adeguamento sistema di condizionamento comparto passeggeri per

DIREZIONE INGEGNERIA SICUREZZA E
QUALITA’ DI SISTEMA
Identificazione
Tecnologie Materiale Rotabile
Ingegneria dei Materiali e degli Arredi
Viale Spartaco Lavagnini, 58 – 50129 FIRENZE
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Specifica Tecnica
ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO COMPARTO
PASSEGGERI PER ETR 500
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E QUALITA’ DI SISTEMA
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Specifica Tecnica n° 375485
ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO
COMPARTO PASSEGGERI PER ETR 500
INDICE
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2.
GENERALITA’....................................................................................................................................................................4
OGGETTO ............................................................................................................................................................................4
OBIETTIVO ..........................................................................................................................................................................4
COMPONENTI DI NUOVA FORNITURA ...................................................................................................................................4
CLASSIFICAZIONE DEI ROTABILI ..........................................................................................................................................4
ELENCO DELLE NORME E DOCUMENTI DI RIFERIMENTO .......................................................................................................5
TRATTAMENTO DELLE CONTRADDIZIONI .............................................................................................................................6
DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI............................................................................................................................7
2.1
SOSTITUZIONE DEL FLUIDO REFRIGERANTE (SOLAMENTE PER ETR 500 3KV, SE NON GIA’ EFFETTUATA) ...........................7
2.2
NEL GRUPPO COMPRESSORE ................................................................................................................................................7
2.2.1
Permanenza del compressore attuale.........................................................................................................................7
2.2.2
Sostituzione del compressore .....................................................................................................................................8
2.3
NEL GRUPPO CONDENSATORE ........................................................................................................................................9
2.4
NEL GRUPPO TRATTAMENTO ARIA .....................................................................................................................................10
2.5
NEI MOTOVENTILATORI ARIA TRATTATA E DI ESTRAZIONE ARIA VIZIATA .........................................................................10
2.6
NEL QUADRO ELETTRICO ...................................................................................................................................................11
2.7
SICUREZZA AL FUOCO ........................................................................................................................................................11
2.8
DIAGNOSTICA....................................................................................................................................................................11
2.9
NELLA CENTRALINA DI TERMOREGOLAZIONE ...................................................................................................................11
2.10 NELLE CONDOTTE DELL’ARIA TRATTATA ..........................................................................................................................12
2.11 NEI CONVERTITORI STATICI .....................................................................................................................................12
2.11.1 Generalità della modifica.........................................................................................................................................12
2.11.2 Requisiti della nuova scheda di controllo ................................................................................................................13
2.11.3 Interfaccia di comunicazione ...................................................................................................................................13
2.11.4 Interfaccia di comunicazione di servizio..................................................................................................................13
2.11.5 Potenza del convertitore...........................................................................................................................................14
2.11.6 Relazione V/f della tensione di uscita.......................................................................................................................14
2.11.7 Rampa di accelerazione e decelerazione .................................................................................................................14
2.11.8 Protezioni .................................................................................................................................................................15
2.11.9 Diagnostica ..............................................................................................................................................................15
2.11.10
Affidabilità............................................................................................................................................................15
2.11.11
Documentazione ...................................................................................................................................................15
3.
3.1
3.2
3.3
PROVE................................................................................................................................................................................16
PROVE DI TIPO E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ ...................................................................................................................16
PROVE DI SERIE .................................................................................................................................................................17
PROVA DI ESERCIZIO .........................................................................................................................................................17
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1.
Specifica Tecnica n° 375485
ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO
COMPARTO PASSEGGERI PER ETR 500
GENERALITA’
1.1 OGGETTO
Oggetto del presente documento è la descrizione degli interventi di modifica a cui sottoporre gli impianti di
condizionamento ed i relativi convertitori ausiliari per i locali viaggiatori dei veicoli ETR 500.
Agli effetti di questa specifica si intende per Fornitore colui che progetta, realizza e fornisce i materiali necessari
alle operazioni di adeguamento di seguito descritte e ne cura l’installazione sul rotabile.
1.2 OBIETTIVO
Obiettivo delle operazioni descritte nel seguito è il miglioramento significativo dell’affidabilità del sistema in
termini di riduzione delle avarie dei componenti più soggetti ad usura quali compressori, motori dei ventilatori,
apparecchi elettrici, ecc.
Ciò viene ottenuto con modifiche che variano l’attuale architettura e filosofia di funzionamento del sistema e
presuppongono l’utilizzo di convertitori a V/f variabile per l’azionamento dei ventilatori e la modifica del
convertitore ausiliario da 45 kVA per l’azionamento controllato del compressore, in funzione del carico termico. La
logica di regolazione dovrà essere modificata in funzione di quanto sopra e per realizzare le reti di comunicazione
fra la centralina elettronica di termoregolazione e gli apparati periferici. La nuova architettura funzionale è riportata
nel dis. Trenitalia n° 375511.
• .
1.3 COMPONENTI DI NUOVA FORNITURA
Tutti i componenti di nuova installazione dovranno essere forniti in conformità alle relative descrizioni di seguito
riportate e in conformità ai requisiti richiamati nel § 1.5.
1.4 CLASSIFICAZIONE DEI ROTABILI
Ai fini della definizione delle soluzioni progettuali e della scelta dei materiali per limitare i rischi di incendio per la
protezione al fuoco, la progettazione deve considerare che gli interventi in oggetto riguardano rotabili classificati
LR3 (riferimento UNI CEI 11170 “linee guida per la protezione al fuoco dei veicoli ferrotranviari ed a via
guidata”).
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ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO
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1.5 ELENCO DELLE NORME E DOCUMENTI DI RIFERIMENTO
N°
302726
302727
306158
306806
307086
308389
308533
309424
309424
371441
375541
Specifiche Tecniche FS
Documento
375545
382058
382059
TV 102.3/6.3.450/B
TV.DA.01.2/ST.150.1
FS-DTLS-Spec.300
375511
Disegni FS
308849
142117
141726
142925
Disegni AnsaldoBreda 3Kvcc
142926
142927
142120
142913
142917
142915
142919
142914
231EE40162B
158908
Disegni AnsaldoBreda PLT
160813
162797
162798
159530
162930
162932
162933
138498
140992
138485
231EE40162B
375485
Titolo
Prove di serie e di tipo per impianti a bordo di rotabili FS.
Impianti di climatizzazione da applicare sui rotabili FS.
Specifica generale per le apparecchiature elettroniche di segnale.
Norme sulla designazione e controllo dei giunti saldati.
Tolleranze dimensionali e geometriche non indicate a disegno.
Norme fornitura documentazione tecnica rotabili o parti di essi.
Tubi flessibili in acciaio inox per circuiti termodinamici sui veicoli FS.
Rotabili FS orientamenti su igiene e sicurezza.
Rotabili FS orientamenti su igiene e sicurezza.
Interruttori automatici magnetotermici modulari.
Filtri e pannelli filtranti per impianti di condizionamento e di riscaldamento per
rotabili ferroviari.
Condizioni tecniche per la sicurezza al fuoco in ottemperanza ad DM 28/10/05
“Sicurezza nelle gallerie ferroviarie”.
ETR 500 PLT. Centralina elettronica di termoregolazione impianto A/C.
ETR 500 PLT. Drive a V/f variabile per azionamento ventilatori impianto A/C.
Imballaggio.
Cataloghi figurati.
Specifica fornitura Documentazione Tecnico-Logistica di Supporto.
Nuova architettura elettrica MT – BT / Schema di principio unifilare
Impianto Ecoclima FS: Raccordi per canali aria. Carrozze tipo X ristrutturate a
cuccette
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: canali aria del
condizionamento_sistemazione ventilatore per l’estrazione aria viziata
Impianto di climatizzazione: apparecchi del condizionamento: clapet aria estratta
Impianto di climatizzazione: motoventilatore di estrazione SAE 9/4 LG
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motore KW 0,25/0,094/6p-450V-60 HZ_motoventilatore di estrazione
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
estrazione_coclea
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: sistemazione ventilatore
di mandata
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
mandata dx SAE 12/6 RD
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
mandata dx_ coclea AS 12/6 dx
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
mandata_motore kW1.7/0.4-4/6p-450V-60Hz
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
mandata dx_ventola AS 12/6 dx
Impianto di climatizzazione canali aria del condizionamento: motoventilatore di
mandata sx
Scheda ACI-01
Impianto di climatizzazione canali aria: sistemazione ventilatori
Impianto di climatizzazione: motoventilatore di mandata_elve FQ 283 N5S RD180
AS90
Impianto di climatizzazione: motoventilatore di mandata_girante FQ 283/2 N4A
RDF24
Impianto di climatizzazione: motoventilatore di mandata_motore tipo AS 90 LB 2-4
Impianto di climatizzazione: sistemazione ventilatore di estrazione aria viziata
Impianto di climatizzazione: insieme motoventilatore_estrazione rotazione sx
Impianto di climatizzazione: coclea_motoventilatore di estrazione
Impianto di climatizzazione: motore rotazione sx _motoventilatore di estrazione
Impianto di climatizzazione : canali aria di condizionamento_assieme sottocassa
Impianto di climatizzazione : schemi_complessivo circolazione aria.
Impianto di climatizzazione : canali aria del condizionamento_canali aria nuova
Scheda ACI-01
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Documento
Fiches UIC
N°
505-1 OR
553-1 OR
553 OR
566 OR
UNI CEI 11170-1
UNI CEI 11170-2
UNI CEI 11170-3
ISO 9001:2000
EN 12663
EN 50306-1-2-3
CEI EN 50086
CEI EN 50121-1
CEI EN 50121-3-1
CEI EN 50121-3-2
UNI CEI EN ISO
CEI EN 50124-1
CEI EN 50125-1
CEI EN 50153
CEI EN 50155
CEI EN 50215
EN 50264-1
EN 50264-2
EN 50264-3
CEI EN 50274
EN 50343
CEI EN 60349-2
CEI EN 60439-1
CEI EN 60439-3
CEI EN 60439-3/A2
CEI EN 60529
CEI EN 61373
UNI 10339
UNI EN 779
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ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO
COMPARTO PASSEGGERI PER ETR 500
Titolo
Matériel de transport ferroviaire – gabarit de construction du matériel roulant.
Installation de climatisation des voitures Essais de type
Ventilation, chauffage et climatisation des voitures
Sollecitations des caisses de voitures et de leurs éléments accessoires.
Linee guida per la protezione al fuoco dei veicoli ferrotranviari ed a via guidata –
Principi generali.
Linee guida per la protezione al fuoco dei veicoli ferrotranviari ed a via guidata –
Accorgimenti progettuali – Misure di contenimento dell’incendio – Sistemi di
regolazione, controllo ed evacuazione.
Linee guida per la protezione al fuoco dei veicoli ferrotranviari ed a via guidata –
Valutazione del comportamento al fuoco dei materiali - Limiti di accettabilità.
Sistemi di gestione per la qualità – Requisiti.
Railway applications – Structural requirements of railway vehicle bodies.
Railway rolling stock cables having special fire performance - Thin wall.
Sistemi di tubi e accessori per installazioni elettriche.
Applicaz. ferroviarie. Compatibilità elettromagnetica. Parte 1 : Generalità.
Applicazioni ferroviarie. Compatibilità elettromagnetica. Parte 3-1 : Materiale rotabile
– Treno e veicolo completo.
Applicazioni ferroviarie. Compatibilità elettromagnetica. Parte 3-2 : Materiale rotabile
– Apparecchiature.
Applicazioni ferroviarie. Coordinamento degli isolamenti. Parte 1: Requisiti base –
Distanze in aria e distanze superficiali per tutta l’apparecchiatura elettrica e
elettronica.
Applicazioni ferroviarie. Condizioni ambientali per le apparecchiature. Parte 1:
apparecchiature nel materiale rotabile.
Misure di protezione contro i pericoli di origine elettrica.
Applicazioni ferroviarie - Equipaggiamenti elettronici utilizzati sul materiale rotabile.
Applicazioni ferroviarie. Prove sul materiale rotabile dopo il completamento della
costruzione e prima dell’entrata in servizio.
Railway rolling stock cables having special fire performance - Standard wall – Part 1:
general rquirements.
Railway rolling stock cables having special fire performance - Standard wall – Part 2:
single core cables.
Railway rolling stock cables having special fire performance - Standard wall – Part 2:
multicore cables.
Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione – Protezione
contro le scosse elettriche (contatto diretto accidentale).
Applicazioni ferroviarie, tranviarie e metropolitane – Materiale rotabile – regole per
l’installazione del cablaggio.
Macchine elettriche rotanti per veicoli su binario e stradali. Motori elettrici in corrente
alternata alimentati da convertitori elettronici.
App. assiemate di protezione e manovra per bassa tensione (quadri BT) – Parte 1:
app. soggette a prove di tipo (AS) e parzialmente soggette (ANS).
Idem c.s. – Prescrizioni particolari per app. installate in luoghi dove personale non
addestrato ha accesso (quadri di distribuzione ASD).
Idem c.s. – Variante.
Gradi di protezione dalla penetrazione di solidi e liquidi per contenitori di
apparecchiature elettriche.
Applicazioni ferroviarie. Materiale rotabile. Prove d’urto e vibrazioni.
Impianti aeraulici a fini di benessere - Generalità, classificazione e requisiti.
Filtri d’aria antipolvere per ventilazione generale. Requisiti, prove, marcatura.
1.6 TRATTAMENTO DELLE CONTRADDIZIONI
Eventuali contraddizioni fra le prescrizioni della presente specifica e quelle previste dai documenti di cui al § 1.5
devono essere risolte in accordo con Trenitalia S.p.A.
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2.
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DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI
2.1 SOSTITUZIONE DEL FLUIDO REFRIGERANTE (SOLAMENTE PER ETR 500 EX 3KV,
SE NON GIA’ EFFETTUATA)
Contestualmente alle operazioni di adeguamento dell’impianto nel seguito riportate, dovrà essere effettuata la
sostituzione del refrigerante R22 con il R407C. Per tale sostituzione si dovrà attenersi alle seguenti operazioni:
1. chiudere i rubinetti di intercettazione del compressore, togliere l’olio minerale e introdurre l’olio
poliestere (ca. 4 kg);
2. riaprire i rubinetti e far funzionare l’impianto A/C per almeno 2 ore alla massima potenza forzando, se
necessario, l’attivazione di tutte le teste cilindri del compressore;
3. ripetere le operazioni 1 e 2 per altre 2 volte;
4. dopo aver effettuato le tre operazioni di lavaggio controllare mediante apposito kit che la
concentrazione residua di olio minerale contenuta nel lubrificante poliestere sia inferiore al 5%. Se così
non fosse ripetere ancora le operazioni 1 e 2 fino ad ottenere il risultato necessario;
5. svuotare l’impianto A/C sia del refrigerante R22 sia dell’olio poliestere;
6. sostituire il filtro deidratatore;
7. effettuare il vuoto e controllare la tenuta;
8. chiudere i rubinetti di intercettazione del compressore e ricaricare l’olio lubrificante sintetico (POE)
nel quantitativo previsto (3,5 kg);
9. riaprire i rubinetti e caricare il refrigerante R407C nel quantitativo previsto;
10. testare l’impianto.
Tutte le operazioni devono essere eseguite seguendo le prescrizioni operative riportate nei manuali 500-MR209A e 500PLT-MR2-09B.
Alla pressione e temperatura di evaporazione previste per questo impianto le differenze termodinamiche fra il
fluido R407C e il R22 sono estremamente contenute pertanto non sono necessarie modifiche o sostituzioni agli
organi di regolazione, quali la valvola di espansione termostatica e i pressostati, che dovranno essere lasciati ai
valori di taratura di origine.
2.2
NEL GRUPPO COMPRESSORE
L’attuale compressore rimane in opera. Le operazioni da prevedere sono descritte nel successivo § 2.2.1.
2.2.1 Modifiche al compressore attuale
Nel compressore, dovranno essere apportate le seguenti modifiche:
• il sistema di parzializzazione dovrà essere tolto, di conseguenza oltre alle elettrovalvole di parzializzazione
si dovrà modificare il circuito elettrico di comando per eliminare i relativi contattori. Le tre teste cilindri
funzioneranno permanentemente e la variazione della portata massica in funzione del carico termico
avverrà per mezzo della variazione dei parametri della tensione di alimentazione (V/f);
• migliorare la tenuta della flangia della pompa di lubrificazione per garantire la durata nel tempo;
• sostituire la resistenza di riscaldamento olio compressore, con altra alimentata alla tensione nominale di
24Vcc di batteria, anziché a 220Vca. Contemporaneamente si dovrà modificare il circuito elettrico di
alimentazione, prevedendo un criterio di apertura del circuito stesso quando la tensione scende sotto il
valore di 23Vcc.
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ADEGUAMENTO SISTEMA DI CONDIZIONAMENTO
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Il Fornitore, nello sviluppo della progettazione, dovrà tenere in debito conto il problema legato alla
lubrificazione della macchina, sia a causa della portata della pompa, che è di tipo volumetrico e quindi
strettamente dipendente dal regime di rotazione, sia a causa del ritorno dell’olio attraverso la linea di
aspirazione. Qualora, per i problemi sopra esposti non fosse possibile scendere sotto un determinato numero di
giri, corrispondenti alla riduzione ad 1/3 della potenza frigorifera sviluppata (come in origine), il Fornitore
potrà adottare sistemi già noti in ambito ferroviario quali il postriscaldamento per mezzo della batteria di
resistenze a valle dell’evaporatore o altri adeguati.
Per la nuova configurazione funzionale e di alimentazione elettrica vale quanto riportato al successivo § 2.2.2.
2.2.2 Nuovo compressore
Contestualmente alle operazioni descritte al precedente punto il Fornitore dovrà studiare, per successive
esigenze manutentive, un nuovo compressore che dovrà essere di tipo monostadio, di potenza (alla tensione
trifase e frequenza nominali di 400V – 50Hz) leggermente inferiore alla massima necessaria, senza
parzializzazione delle teste dei cilindri e dovrà operare in regime di funzionamento continuo. Dovrà essere in
grado di garantire la necessaria lubrificazione anche al minimo regime di rotazione previsto, corrispondente ad
una frequenza minima della tensione di alimentazione di 20Hz.
Tale scelta tecnica deriva dalla modalità di funzionamento del compressore attuale, che parzializza la resa
frigorifera in funzione del carico termico tramite l’esclusione delle teste dei cilindri (1/3, 2/3). Questo modo di
operare determina che:
•
•
•
il compressore lavora in condizioni ottimali solo a pieno carico,
si ha un precoce consumo delle teste dei cilindri (il funzionamento parzializzato garantisce la lubrificazione
delle sole teste attive, mentre le restanti continuano a lavorare senza lubrificante in quanto contenuto nel
refrigerante),
anche con carico termico ridotto la parzializzazione può rimanere esclusa, nonostante il comando elettrico
alla relativa elettrovalvola, a causa di piccole impurità che si possono depositare nel forellino di comando,
ostruendolo (il funzionamento della parzializzazione è di tipo indiretto). Questa anomalia provoca un
abbassamento repentino della pressione di evaporazione con conseguente formazione di ghiaccio sulla
batteria evaporante e blocco totale dell’impianto per un lungo tempo (necessario allo scongelamento).
Quindi è causa di sensibili disservizi.
L’azionamento del compressore dovrà avvenire tramite l’alimentazione regolata del convertitore, il quale dovrà
erogare una tensione di uscita trifase, variabile coordinatamente con la frequenza della fondamentale, in modo
da mantenere costante il rapporto V/f. L’inverter per l’alimentazione del compressore è quello attualmente in
opera, che dovrà essere modificato come descritto al successivo § 2.11. Con tale azionamento il compressore,
una volta avviato l’impianto, sarà sempre in funzione per tutta la durata del periodo di raffreddamento e
modulerà la capacità frigorifera per mezzo della variazione del regime di rotazione, secondo le varie possibilità
offerte dal convertitore : basso n° dei giri con basso carico termico; max n° giri con max carico termico.
La costanza di funzionamento migliorerà la lubrificazione degli organi in movimento, il naturale flusso di
ritorno di olio al compressore e di conseguenza la durata meccanica. Si eviteranno gli stress elettrici alla
partenza, di conseguenza sarà aumentata anche la vita elettrica del motore e, in ultima analisi, la vita utile dei
compressori.
Il regime di rotazione, determinato dalle caratteristiche della frequenza e della tensione di alimentazione, sarà
controllato dalla centralina elettronica di termoregolazione, di cui al successivo § 2.8.
La stessa centralina dovrà controllare i transitori di partenza del compressore, in modo da prevedere
l’avviamento “a rampa”, tale che il regime di rotazione nominale venga raggiunto in un tempo sufficiente per
scongiurare gli stress meccanici sui cuscinetti, gli stress dovuti alla poca lubrificazione iniziale e per eliminare
lo stress elettrico derivante dalla corrente di spunto.
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Il compressore dovrà essere protetto dal rischio derivante dalla messa in servizio dopo un lungo periodo di
riposo (per es. prima partenza dopo il fermo invernale), durante il quale potrebbe essere avvenuta una completa
separazione fra l’olio ed il refrigerante all’interno del carter. Si elencano di seguito le misure che dovranno
essere attuate a questo scopo:
•
•
•
•
adozione di una resistenza per il riscaldamento preventivo del carter, alimentata dalla tensione nominale a
24 Vcc di batteria, in maniera da funzionare anche (e soprattutto) in assenza della tensione trifase
dall’inverter. Integrato nel circuito di alimentazione della resistenza, dovrà essere previsto anche un sistema
per evitare la scarica delle batterie (p. es. mediante di apertura del circuito quando la tensione scende sotto
il valore di 23Vcc);
adozione di valvole di non ritorno nel circuito di mandata;
adozione di adeguati livellamenti nelle tubazioni di aspirazione;
adozione del criterio di arresto cosiddetto “pump down”.
In alternativa all’adozione della resistenza di riscaldamento del carter di cui sopra, potrà essere valutata
l’opportunità di gestire la partenza del compressore mediante il criterio c.detto “pump out”, per provocare
l’evaporazione preventiva del refrigerante in fase liquida eventualmente presente nel carter. Tale
preazionamento dovrà essere gestito per mezzo di particolari impulsi di tensione dal convertitore, comandati
dalla centralina di termoregolazione.
Di seguito sono riportati i principali dati che servono per individuare le caratteristiche del compressore. Queste
indicazioni dovranno essere inserite nella specifica tecnica della documentazione relativa al compressore:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
costruttore;
modello;
tipo di refrigerante;
tipo di olio utilizzato;
resa frigorifera nelle condizioni di lavoro di progetto, specificandone i valori delle corrispondenti
temperature di condensazione e di evaporazione e il numero di giri alla tensione e frequenza nominali di
alimentazione;
diagramma del rendimento volumetrico in funzione del rapporto di compressione o, in alternativa, il valore
percentuale dello spazio nocivo;
tensione nominale;
tensione di isolamento;
potenza elettrica assorbita nelle condizioni di lavoro di progetto, come sopra indicato;
corrente assorbita nelle condizioni di lavoro di progetto.
Per il circuito elettrico di alimentazione del compressore vedere lo schema di principio dis. Trenitalia n° 375511.
Di tale nuovo componente il fornitore dovrà predisporre la necessaria documentazione tecnica e produrre un
prototipo che sarà testato (in camera calda) su una carrozza con l’impianto AC modificato secondo i contenuti della
presente ST.
2.3 NEL GRUPPO CONDENSATORE
I motoventilatori del condensatore dovranno rimanere in opera. L’alimentazione elettrica per ogni motore dovrà
essere fornita da un proprio drive in grado di variare la tensione trifase e la frequenza. A propria volta i drive
dovranno prelevare l’alimentazione dalla rete a 600Vcc, proteggendo singolarmente le relative linee con interruttori
automatici in grado di interrompere la corrente continua di guasto, con la tensione che potrebbe arrivare fino a
650V.
I drive dovranno essere conformi alla specifica tecnica Trenitalia n° 382059 e dovranno essere applicati in
prossimità dei ventilatori del condensatore.
Vedere lo schema di principio dis. Trenitalia n° 375511.
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La centralina di termoregolazione dovrà gestire l’impostazione della tensione e frequenza di alimentazione dei
drives, in funzione del carico termico sul condensatore.
2.4
NEL GRUPPO TRATTAMENTO ARIA
Dovrà essere migliorato il sistema di filtraggio con l’inserimento di un pre-filtro in maglia metallica, capace di
trattenere la polvere grossa, in modo da aumentare la durata del filtro finale, che dovrà essere in classe G4 secondo
EN 779 e conforme alla specifica tecnica n° 375541.
2.5
NEI MOTOVENTILATORI ARIA TRATTATA E DI ESTRAZIONE ARIA VIZIATA
Gli attuali motoventilatori rimangono in opera con le seguenti implementazioni.
L’alimentazione elettrica per ogni coppia di motori (trattamento ed estrazione aria) dovrà essere fornita da un
proprio drive in grado di variare la tensione trifase e la frequenza. A propria volta i drive dovranno prelevare
l’alimentazione dalla rete a 600Vcc, proteggendo singolarmente le relative linee con interruttori automatici in grado
di interrompere la corrente continua di guasto, con la tensione che potrebbe arrivare fino a 650V.
I drive dovranno essere conformi alla specifica tecnica Trenitalia n° 382059 e dovranno essere applicati in
prossimità dei motoventilatori che devono alimentare. La particolarità di questi drive, rispetto a quelli per
l’azionamento dei motoventilatori del condensatore consiste in:
• un doppio ingresso sulla linea a 600Vcc, in configurazione OR, con diodi di separazione, per poter essere
alimentati dalla barra treno in condizione di normale funzionamento, oppure dall’inverter della ventilazione
di emergenza;
• una doppia uscita trifase di cui una di potenza necessaria per alimentare il motoventilatore trattamento aria
fino alla sua massima prestazione in termini di portata e prevalenza; l’altra, di potenza ridotta, per
l’alimentazione del motoventilatore di estrazione e filtrata a causa di una maggiore lunghezza dei cavi di
collegamento. La rete di collegamento al motoventilatore di estrazione deve essere protetta da un
interruttore automatico calibrato su questo carico ridotto, per impedire che in caso di guasto venga messo
fuori uso il drive e quindi si fermi anche il ventilatore trattamento aria.
La tensione e la frequenza di alimentazione saranno stabilite dalla centralina di termoregolazione in funzione del
carico termico, delle fasi di precooling, regolazione e preheating, nonché dell’ottimizzazione delle resistenze
aerauliche del circuito di distribuzione dell’aria. In aggiunta i drive, oltre alla gestione del regime di rotazione,
come sopra detto, dovranno prevedere anche il transitorio di avviamento dei motoventilatori con accelerazione a
rampa, in modo da evitare gli stress meccanici ed elettrici.
Dovranno essere eliminati i contattori e i relè termici di protezione, dato che le protezioni per sovratemperatura,
sovraccarico meccanico, sovracorrente, ecc. saranno previste direttamente nei drive.
Vedere lo schema di principio dis. Trenitalia n° 375511.
L’eliminazione dei componenti sopra citati, i nuovi criteri di azionamento e avviamento e la possibilità di
impiegare motori a semplice avvolgimento, anziché quelli speciali attualmente in opera, assicurerà una maggiore
affidabilità generale dell’impianto.
Rispetto all’applicazione originale, definita nei disegni AnsaldoBreda n° 142117 (ETR500 3kV) e 159530
(ETR500 PLT), i motoventilatori di estrazione dovranno essere opportunamente ruotati affinché i boccagli di uscita
non si trovino di fronte agli ostacoli costituiti da casse per apparecchi elettrici.
Il fornitore dovrà comunque studiare, per le future esigenze manutentive, fornendo a Trenitalia la necessaria
documentazione tecnica, nuovi motori che dovranno essere a semplice avvolgimento, di potenza non inferiore a
quella prevista in origine per il funzionamento continuo a 450V – 60Hz - 4 poli.
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NEL QUADRO ELETTRICO
2.6
Il quadro elettrico dovrà essere modificato per essere circuitalmente conforme al nuovo schema per l’alimentazione
del compressore, dei ventilatori del condensatore, dei ventilatori ed estrattori dell’aria trattata e per quanto descritto
e illustrato nel dis. Trenitalia n° 375511, riguardo alla nuova architettura elettrica.
I contattori d’inserzione dei riscaldatori alimentati dalla linea treno a 600Vcc dovranno essere oggetto di verifica
tecnica da parte del Fornitore, al fine di individuare componenti di maggiore affidabilità che potranno essere scelti
fra la gamma dei contattori elettromeccanici per corrente continua, oppure fra la gamma dei contattori elettronici. In
base a tale verifica il Fornitore dovrà scegliere dei nuovi contattori per sostituire gli attuali.
Tutti i materiali ed i cavi elettrici dovranno essere conformi alle norme richiamate al § 1.5.
Per impedire l’accumulo pericoloso di polvere che si deposita fra gli apparecchi dovranno essere tamponate le
diverse aperture verso l’esterno del vano di contenimento del quadro elettrico.
SICUREZZA AL FUOCO
2.7
Dovranno essere installati dei sensori di fumo opportunamente dislocati all’interno dei condotti dell’aria con lo
scopo di provocare il blocco della ventilazione in caso di incendio, attraverso l’intercettazione dei cavi di comando
dei contattori dei ventilatori. Il sistema dovrà essere conforme alla specifica tecnica n° 375545.
2.8 DIAGNOSTICA
Il treno ETR 500 riqualificato deve mantenere tutte le funzionalità e le prestazioni del sistema diagnostico
attualmente presente sui treni ETR500.
NELLA CENTRALINA DI TERMOREGOLAZIONE
2.9
Il fornitore, allo scopo di realizzare i requisiti funzionali descritti nella presente specifica ed interfacciarsi con il
convertitore modificato per il comando e la gestione del compressore, con i drive di pilotaggio dei ventilatori del
condensatore, dei ventilatori aria trattata e dei ventilatori di estrazione aria viziata, ha la facoltà di modificare la
centralina di termoregolazione d’origine oppure di sostituire la stessa con una nuova.
La nuova centralina di termoregolazione o quella d’origine modificata deve rispondere ai requisiti contenuti nella
specifica tecnica Trenitalia n° 382058.
La centralina di termoregolazione deve inoltre interfacciarsi con il quadro elettrico modificato in conseguenza della
nuova architettura dell’impianto di condizionamento illustrata nel dis. Trenitalia n° 375511.
In caso di assenza della tensione a 600Vcc della linea treno, la centralina di termoregolazione dovrà comandare
l’impostazione della tensione e frequenza di uscita dei drive per l’azionamento dei motoventilatori trattamento aria
ed estrazione in modo da garantire, per la maggior durata possibile, il quantitativo minimo di ventilazione di
emergenza.
Il nuovo software, che potrà anche essere un aggiornamento di quello esistente, dovrà tenere conto delle differenze
funzionali dovute alla scelta relativa alle necessaire future sostituzione del compressore di cui al § 2.2.
Il nuovo software di regolazione, sviluppato dal Fornitore, fa parte integrante della fornitura e deve essere
consegnato a Trenitalia S.p.A. Deve permettere al personale preposto alla manutenzione di verificare lo stato degli
ingressi e delle uscite della scheda elettronica, in particolare:
•
•
•
•
lo stato di funzionamento;
le ore di funzionamento dell’impianto;
le ore di funzionamento del compressore (conta ore);
lo stato dei componenti principali dell’impianto (ventilatori, compressore, scambiatori di calore);
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•
•
•
•
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i parametri di lavoro dei componenti principali (temperature e pressioni);
le impostazioni di tensione e frequenza del convertitore e dei drives;
l’allarme rilevazione incendio;
lo storico degli allarmi avvenuti.
Il software deve inoltre permettere la modifica di tutti i parametri per la programmazione della scheda elettronica.
Deve essere possibile modificare le temperature di set-point selezionabili con il commutatore a disposizione del
personale di bordo, per poter adattare il microclima interno del salone viaggiatori con eventuali esigenze diverse
che potrebbero in seguito emergere.
2.10 NELLE CONDOTTE DELL’ARIA TRATTATA
Tutti i tratti delle condotte dovranno essere soggetti ad operazione di pulizia accurata, partendo dal gruppo
trattamento aria fino ai diffusori sotto finestrino. La pulizia dovrà essere eseguita anche nelle condotte per la presa
d’aria esterna e di riciclo.
Successivamente all’operazione di pulizia di cui sopra, dovrà essere effettuata l’operazione di sanificazione e
igienizzazione dell’impianto per mezzo di sostanze agenti per via aerea, da introdurre nei punti più adeguati
(gruppo trattamento aria, tratti di condotte, ecc.), allo scopo di sanificare l'aria abbassando la carica di
microorganismi aerodispersi (muffe, miceti, lieviti, batteri, ecc.) potenzialmente dannosi se in concentrazioni
elevate. Le sostanze impiegate non devono essere tossiche, non devono essere aggressive nei confronti dei
componenti e materiali con i quali vengono a contatto, non devono provocare l’intasamento precoce dei filtri aria e
devono essere innocue, inodori ed incolori. Soprattutto devono essere approvate dal Ministero della Sanità o
certificate da Enti o laboratori accreditati dallo stesso Ministero: il Fornitore deve presentare tali certificazioni e/o
approvazione ministeriale.
Il piano della pulizia e della sanificazione ed igienizzazione periodica dovrà essere riportato a cura del Fornitore
nella manualistica manutentiva.
I tratti di condotte sotto cassa, per l’aspirazione aria esterna e per la mandata dell’aria trattata, fra il gruppo
trattamento aria e il raccordo con i canali verticali di fiancata (per la presa aria esterna) e i canali longitudinali di
distribuzione a parete, che corrispondono ai disegni AnsaldoBreda 138485, 138498, 140992, presentano una
coibentazione interna con materiale che nel tempo si è deteriorato e si stacca ostruendo i canali stessi. Per tale
motivo questi tratti di canale dovranno essere smontati e accuratamente ripuliti da ogni residuo di coibente interno
e successivamente ricoibentati con nuovo prodotto conforme alla norma UNI CEI 11170, che dovrà mantenersi in
posizione tramite un’adeguata rete metallica interna. A titolo di esempio si fornisce il dis. FS n° 308849 che
rappresenta un’applicazione analoga. In alternativa, se ritenuto più conveniente, il Fornitore può rifare a nuovo tali
tratti di condotte. Sia nuovi che modificati i tratti di condotte dovranno essere rimontati assicurando una perfetta
tenuta.
2.11 NEI CONVERTITORI STATICI
2.11.1 Generalità della modifica
Il convertitore di alimentazione dell’impianto di climatizzazione da 45 kVA attualmente installato sulle
carrozze dei convogli ETR 500 deve essere modificato per realizzare l’azionamento del compressore a
frequenza variabile e rapporto V/f costante, come indicato nel § 2.2.2. A tale scopo la scheda di pilotaggio
ACI-01 del convertitore (codice Ansaldobreda 231EE40162B) deve essere rimossa e sostituita con una nuova
scheda di controllo dotata delle risorse e delle interfacce necessarie. La nuova scheda di controllo deve pilotare
la parte di potenza del convertitore, che deve essere lasciata in opera, in modo tale da realizzare il requisito di
funzionamento richiesto.
Inoltre devono essere modificate le diverse tipologie di convertitore di emergenza attualmente installate sulle
carrozze ETR 500, al fine ottenere un’uscita in corrente continua a 600 V in luogo dell’uscita trifase
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attualmente presente. La modifica consiste nel rendere disponibile in uscita la tensione continua intermedia del
convertitore in luogo della tensione alternata trifase attualmente prodotta. In alternativa alla modifica del
convertitore di emergenza esistente è possibile fornire ed installare un nuovo convertitore. L’energia necessaria
all’alimentazione del convertitore di emergenza deve essere ricavata dalle batterie del rotabile.
2.11.2 Requisiti della nuova scheda di controllo
La nuova scheda di controllo deve essere progettata, realizzata e collaudata in conformità alla norma CEI EN
50155 ed alla specifica tecnica TI 306158.
La nuova scheda di controllo deve essere in grado di funzionare regolarmente ed in maniera duratura in
presenza delle sollecitazioni dinamiche ed ambientali che caratterizzano l’ambiente ferroviario di bordo del
materiale rotabile.
2.11.3 Interfaccia di comunicazione
La nuova scheda di controllo del convertitore deve essere dotata di una porta seriale per l’interfacciamento
punto – punto con la centralina elettronica di termoregolazione dell’impianto A/C (vedi specifica tecnica TI
382058) che realizza il comando e il controllo del convertitore in accordo a quanto previsto nel presente
documento.
In alternativa alla porta seriale per l’interfacciamento punto – punto, la nuova scheda di controllo del
convertitore può essere dotata di due interfacce CAN indipendenti per il collegamento alle linee di
comunicazione del bus CAN ridondato, realizzato in conformità a quanto previsto nella specifica tecnica TI
382058.
La tipologia dell’interfacciamento alla centralina di termoregolazione dell’impianto A/C, le informazioni da
scambiare ed il protocollo di comunicazione da utilizzare devono essere tali da garantire il corretto
funzionamento del sistema complessivo sia in condizioni nominali sia degradate.
Mediante l’interfaccia di comunicazione la nuova scheda di controllo del convertitore deve:
• ricevere dalla centralina di termoregolazione dell’impianto A/C i comandi, l’impostazione di velocità e
quanto necessario al corretto pilotaggio del compressore in base ai requisiti funzionali del presente
documento;
• inviare alla centralina di termoregolazione dell’impianto A/C il proprio stato di funzionamento, lo stato
della parte di potenza e dell’uscita per l’alimentazione trifase del compressore;
Il fornitore può adottare soluzioni tecniche ed architetture differenti purché dimostri che esse siano equivalenti
a quanto descritto nella presente specifica ed accettate da Trenitalia.
2.11.4 Interfaccia di comunicazione di servizio
La nuova scheda di controllo del convertitore deve essere dotata di una porta di comunicazione di servizio per
il collegamento ad un PC portatile, a scopo manutentivo. La tipologia di tale collegamento di servizio deve
essere proposta dal fornitore e concordata con Trenitalia S.p.A. in sede di revisione di progetto.
Mediante tale interfaccia di servizio deve essere possibile:
• modificare i parametri di funzionamento del convertitore;
• aggiornare il software applicativo;
• monitorare lo stato di funzionamento del convertitore e del carico pilotato e tutti i parametri di
funzionamento necessari a svolgere la funzione di diagnostica predittiva richiesta nel § 2.11.9.
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2.11.5 Potenza del convertitore
Il fornitore deve definire la potenza massima erogabile dal convertitore modificato, in accordo con la nuova
configurazione dell’impianto e con i requisiti descritti nel presente documento (tra i quali il mantenimento in
opera della parte di potenza del convertitore attuale).
2.11.6 Relazione V/f della tensione di uscita
La relazione fra tensione e frequenza di uscita del convertitore modificato deve riprodurre l’andamento
rappresentato nella figura seguente.
Vmax
Tensione
di uscita
V
Vmin
fmin
fnom
f
Frequenza di uscita
fmax
Dove:
•
•
•
•
•
•
•
Vmax = massima tensione concatenata di uscita;
Vmin = minima tensione concatenata di uscita;
V
= tensione regolata concatenata di uscita;
f
= frequenza della tensione regolata in uscita;
fnom = frequenza nominale del motore alla quale Vout=Vmax;
fmax = frequenza massima della tensione di uscita;
fmin = frequenza minima della tensione di uscita.
I parametri fmin, Vmin, fnom, Vmax e fmax consentono di modificare la caratteristica V/f del convertitore.
Tali parametri devono essere configurabili nella nuova scheda di controllo per mezzo dell’interfaccia di
servizio. I parametri devono essere memorizzati nella nuova scheda di controllo su memoria non volatile, in
modo tale che la configurazione di funzionamento sia disponibile ad ogni accensione. La nuova scheda di
controllo deve consentire successive impostazioni o sovrascritture dei parametri fissati, in funzione di nuove o
variate esigenze (p. es. sostituzione del compressore).
2.11.7 Rampa di accelerazione e decelerazione
Il fornitore della modifica dell’impianto di condizionamento deve stabilire la necessità di disporre di una rampa
di accelerazione e decelerazione da parte del convertitore modificato e formulare i relativi requisiti tecnici. I
parametri relativi a tale rampa devono essere trattati come i parametri che influenzano la caratteristica V/f.
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2.11.8 Protezioni
Il convertitore modificato deve essere dotato di tutte le protezioni necessarie per funzionare in qualsiasi
condizione operativa senza subire o provocare danneggiamenti di alcun tipo. Le protezioni devono essere di
tipo attivo, dimensionate e coordinate in modo da garantire la continuità del funzionamento e
contemporaneamente la prevenzione efficace dei guasti e della loro propagazione.
Durante il normale funzionamento la nuova scheda di controllo del convertitore deve memorizzare e aggiornare
costantemente l’ultimo comando ricevuto mediante l’interfaccia di comando, controllo e diagnostica (avvio,
arresto, riferimento di velocità, ecc.) e mantenerlo in memoria anche a seguito di un arresto, avvenuto per
allarme o per interruzione della tensione di ingresso.
Al ripristino delle condizioni di funzionamento da una protezione temporanea o permanente, il convertitore
modificato deve riportarsi sull’ultimo punto di funzionamento della caratteristica V/f impostato dalla centralina
di termoregolazione dell’impianto A/C.
L’eventuale perdita di funzionalità, totale o parziale, deve essere comunicata tramite l’interfaccia di
comunicazione, se funzionante, alla centralina di termoregolazione.
2.11.9 Diagnostica
La nuova scheda di controllo del convertitore deve diagnosticare il proprio funzionamento, quello della parte di
potenza del convertitore e dell’uscita. Inoltre deve memorizzare la diagnostica degli eventi di guasto, che deve
essere accessibile mediante la porta di comunicazione di servizio.
La nuova scheda di controllo del convertitore deve effettuare una diagnostica predittiva del convertitore che
consenta di identificare eventuali processi di degrado prima che si manifesti il guasto e la relativa
indisponibilità del convertitore.
La nuova scheda di controllo del convertitore deve comunicare alla centralina di termoregolazione gli eventi di
avaria e l’eventuale ripristino delle condizioni di normale operatività (apertura e chiusura dell’evento di
guasto), oltre che tutti i malfunzionamenti e i degradi di funzionamento rilevati in esercizio.
Gli eventi diagnosticati, il formato di esportazione della diagnostica e la integrazione della stessa nel
concentratore diagnostico di veicolo saranno quelli attualmente previsti per l’impianto di origine
2.11.10 Affidabilità
Il fornitore deve garantire per la nuova scheda di controllo del convertitore un tempo medio tra i guasti critici
(mancata erogazione da parte del convertitore della tensione di uscita o errata regolazione V/f) dimostrato in
esercizio commerciale di almeno 200.000 ore, considerando la media sulla flotta circolante. Qualora il tempo
medio tra i guasti critici fosse inferiore all’obiettivo prestabilito, il fornitore deve mettere in atto tutte le azioni
correttive e le modifiche necessarie a raggiungere l’affidabilità prevista. In tal caso deve essere previsto un
nuovo periodo di prova.
I criteri e le modalità di rilevamento dell’affidabilità, i provvedimenti da adottare in caso di mancato
raggiungimento degli obiettivi prefissati, ecc. devono essere concordati con Trenitalia S.p.A. in sede di
revisione di progetto.
La nuova scheda di controllo del convertitore non deve diminuire l’affidabilità globale dello stesso.
2.11.11 Documentazione
La documentazione di progetto e costruzione della nuova scheda di controllo del convertitore è parte integrante
della fornitura.
Tale documentazione deve essere costituita almeno dai seguenti documenti:
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•
•
•
•
•
•
•
•
•
descrizione dettagliata dell’architettura hardware;
descrizione funzionale dettagliata della scheda;
schemi elettrici;
descrizione dei requisiti di interfacciamento relativi all’hardware e al software;
specifiche dei componenti utilizzati;
descrizione dettagliata e modalità di funzionamento delle protezioni previste;
calcolo del tasso di guasto previsto per la scheda;
descrizione dei componenti disponibili da un unico fornitore;
disegni costruttivi e documentazione della nuova scheda di controllo redatti in conformità alla specifica
tecnica TI 308389;
• documentazione relativa all’hardware e al software citata nella norma CEI EN 50155, comprendendo le
integrazioni della specifica tecnica TI 306158;
• specifiche e rapporti di prova delle prove della nuova scheda di controllo del convertitore;
• specifiche e rapporti di prova delle prove del convertitore modificato.
3.
PROVE
3.1
PROVE DI TIPO E VERIFICHE DI FUNZIONALITÀ
Alla fine delle operazioni di adeguamento il sistema di climatizzazione, comprensivo dell’aggiornamento del
convertitore statico, dovrà essere sottoposto a prove di tipo che hanno lo scopo di misurare la massima potenzialità
frigorifera resa dall’impianto e accertare che la corretta integrazione fra climatizzazione e convertitore, in tutte le
modalità di funzionamento del sistema risulti conforme alle norme di riferimento, nelle varie condizioni climatiche
previste.
Le prove di tipo saranno effettuate sulla prima carrozza realizzata. Esse potranno essere condotte presso l’impianto
del Fornitore o presso un impianto di Trenitalia, dotati di un ambiente adeguato per riprodurre le condizioni
climatiche di progetto, che sono definite nella specifica tecnica FS n° 302727. Per la conduzione delle prove di
tipo, relative alla sola climatizzazione, potrà essere presa a riferimento la specifica tecnica FS 302726 oppure la
fiche UIC 553-1 (nelle condizioni climatiche corrispondenti a S1), oppure un’eventuale specifica predisposta dal
Fornitore, in sintonia con le norme citate e preventivamente approvata da Trenitalia S.p.A. Per le prove sul
convertitore modificato il fornitore deve elaborare e consegnare preventivamente a Trenitalia S.p.A. la specifica e
la procedura per l’esecuzione delle prove stesse, che potrà anche essere integrata nella specifica di prova della
climatizzazione anzidetta.
Le prove di tipo del sistema integrato fra climatizzazione e convertitore devono prevedere anche la verifica delle
condizioni di funzionamento degradate.
L'impianto in prova dovrà essere completo delle parti elettriche, elettroniche e meccaniche, dei cablaggi, tarato e
messo a punto in tutti i suoi organi, utilizzando eventualmente un simulatore per le grandezze non rilevabili.
La nuova scheda di controllo del convertitore deve essere sottoposta alle prove di tipo e di serie previste dalla
norma EN 50155, integrata dalla specifica tecnica TI 306158.
Il convertitore modificato deve essere sottoposto alle seguenti prove:
• - prove funzionali sul rotabile;
• - la diagnostica del convertitore;
• - prova di esercizio.
Le prove sulla centralina elettronica di termoregolazione sono descritte nella specifica tecnica Trenitalia n°
382058.
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3.2
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PROVE DI SERIE
Su tutti i rotabili, prima della messa in servizio, dovrà essere eseguita una verifica funzionale. La procedura di
prova dovrà essere elaborata dal Fornitore dell’impianto di condizionamento e preventivamente sottoposta
all’approvazione di Trenitalia S.p.A.
3.3 PROVA DI ESERCIZIO
Il sistema integrato di climatizzazione e convertitore deve essere sottoposto ad una prova in esercizio in
servizio commerciale di almeno due mesi.
A seguito della prova di esercizio, devono essere messe in atto tutte le eventuali azioni correttive e le modifiche
necessarie a realizzare il corretto funzionamento e le prestazioni richieste dalla presente specifica.
Se necessario, deve essere previsto un ulteriore periodo di prova.
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