Così i “rail pads” EMPA riducono il rumore lungo le ferrovie

Elementi in plastica elastica, posti fra rotaie e traversine di cemento, proteggeranno i binari dalle sollecitazioni dei treni ad alta velocità

Barriere antirumore e sistemi su rotaie e freni più innovativi non bastano a ridurre oggi l’inquinamento acustico della ferrovia per chi vive nelle vicinanze, a ridosso dei binari. Il rumore dovuto al continuo via vai dei treni non è mai salutare.
Centinaia di milioni di franchi sono già stati investiti per l’installazione di barriere antirumore, sistemi di frenata più silenziosi e altre misure con l’obiettivo di proteggere almeno l’80 per cento della popolazione svizzera dalle emissioni entro il 2025.
Tuttavia, in vista di un traffico ferroviario che continuerà fatalmente ad aumentare, resta ancora molto da fare.

Corre e fa progressi in Europa il primo treno merci digitale

Una stimolante invenzione dei ricercatori elvetici per ridurre lo sferragliare dei convogli

Per risolvere in parte il problema dell’inquinamento acustico, ovvero per ridurre il rumore nelle stazioni svizzere, i ricercatori dell’EMPA e della Vaud School of Economics and Engineering di Ginevra, sotto la guida dei colleghi dell’EPFL, stanno lavorando su una componente poco appariscente, che sarà inserita nel sistema ferroviario: i “rail pads”.
Si tratta di elementi in plastica elastica, che vengono messi tra le rotaie e le traversine di cemento e servono a proteggere il binario altamente sollecitato.
La funzione dei “rail pads” è quella di permettere alle rotaie di muoversi soltanto un po’, come una corda di chitarra che viene premuta sulla tastiera in diversi punti contemporaneamente.
Ma è proprio questo minuscolo movimento delle rotaie che le fa “suonare” più forte e questo rumore è il fattore decisivo a velocità frequenti tra i 60 e i 160 km orari.

A Bologna i test del treno svizzero a levitazione magnetica

Cuscinetti delle rotaie con “guscio” in EVA e nucleo in poliisobutilene: l’idea dell’UFAM

Solitamente in Svizzera i cuscinetti delle rotaie sono realizzati con il polimero duro Etilene Vinil Acetato (EVA).
È vero che un materiale più morbido proteggerebbe ancora di più i binari, ma al prezzo di un maggiore inquinamento acustico.
Il team incaricato dall’Ufficio Federale dell’Ambiente (UFAM) sta valutando di risolvere questo problema con un materiale composito.
L’idea sarebbe quella di avere dei cuscinetti con un guscio più duro e un nucleo più morbido.
Più precisamente: un guscio in EVA e un’anima in materiale morbido polisobutilene, il cui smorzamento sarebbe regolato con precisione sulla gamma di frequenze da circa 200 a 2.000 Hertz, dove le vibrazioni sono particolarmente rumorose.
In sostanza, si tratta di un territorio inesplorato. Ecco perché gli esperti hanno progettato decine di varianti: strutture a sandwich fatte di strati piatti, con e senza un “coperchio” in EVA.
Riempimenti in PIB a forma di zigzag, superfici con incisioni e ogni sorta di altre cose. Ma per scoprire in laboratorio l’effetto di ogni tipo di costruzione, è stato necessario un ampio lavoro preliminare.

Il traffico merci svizzero su treno cresce con l’automazione

Gli esperimenti su una “cellula a tre traversine” lunga due metri e dotata di uno “shaker”

La complessa interazione tra rotaie, traversine e massicciata è stata simulata da una “cellula a tre traversine”: un pezzo di binario, lungo poco meno di due metri, dotato di uno “shaker” che genera frequenze definite e di una sonda che misura l’intensità del suono.
Anche se questa cella di misura non riproduce il comportamento reale di un binario ferroviario, permette di fare confronti precisi in condizioni variabili.
Allo stesso tempo, i ricercatori guidati da Bart van Damme del Laboratorio di Acustica e Controllo del Rumore dell’EMPA hanno messo a punto una simulazione del sistema utilizzando i metodi degli elementi finiti e che corrispondeva molto bene ai risultati degli esperimenti: la base per estrapolare alla fine il comportamento su un binario ferroviario più lungo.

Con gli strumenti del mestiere, i ricercatori hanno dato un’occhiata da vicino ai loro progetti di pattini ferroviari.
Il risultato? “Le strutture a sandwich, che possono essere facilmente piegate grazie alle rientranze, erano inadatte a proteggere il letto del binario e allo stesso tempo a ridurne il rumore”, spiega ancora van Damme. Anche il riempimento a zig-zag in PIB non ha portato alcun vantaggio.
La soluzione migliore si è rivelata essere un contenuto di PIB superiore al 50 per cento, inserito in un “guscio” fatto del più duro EVA.

Fotogallery, l’Accoppiamento Automatico Digitale dei treni

Wunderli: “Spero saranno utilizzati su larga scala”, e c’è già ottimismo fra i ricercatori

“Questi cuscinetti ferroviari sono facili da produrre. Per una binario di 100 metri, ne serviranno almeno 400”, prosegue van Damme, ed è per questo che un’azienda specializzata nel settore, si sta occupando di produrre i componenti brevettati.
Una struttura semplice, quindi, da testare sui binari ferroviari svizzeri già in queste settimane. Le misurazioni del rumore, delle vibrazioni, della deformazione e di altre caratteristiche mostreranno le prestazioni dei pattini.
“Speriamo che causino meno rumore e allo stesso tempo proteggano meglio la massicciata rispetto agli strati intermedi duri e convenzionali”, chiosa van Damme.
In ogni caso, c’è ottimismo tra i ricercatori. “I modelli sviluppati nel progetto permettono un’ottimizzazione mirata dei requisiti a volte contraddittori”, afferma il capo del laboratorio EMPA Jean-Marc Wunderli.
“Dato che non sono previsti costi aggiuntivi significativi per la produzione degli strati intermedi, spero che saranno utilizzati su larga scala e quindi daranno un contributo significativo alla riduzione del rumore ferroviario”.

Guida automatizzata e mobilità condivisa valgono 25 miliardi