Il rumore ferroviario... virtuale è sempre più vicino alla realtà

All’EMPA, gli esperti di acustica hanno studiato per anni come il rumore viene generato dai treni passeggeri e dai treni merci e quali misure tecniche e strutturali sono particolarmente efficaci per prevenirlo o almeno ridurlo.
Le loro scoperte sono ora confluite nel progetto Silvarstar e hanno dato vita a uno strumento di simulazione del rumore ferroviario che può essere d’aiuto nella pratica concreta.
Esso è spesso un fastidio per i residenti in prossimità delle linee ferrate, e una sfida così sfaccettata per gli esperti che dovrebbe esistere più di una parola per “rumore ferroviario”.
I suoni prodotti dalle ruote d’acciaio su rotaie ruvide o più lisce, i suoni di frenata a diverse frequenze, il rombo del motore, il “noise” aerodinamico.
Il tutto è attutito o influenzato da barriere antirumore, terrapieni, natura del terreno sotto i binari e dall’ambiente in cui si propagano le onde sonore.

Avviato il progetto svizzero per un treno merci interamente digitale
È grigionese il treno a scartamento ridotto più lungo del mondo

Un progetto internazionale finanziato anche dall’Unione Europea

Il progetto di ricerca europeo Silvarstar, durato ben due anni, è stato finanziato da Europe’s Rail nell’ambito del programma Horizon 2020 dell’Unione Europea.
Oltre all’EMPA, il consorzio del progetto comprendeva partner industriali e accademici di cinque Paesi europei: la Vibratec (Francia, coordinamento), la Wölfel Engineering (Germania), l’Università di Southampton (Inghilterra), la KU Leuven e l’Union des Industries Ferroviaires Européennes (UNIFE), entrambi con sede in Belgio.
Oltre alla simulazione del rumore ferroviario, il progetto ha sviluppato anche modelli per le vibrazioni del sottosuolo causate dal transito dei treni.

Corre fra Italia e Germania il treno sostenibile e del buon cibo
La Posta Svizzera e FFS Cargo testano un innovativo treno spola

Presentata a Torino una simulazione del fragore udibile e tangibile

I ricercatori del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca, guidati da Reto Pieren del Laboratorio di Acustica e Controllo del Rumore, sanno per esperienza pratica e teorica quanto siano complesse le conseguenze acustiche del traffico ferroviario.
Per anni hanno esplorato il fenomeno con misurazioni, simulazioni e convalide: i risultati che hanno portato al progetto biennale della UE Silvarstar con molti partner.
Ora il dottor Pieren ha presentato i risultati alla conferenza “Forum Acusticum” di Torino, dal 10 al 15 settembre: una simulazione acustica di vari tipi di rumore ferroviario, udibile e tangibile, con l’aiuto della realtà virtuale.
Tali strumenti di “auralizzazione” esistono sporadicamente come prototipi nella ricerca, ma non sono ancora disponibili nella pratica della pianificazione e del controllo del rumore.
La auralizzazione è infatti il processo di generazione o riproduzione di un campo acustico sonoro, immaginario o esistente, generato da una sorgente sonora in uno spazio definito da un modello matematico o da una registrazione diretta.
Ciò significa partire dalla riproduzione di questo campo in modo da duplicare l’esperienza di ascolto binaurale che un ascoltatore avrebbe avuto in una specifica posizione in quello spazio.
Il sistema Silvarstar mira a cambiare questa situazione, grazie alla combinazione delle conoscenze di numerosi esperti.
Mentre il team dell’EMPA, che guidava il progetto di simulazione, ha incorporato le proprie competenze acustiche derivanti da numerosi progetti, gli esperti dell’Università di Southampton e dell’azienda zurighese Bandara VR GmbH hanno apportato un prezioso know-how per sviluppare un sistema di facile utilizzo.
Tra l’altro, il software Unity, ampiamente utilizzato dagli sviluppatori di giochi professionali, è servito come base per questo progetto.

È FluxJet l’ibrido treno-aereo che rivoluzionerà i nostri viaggi
Il primo treno a idrogeno del Land Baviera è (quasi) realtà

Algoritmi complessi in un modello computazionale basato sulla fisica

L’obiettivo finale era uno strumento utilizzabile anche dai non addetti ai lavori.
Ad esempio, i politici che si occupano dei trasporti che vogliono valutare l’impatto di una futura linea ferroviaria.
L’esperienza di questi drive-bys virtuali è esemplificata da un video di drive-bys, disponibile sul sito Web Silvarstar dell’EMPA.
Per una singola linea è possibile confrontare diversi scenari, ad esempio con tipi di treni che vanno dai treni merci ai treni regionali fino agli ICE.
Ciò avviene con barriere antirumore alte o basse, con tipi specifici di ruote e smorzatori che hanno anche un impatto acustico sul rumore ferroviario e molti altri fattori.
E poiché anche l’ambiente gioca un ruolo importante, gli utenti possono decidere tra “città” o “campagna” o persino selezionare una posizione a livello del suolo o elevata, ad esempio su un balcone.
Alla base di queste possibilità ci sono algoritmi complessi in un modello computazionale basato sulla fisica che non genera segnali acustici da file sonori archiviati.
Esso li calcola e li genera tutti individualmente per centinaia di fonti di rumore e fattori di influenza, a seconda della complessità dello scenario.
Anche questo ha rappresentato una sfida per il team del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca in Svizzera.
La grande varietà di influenze consente simulazioni realistiche.
Allo stesso tempo, però, è stato necessario ridurre la rete di algoritmi all’essenziale, tenendo conto anche del tempo di calcolo necessario.
Un moderno PC ha bisogno di tre ore per il passaggio di un treno merci lungo 500 metri, in modo da rendere udibili le sue emissioni sonore in varie condizioni.

Corre e fa progressi in Europa il primo treno merci digitale
A Bologna i test del treno svizzero a levitazione magnetica

Reazioni positive alle dimostrazioni e al “gioco del rumore ferroviario”

Ma lo sforzo vale la pena, come ha dimostrato la validazione del sistema.
I grafici delle curve di rumore sintetizzate sono molto vicini ai valori reali misurati e sono persino parzialmente congruenti.
Le impressioni soggettive sono state fornite dalle dimostrazioni in occasione di fiere della tecnologia dei trasporti, come la “InnoTrans” di Berlino dello scorso anno.
I visitatori hanno attestato l’alta credibilità della simulazione e hanno mostrato grande interesse nell’utilizzare il “gioco del rumore ferroviario” virtuale.
Per chi fosse interessato, gli strumenti possono essere scaricati dal sito Web Silvarstar del Laboratorio Federale di Prova dei Materiali e di Ricerca compreso un contratto di licenza per scopi non commerciali.
“I primi utilizzi della simulazione stanno già iniziando”, afferma Pieren, ricercatore dell’EMPA, “siamo molto soddisfatti dei risultati e ci aspettiamo numerose applicazioni in futuro”.

Il traffico merci svizzero su treno cresce con l’automazione
La levitazione magnetica su una ferrovia tradizionale è realtà