il pantografo mantenga un contatto stabile con la linea, regolato da pressione e forza di applicazione. Nei treni passeggeri, il comfort dipende da impianti di climatizzazione che mantengono temperatura e pressione ottimali all’interno delle carrozze.
Ogni sottosistema dialoga con gli altri: la potenza erogata influisce sulla frenatura, la stabilità delle sospensioni condiziona l’efficienza del pantografo, la sicurezza antincendio protegge i comparti vitali. La locomotiva è quindi una macchina-sistema, dove robustezza meccanica, controllo pneumatico ed elettronica avanzata si intrecciano per trasformare centinaia di tonnellate di acciaio in un veicolo capace di muovere carichi enormi con precisione e continuità.
Esigenze e Tecnologia:
Una locomotiva racchiude esigenze diverse che riflettono la natura dei suoi sottosistemi. Ognuno svolge un ruolo specifico, ma tutti concorrono a garantire trazione, sicurezza e continuità di servizio.
- Master Controller: Il comando principale del macchinista richiede sensori di posizione precisi e resistenti, capaci di tradurre il gesto umano in una regolazione stabile della potenza.
- Sistema frenante: La sicurezza si affida a reti pneumatiche che lavorano fino a 16 bar, dove ogni variazione di pressione deve essere monitorata con la massima affidabilità.
- Climatizzazione dei vagoni passeggeri: Qui la priorità è il comfort: pressione e temperatura devono rimanere sotto controllo costante, con componenti già validati dai costruttori di sistemi HVAC ferroviari.
- Pantografo: Oltre al movimento pneumatico, occorre misurare la forza di contatto con la linea aerea, per garantire alimentazione continua senza usura eccessiva.
- Sospensioni e stabilità (anti-tilt): Durante curve e sollecitazioni, è essenziale compensare l’inclinazione per assicurare comfort e ridurre stress strutturali, combinando sensori di posizione e pressione.
- Sistemi antincendio: Ultimo ma vitale, il monitoraggio delle bombole di gas inerti o water mist richiede trasduttori certificati, conformi alle normative RAIL e “fuoco e fumi”.
Insieme, queste esigenze mostrano come la locomotiva sia un mosaico tecnologico: un equilibrio di meccanica, pneumatica ed elettronica, dove ogni sottosistema sostiene l’altro. Gefran offre una gamma completa di sensori di pressione e posizione, facilmente integrabili in qualsiasi impianto, per garantire efficienza e sicurezza sulle locomotive.
