Isolatori di sezione

Nuove Soluzioni Tecnologiche per
l’Elettrificazione
Arthur Flury Italia srl
Introduzione
Organizzazione della Manutenzione.
Premesso che la Linea Aerea di Contatto è un sistema semplice e meccanicamente
delicato, andremo a considerare le principali esperienze maturate nel campo ferroviario.
L’obiettivo di garantire maggiori prestazioni ed “alta” affidabilità, impone un
maggiore utilizzo dei nuovi sistemi di diagnostica.
Integrare le “ricognizioni” con il carrello o a piedi con sistemi di diagnostica,
evitando di impegnare i binari per visionare i punti “singolari”, rende possibile la
manutenzione attraverso interventi mirati e programmati con risparmio di
tempo e risorse. Ovviamente, perchè ciò sia possibile sono necessari sistemi
diagnostici affidabili e moderni come il sistema Felix.
Per garantire il buon funzionamento della TE ci vuole una corretta geometria ed
un minor numero di punti rigidi. Gli spazi d’aria (separazione elettrica e meccanica) sono considerati punti rigidi e possono essere sostituiti con isolatori di
sezione Arthur Flury tipo “Rapid Transit”.
Inoltre, il fenomeno del creep (allungamento del filo) crea continui cambiamenti
nella geometria della catenaria; il tiro agisce sulla “pendinatura” provocando un
“anomalo” consumo del filo con conseguenti costi di manutenzione.
Felix permette di realizzare la manutenzione “on condition”, individua esattamente la posizione delle anomalie, garantisce di poter predisporre un intervento
tecnico mirato, e mantiene le prestazioni richieste dai nuovi standard ferroviari,
in materia di diagnostica, con continue implementazioni software e hardware.
Può essere noleggiato ed installato su tutti i mezzi ferroviari con costi contenuti.
Concludo
affermando che, oggi con Felix è possibile garantire la velocità,
cludo afferman
migliorare
i guasti, in modo da ridurre i costi ed i
liorare l’affidabilità e prevenire
pre
tempi
fastidiosi ritardi alla circolazione dei treni.
mpi di manutenzione, evitando fastid
Paolo Zorzan
Direttore
Arthur Flury Italia srl
L’ isolatore di sezione AF Rapid Transit,
è una valida alternativa allo spazio d’aria
www.afluryitalia.it
una realtà per la crescita di nuove tecnologie ferroviarie
ARTHUR FLURY
FLUR ITALIA srl Viale G.G.Sforza, 62
20081 ABBIATEGRASSO (MI)
29
tel. +39 02
94966945 | fax. +39 02 94696531
web: www.afluryitalia.it | mail: [email protected]
Torino, 26.05.09
A th Flury
Arthur
Fl
It li srl
Italia
Nuove Soluzioni Tecnologiche
per l’Elettrificazione
p
Arthur Flury Italia srl | Viale G.G. Sforza, 62 20081 Abbiategrasso (MI) | tel.+39 0294966945 | Fax. +39 0294696531 | web: www.afluryitalia.it | mail: [email protected]
INTRODUZIONE
Le ferrovie, e quindi anche la linea di contatto hanno
bisogno di
MAGGIORI PRESTAZIONI:
+ Velocità
+ Affidabilità
+ Disponibilità
- Guasti
- Tempo per manutenzione
L Li
La
Linea di C
Contatto
t tt è un sistema
i t
elettrico
l tt i semplice
li
Ma meccanicamente delicato.
…per rispondere a queste necessità
Arthur Flury
P
Propone
una serie
i di prodotti
d tti e servizi
i i innovativi
i
ti i
che permettono di:
1) Individuare (Ædiagnostica)
2)) Risolvere e prevenire (Æmateriali
(Æ
affidabili)
ff
)
Il problema sulla linea aerea di contatto
Primo passo: individuare il problema
Tramite il sistema diagnostico FELIX comprendiamo gli effetti dell’interazione pantografo-catenaria
C
Consumi
id
deii conduttori
d tt i
Geometria del filo
U ti e distacchi
Urti
di t
hi del
d l pantografo
t
f
Urti e distacchi della ruota
FELIX dispone di diverse misurazioni in modo da ottenere una
panoramica dettagliata dello stato della linea di contatto
Ispezione Termografica
Tensione della linea
Video ispezione sincronizzata
Urti e distacchi del p
pantografo
g
FELIX permette di individuare e “vedere” il problema sulla linea di
contatto con elevata precisione e affidabilità
Riferimento progr.kilometrica
p g
Riferimento GPS
Riferimento
Video Ispezione
sincronizzata
ai dati
Possibilità di
p
Riferimento ai pali
Secondo passo: risolvere il problema
garantire sicurezza e affidabilità sulla linea
Arthur Flury propone:
• Isolatori di sezione che semplificano gli impianti, spengono
ll’arco
arco e ben montati non danno eccessive accelerazioni
• Pendini ottimali per la conduzione che possono evitare
ulteriori collegamenti fune-filo
• Accessori per catenarie di ultima
ltima genera
generazione
ione
• Fili e funi a prestazioni meccaniche molto superiori al CUETP
• Nuovo sistema di realizzazione terre
• Sistema FELIX di diagnostica, dà la possibilità di pianificare la
manutenzione a tavolino.
Isolatori di Sezione
Play filmato di presentazione
Cat 773/150
Cat.773/150
30Km/h
Sostituisce il legno di sezione
Nuova linea
Vecchia linea
Peso elevato
Molto leggero (4,5 kg)
Sciabole troppo flessibili
Ottima interazione con i pantografi
(non adatti ad interagire con i pantografi
di nuova generazione, dissesto o impigliamento pantografi)
dovuta alla configurazione della sciabole
e alla bassa inerzia meccanica
Alta igroscopicità
poco adatti ad inquinamento atmosferico
per salsedine, fumi, cementi, ecc.
Fuori Normativa !
Bassissima igroscopicità
In accordo alla norma CEI IEC 1109 e alle
specifiche RFI
Cat 773/145 146
Cat.773/145-146
60Km/h
Sciabole Overlap: “AntiMinuetto”
Sciabole
Sciabole
S
i b l con di
discontinuità
ti ità di strisciata
t i i t non M
Modificata
difi t lla geometria
t i delle
d ll sciabole
i b l in
i
adatti ai pantografi del treno Minuetto ed modo tale da renderlo adatto ai pantografi
altri treni con striscianti molto stretti con striscianti stretti
VECCHIE SCIABOLE:
RISCHIO IMPIGLIAMENTI!
Sciabole per Is.Cat.773/145-146
SCIABOLE NON FORATE:
cat 773/131
SCIABOLE FORATE:
cat 773/135
NOVITA’!!!
NOVITA
!!!
nuovo
vecchio
nuovo
NUOVO ISOLATORE
Velocità 60Km/h
MIGLIORIA TECNICA
RIDUZIONE
DEL PESO
A MAX
10 Kg
vecchio
Rapid Transit
160Km/h
Premessa: la tradizione dello spazio d’aria
Gli impianti T.E., per motivi di esercizio
(selezione guasti), e per motivi di
manutenzione sono normalmente
suddivisi in zone
elettricamente separate fra loro
Con la possibilità di far transitare
liberamente il pantografo da una zona
all’altra in condizioni ottimali d’esercizio.
LA SEPARAZIONE ELETTRICA
NELLE COMUNICAZIONI
Queste costituiscono uno dei principali
punti in cui il pantografo normalmente
passa da una zona elettrica ad un’altra
(comunicazioni pari-dispari o
comunque fra zone diverse).
LO SPAZIO D’ARIA
Tradizionalmente in Italia si ricorreva al
cosiddetto sezionamento a “spazio
spazio
d’aria” che realizzava
contemporaneamente la separazione
elettrica e meccanica.
Separazione meccanica ed elettrica
S
Separazione
i
Elettrica
El tt i
N
Necessità
ità F
Funzionale
i
l
Separazione Meccanica
una scelta basata su
due motivazioni:
1
2
La valutazione che, in caso di guasto alle condutture formanti lo spazio
d’aria, la separazione meccanica può consentire di rimanere in
servizio con almeno un binario.
Sopperire alla scarsa affidabilità dei vecchi isolatori in legno e
alla loro bassa velocità di transito ammessa.
RAPID TRANSIT: un’alternativa
Caratteristiche tecniche
MATERIALE: isolatore di tensione e compressione in GPR/gomma
siliconica, sciabole e corna in rame, tutte le altre parti in materiale non corrosivo.
MAX CORRENTE DI CORTO CIRCUITO: 5000 A - 0.3 sec.
FILO DI CONTATTO: 100 mm2
LUNGHEZZA TOTALE: 2200 mm
PESO: 16 kg
VELOCITA’ MASSIMA: 160 km/h
CARICO DI ROTTURA DELL’ISOLATORE:
DELL ISOLATORE: 60 kN
CARICO DI ROTTURA DELLA BARRA ISOLANTE: 80 kN
MAX CARICO DI SERVIZIO PER 1 FILO DI CONTATTO: 15 kN
MAX CARICO DI SERVIZIO PER 2 FILI DI CONTATTO: 2x10 kN
Risparmio ed Affidabilità
Nell’OTTICA DEL CONFRONTO andiamo a rivisitare i criteri che sono alla base del sezionamento a spazio
d’aria, con l’obiettivo di conseguire ad un miglioramento dell’affidabilità ed una riduzione dei costi.
Valutazione
V
l t i
Costi
C ti
Isolatore di sezione
al posto di uno spazio d’aria
nell’elettrificazione
ll’ l tt ifi
i
di una
comunicazione a 60 km/h:
si ottiene un
un’economia
economia di
almeno il 25%
Una riduzione degli oneri manutentivi
((come evidenziato dettagliatamente
g
in seguito)
g
)
Calcolando i costi a tariffa RFI è facile
rendersi conto del
risparmio che risulta
superiore a
€ 10.000,00
.
Analisi Tecnico-Economica
Rapid Transit
Spazio d’aria
Manutenzione Elevata
• la manutenzione di una delle due regolazioni (da tre campate) formanti
lo spazio d’aria, in particolare la lubrificazione di due taglie,
• la ripresa degli allungamenti relativa ad una delle due regolazioni,
• il controllo dei pendini e delle astine delle parti di linea fuori opera.
Bassa Manutenzione
• si è eliminato il p
punto rigido
g
costruito dalle 2 sospensioni
p
ap
puntone
formanti lo spazio d’aria.
Alta Affidabilità:
150.000 p
passaggi
gg pantografo
p
g
Spazio d’aria: problematiche…
Oggi, in virtù delle aumentate esigenze di
frequenza convogli e puntualità, la possibilità di
rimanere in servizio con un solo binario in
caso di guasto non può essere considerata una
strategia vincente, dal momento che si va
comunque a creare una turbativa inaccettabile
SPAZIO D’ARIA:
P bl i di dilatazioni
Problemi
dil t i i termiche
t
i h
la comunicazione a spazio d’aria è composta
da due condutture regolate separatamente (dis.1)
A h iin un’ipotetica
Anche
’i t ti condizione
di i
di
perfetta efficienza, avendo una regolazione
della fune un attrito di primo distacco
valutabile nel 4% del tiro (2% dovuto alla taglia, 2%
agli attriti di rotazione delle tre mensole),
nel corso delle dilatazioni termiche quotidiane
si avranno nella zona di approccio allo spazio
d’aria possibili oscillazioni della quota del
filo pari al 4% della freccia della fune,
Æil che può voler dire un “fuori piano” di 2
o 3 cm
cm.
Ciò non avviene con isolatore di
sezione
Conclusioni
OGGI: esigenza di impianti più affidabili, semplici e leggeri con minori costi di
manutenzione,
è opportuno considerare un cambio di tecnica nell’elettrificazione delle
comunicazioni
rendendo standard l’impiego di isolatori di sezione solidi e lasciando un eventuale
impiego di sezionamento a spazio d’aria solo a necessità mirate.
Come considerazione finale
finale, valga il fatto che in caso di rottura dei conduttori
conduttori, anche con
l’isolamento a spazio d’aria possono verificarsi ingombri sagoma o impigliamenti che
determinando l’interruzione di entrambi i binari; in ogni caso per intervenire risulterà
comunque necessaria la disalimentazione delle due condutture.
In conclusione, ricordiamo che, oltre alle numerose referenze di consolidato impiego
all’estero, oggi tutti i POC nelle linee AV/AC d’Italia utilizzano isolatori di sezione.
High Speed
200Km/h
Isolatore Arthur Flury
y High-Speed
g
p
Caratteristiche
Percorribile per linea di contatto
Le sciabole sono in rame con
spegni-arco INOX (distanza
spinterometrica pari a 220
)
mm).
Manicotti di acciaio INOX
E’ costituito principalmente da
due barre isolanti in fibre di vetro
ricoperte da materiale isolante
(Teflon a forte spessore)
Morsetti per filo di contatto
in lega speciale CuNiSi
L’ isolatore Hi Speed è
L
percorribile e munito di guide
(sciabole) per la strisciata del
pantografo, che realizza il
sezionamento del filo di contatto
POC
OC posto ddi co
confine
ee
elettrico
ett co
•
Nel caso di impiego nel POC l’isolatore
di sezione deve essere idoneo a
sopportare lo shock elettrico che può
avvenire nel caso in cui il sezionamento
venga percorso a pantografo alzato.
alzato
Infatti tale evento, pur se eccezionale,
metterebbe in tensione attraverso le
sciabole un tratto a potenziale zero con
conseguente innesco di un arco nel
momento del rilascio della zona
alimentata.
•
Qualora ciò avvenga l’isolatore di
sezione non deve subire danni che si
potrebbero ripercuotere sulla
circolazione treni.
POC posto di confine elettrico
foto AUSTRIA
Alte Performances
La funzionalità dell’isolatore al passaggio del pantografo
ad alte velocità e l’idoneità dello stesso ad
i t
interrompere
archi
hi elettrici
l tt i i di grossa entità
tità viene
i
garantita dal know how Flury con centinaia di migliaia
passaggi pantografo e referenze per velocità superiori a
200 km/h nelle varie linee AV mondiali.
Filo di contatto
in Cu/Ag
C /A 0
0.1
1
Confronto tra Cu-Rame & CuAg 0.1
Cu-Rame
-“Ripreso” ogni 6 mesi
attraverso la regolazione
(contrappesi a terra).
-Si
Si cambia circa ogni 4/5
anni
(o prima!) causa usura
- Applicazione consigliata
160 km/h (velocità max).
Cu/Ag 0.1
- “Ripreso” ogni 2 anni in quanto
l’allungamento
g
in % è minore.
-Si cambia circa ogni 8/10 anni
causa usura a parità di condizioni
e parametri della L.d.C. in Rame
- Adatto a velocità fino a 250 km/h
MIGLIORI PERFORMANCES Cu/Ag 0.1
• Migliore resistenza alla trazione
• Aumento Carico di rottura (+10%)
• Minore percentuale di allungamento (o creep): le sperimentazioni hanno evidenziato una riduzione del
47% nei primi gg dell’installazione (parte preminente dell’allungamento per creep)
• Migliore
g o e resistenza
es s e a a
alla
a temperatura
e pe a u a c
critica(da
ca(da ≥180
80 a ≥ 3
345°C)
5 C)
• Migliore resistenza all’usura (maggiore durata)
• Stessa conduttività e resistenza elettrica
Esperienze RFI con CU/AG sulla linea Firenze-Pisa
Allungamenti permanenti (‰)
Materiale
Dopo 35 gg
Dopo 304 gg
Filo
Fune
Filo
Fune
Cu-Ag 0
0,1
1 – B.
B Dispari
0 10
0,10
0 06
0,06
0 24
0,24
0 13
0,13
Cu-Ag 0,1 – B. Pari
0,10
0,05
0,28
0,14
Cu-ETP
0,19
0,09
n.d.
n.d.
Sulla linea FI-Pisa è stato dimostrato che il “creep”
della fune in CUCU-ETP da 120 mm2 Corrisponde al “creep” del filo in CuAg 0.1 da 100 mm2
Tabella comparativa (life cycle cost) catenaria con filo
sagomato CUETP e CU/AG01
Considerando che la vita utile di un rinnovo è valutabile nell’ordine di 25-30 anni, il costo di una
regolazione a vita intera (27,5)anni considera i seguenti oneri:
1. Installazione e smaltimento materiali vecchia RA
2. Ripresa dei conduttori (causa creep)
3. Manutenzione ciclica o su condizione
4. Sostituzione fili usurati e oneri smaltimento vecchi fili
Con il 20% di costo in più di costo si ottengono: MIGLIORI PERFORMANCES RISPETTO AL Cu-ETP:
Cu/Ag come deterrente di furti
La lega in Cu Ag risulta migliorativa rispetto al
rame non solo dal punto di vista del
comportamento meccanico ma anche come
deterrente nei confronti dei furti.
IInfatti,
f tti mentre
t la
l produzione
d i
di conduttori
d tt i iin llega
Cu Ag è possibile anche da rottame misto (Cu
ETP+Cu Ag)
Ag), la produzione di conduttori in rame
Cu ETP richiede, nelle stesse condizioni (rottame
misto), una ulteriore fase di bonifica che riduce il
valore economico del rottame
Diagnostica
Cos’è
Cos
è Felix?
• Felix è un sistema compatto di diagnostica, composto p
g
,
p
di diversi moduli, per la linea aerea e per il binario. È formato da box in alluminio che si possono installare p
su qualsiasi veicolo ferroviario
Cosa diagnostica?
• I parametri geometrici del filo di contatto e l’usura
p
g
• I parametri del binario e l’usura
• Il profilo dell
Il profilo dell’infrastruttura
infrastruttura e le distanze di sicurezza
e le distanze di sicurezza
PROFILO TUNNELS
DISTANZE DALLA SAGOMA PARAMETRI DEL FILO E USURA
DEL DIAMETRO RESIDUO
Felix
f
f
VIDEO ISPEZIONE SINCRONIZZATA AI DATI
f
PC E STAMPANTE A BORDO
PARAMETRI DEL BINARIO
E USURA
f
f
Principio di funzionamento
ALTEZZA, POLIGONAZIONE & USURA
DELLA LINEA AEREA DI CONTATTO
Attraverso tecnologia ottica e l’utilizzo di lampade
alogene al posto del laser si ottiene la misurazione
mis ra ione
dei parametri geometrici (Altezza & Poligonazione)
e dell’usura del filo di contatto.
Caratteristiche:
Nessuna parte meccanica in
movimento
NO
O LASER
S
ma luce normale
(Nessun pericolo!)
1000 campionamenti al sec.
Mi
Misura
ottica
tti senza contatto
t tt
Precisione:
Poligonazione=+/ 1cm
Poligonazione=+/-1cm
Altezza=+/- 1 cm
Usura=+/- 0.2 mm
Principio misura Usura
Diagnostica
g
della catenaria
ALTEZZA-POLIGONAZIONE-USURA
VIDEO ISPEZIONE SINCRONIZZATA
Una o più telecamere
sono installate per la
ripresa della linea, del
pantografo, del
binario, del panorama
frontale.
Queste
Q
t sono
totalmente
sincronizzate ai dati
acquisiti e permettono
la visione reale dei
fenomeni
VIDEO ISPEZIONE SINCRONIZZATA
SOFTWARE
Le misure sono
riportate sotto forma
di grafico.
Il software permette:
• Filtro dati
• Zoom
• Ricerca km
• Gestione dei video
• Stampa dati
• Scorrimento
S
i
t pagine
i
MISURE OPTIONALS
Il sistema può essere
integrato con alcune
misurazioni opzionali
come:
• Termografia
(rilevamento dei punti
caldi,, es pantografo,
p
g
,
conduttori)
Si utilizza una
speciale telecamera
termica
Sistema di messa
a Terra
T
Elettrodo in rame
Guide estendibili in
acciaio da 1 m
Martello pneumatico
commerciale
Punta perforante
Punta in Acciaio
Elettrodo
ett odo 50mm2 Caratteristiche
7 fili da Ø 3mm
• Resistenza totale alla
corrosione
corrosione.
• Contatto a terra
uniforme durante
l’intera vita
dell’istallazione;
• Ottima conduttività
elettrica e resistenza
meccanica;
SN SEV 4022:2004 5.1.2 Tabelle
• L’elettrodo è privo di
interruzioni;; possibilità
p
di connessione ad altri
sistemi di messa a
terra.
Barre in acciaio
Caratteristiche
• Durante l’inserimento a terra le
barre di infissione si piegano e si
adattano alla conformità del
sottosuolo senza spezzarsi.
Diametro 17 mm
• 2 tipologie: standard e
rinforzate: la qualità del suolo ed il
tipo di martello sono i fattori di
scelta.
• Le barre sono estendibili in
lunghezza, aggiungendone a
seconda delle necessità;
Diametro 21 mm
• l’inserimento a terra è possibile
con tutti i comuni trapani
pneumatici commerciali;
ll vantaggio tecnico ed economico
di questo sistema
di messa a terra è che:
le guide di inserimento (in acciaio)
e l’elettrodo di messa a terra (in rame) sono
separati,
ciò determina la possibilità di inserimento a terra
in qualsiasi direzione senza rischio di rottura
ed il raggiungimento di una messa a terra ottimale
i conformità
in
f
i à aglili standards.
d d
Inserimento
1) Inserire nella punta l’elettrodo e la prima guida
2) Utilizzare il martello
pneumatico
per inserire a terra
Inserimento
3) Aggiungere tante guide
quanto necessario
a raggiungere una messa
a terra ottimale
4) Terminato il lavoro
recuperare
l’ultima guida
Possibilità di realizzare o rifare il bordo di una terra di SSE con impiego di
dispersori con infissione inclinata, da sottolineare che il sistema può
brillantemente risolvere problemi di tensione di passo o contatto all’esterno
all esterno della
maglia proseguendo l’infissione inclinata senza andare a scavare.
Limite proprietà
Zona isolata
Maglia terra SSE-sezione
Infissione per
realizzazione o
ripristino
Infissione oltre il
limite per
risolvere
problemi di
tensioni di passo
a contatto elevate
In alternativa all’infissione obliqua oltre il limite di proprietà,
si possono fare infissioni molto profonde secondo le linee
tratteggiate con isolamento della parte superficiale
Messa a terra di un palo
L’uso d
L’
dell picchetto
i h tt proposto
t consente
t di ffare
a meno di scavi e morsetti di collegamento
interrati
Picchetto inclinato
Uso su binario
massicciata
strato vegetale
dispersore
Il sistema Arthur
Flury permette di
raggiungere
i
il
piede del rilevato
ed ottenere una
messa a terra
eccellente senza
eseguire scavi che
sicuramente
danneggerebbero
lo strato vegetale a
protezione del
rilevato