L’ottimizzazione globale del trinomio “infrastruttura ferroviaria – veicolo – ambiente”: modelli per l’analisi delle vibrazioni in esercizio

Il progressivo aumento della domanda di mobilità su rotaia di persone e merci, che si registra ormai nel sistema di trasporto del nostro paese, richiede da parte dell'ingegnere ferroviario una sempre maggiore cura nell'analisi della qualità globale del trinomio" infrastruttura-veicolo-ambiente", onde assicurare in esercizio adeguati standard di sicurezza e comfort di marcia e rendere compatibile il rapporto tra la ferrovia e l'ecosistema di pertinenza. In tal senso, il fenomeno di generazione e propagazione di vibrazioni e onde sonore generate dal sistema "veicolo-rotaia" assume particolare interesse proprio per i correlati aspetti inerenti alla qualità e sicurezza di marcia nonché all'incidenza esercitata sulla componente antropica (passeggeri, operatori FS, non fruitori diretti del servizio ecc.). Allo studio di tale problematica numerosi ricercatori hanno recentemente dedicato la loro attenzione analizzando i rapporti fisico- meccanici che s’instaurano tra i vari elementi che costituiscono il sistema d’interesse, attraverso modelli e metodi di calcolo che possono rappresentare adeguatamente i singoli processi di generazione e diffusione, individuando anche apposite strategie di minimizzazione. Notevoli sono, pur tuttavia, gli sforzi che devono ancora essere profusi al fine di garantire un'adeguata modellizzazione dei complessi sistemi di cui si compone il sistema “materiale rotabile-infrastrutturacontesto- recettori”, presupposto essenziale per l’individuazione di soluzioni globalmente ottimali (sotto i diversi profili tecnici, economici e ambientali). In tale ottica si è sviluppato nella presente memoria un apposito studio basato su un particolare modello matematico a due gradi di libertà per l’analisi dell’interazione ruota-rotaia, utile alla ricerca di soluzioni idonee a garantire elevati standard di qualità sia in fase progettuale sia nella gestione dell’esercizio, anche per l’aspetto del contenimento delle emissioni sonore e della propagazione delle vibrazioni attraverso la sovrastruttura ferroviaria. Nel complesso risulta possibile asserire che la funzione esercitata dagli smorzatori risulta essenziale nell’ottica di conseguire un’opportuna mitigazione tanto delle funzioni di trasferimento inerenti alla dinamica del materiale rotabile quanto di quelle relative all’infrastruttura. Ciò assume un’importanza strategica non solo in termini di progettazione, ma anche di gestione dell’esercizio, poiché concerne da un lato il comfort e le condizioni psicofisiologiche dei passeggeri e, dall’altro, le leggi di degrado di armamento e sovrastruttura e, dunque, la sicurezza.