Anche quando sembra che non ci sia presenza umana, è possibile sentirne il rumore. È quanto emerge da uno studio del 2019, nel quale i ricercatori hanno analizzato circa 1,5 milioni di registrazioni ottenute in 66 parchi nazionali negli Stati Uniti. La presenza di suoni di origine antropica, cioè quelli prodotti dall’uomo, è risultata del 37%. Il rumore da attività umane è stato di almeno due volte superiore al livello dei suoni naturali nel 77% dei siti di rilevazione, in oltre un terzo dei quali era superiore addirittura di 10 volte.

Gli Stati Uniti sono indubbiamente un paese immenso e popoloso, ma le registrazioni sono state perlopiù effettuate in alcune delle aree più remote. Nelle zone a elevata presenza umana, il rumore di fondo sovrasta in poco tempo i suoni prodotti dall’ambiente naturale. Questo è un grave problema, perché gli ambienti rumorosi incidono negativamente sulla nostra salute.

Secondo le stime dell’Agenzia europea dell’ambiente (AEA), un europeo su cinque è esposto ogni giorno a un livello di emissioni rumorose superiore ai limiti previsti dall’UE. In molte grandi aree urbane, questo rapporto risulta più che raddoppiato, con danni significativi per la salute. In Europa si stima che lo stress causato dall’esposizione cronica al rumore contribuisca a causare 48.000 nuovi casi all’anno di cardiopatie, oltre a 12.000 decessi prematuri.

Caccia al rumore

Nella lotta contro il rumore molesto è fondamentale individuare la fonte. Strade trafficate e grandi aeroporti sono inequivocabili emettitori di rumore, ma spesso i rumori più intensi e fastidiosi provengono da fonti intermittenti e difficili da identificare. Per mesi un attivista statunitense ha camminato e pedalato in lungo e in largo, di notte, nel suo quartiere in Arizona per scoprire da dove provenisse l’incessante ronzio a bassa frequenza che lo teneva sveglio. Risultato? Il sistema di raffreddamento di un vicino centro dati.

Oggi più che mai autorità regionali, aziende e residenti si affidano alla tecnologia per localizzare ed eliminare i rumori molesti. Nel 2022 Parigi ha iniziato la sperimentazione di speciali radar acustici dotati di fonometri, che sono stati montati sui lampioni per registrare le emissioni rumorose soprattutto di auto e moto. Grazie alla tecnologia di riconoscimento automatico della targa, le apposite telecamere ad essi collegate individuano il veicolo che sfora i limiti fissati, il cui proprietario può incorrere in una multa.

Altri operatori del settore trasporti hanno adottato sensori e sistemi di analisi per contrastare la rumorosità prodotta dai loro mezzi e infrastrutture. Avvalersi di tecnologie e sistemi di gestione per ridurre i rumori indesiderati si è rivelato fondamentale anche per aumentare l’affidabilità e l’efficienza in termini di costi dei sistemi di trasporto.

Per una città più silenziosa

Christian Burk è responsabile della divisione infrastruttura ferroviaria della Kölner Verkehrs-Betriebe (KVB), che gestisce la rete ferroviaria urbana di Colonia, quarta città della Germania, con i suoi 199 chilometri e le sue 236 stazioni. Nei cinque anni durante i quali ha ricoperto questo ruolo, Burk ha introdotto le tecnologie digitali e di gestione del sistema di trasporto più all’avanguardia.

“Il rumore e le vibrazioni delle rotaie sono un problema importante per noi”, afferma. “Operiamo in una zona urbana densamente popolata, quindi se i nostri veicoli fanno troppo rumore, rechiamo disturbo agli abitanti. Inoltre, se non si provvede tempestivamente, le vibrazioni eccessive riducono drasticamente la durata delle rotaie”.

Il rumore e le vibrazioni delle rotaie sono un problema importante per noi

Christian Burk, division manager for track infrastructure, Kölner Verkehrs-Betriebe (KVB)

I tram a trazione elettrica sono di per sé molto silenziosi. La principale fonte di rumore deriva dalle interazioni tra le ruote dei veicoli e le asperità delle rotaie. Identificare tali irregolarità è sempre stata un’operazione manuale. KVB era solita affidarsi alle segnalazioni dei conducenti e dei propri tecnici di manutenzione, che monitoravano regolarmente la rete per controllarne l’andamento.

Nell’intento di ottimizzare questo processo Burk ha consultato gli specialisti SKF di metropolitane leggere. I rapporti tra le due aziende erano già ben consolidati, poiché SKF è da molto tempo fornitore di componenti e attrezzature per la rete di Colonia. “Avevo sentito parlare di un sistema di monitoraggio delle rotaie implementato in Svezia da SKF: ero convinto che un approccio simile avrebbe potuto aiutarci anche a Colonia”.

Dopo vari mesi di sviluppo, KVB ha implementato un sistema di monitoraggio basato su una soluzione SKF messa in funzione nel 2019 a Göteborg. Sono stati utilizzati sei tram, sui quali sono stati montati cuscinetti SKF muniti di sensori, collegati a un sistema di registrazione dei dati di servizio. Durante il normale funzionamento, gli accelerometri dei cuscinetti rilevano le vibrazioni delle ruote, mentre altri microfoni captano il suono delle ruote per localizzare le sezioni rumorose delle rotaie. I dati vengono registrati dal sistema SKF Multilog IMx-Rail e trasmessi in modalità wireless sicura al cloud SKF.

Quando le ruote passano su rotaie difettose, gli accelerometri rilevano gli impatti e le vibrazioni che ne derivano. Grazie a un sensore di posizione GPS unito a un sistema di misurazione della distanza a bordo tram, gli addetti alla manutenzione di KVB possono individuare la posizione esatta del potenziale problema, anche nelle gallerie senza copertura GPS. Una dashboard interattiva provvede a localizzare la posizione dei picchi di accelerazione indicandoli come punti su una mappa, e a generare una serie di report che agevolano il compito degli operatori.

Dice Burk: “Utilizziamo i dati provenienti dai sensori in tre modi: nel primo caso ci servono per generare report dettagliati sulle condizioni di sezioni specifiche delle rotaie. In questo modo i team di manutenzione possono concentrarsi sulle ispezioni regolari. Oppure li usiamo per organizzare interventi più tempestivi degli operatori per risolvere problemi incipienti. È ciò che chiamo “abbattere i picchi rossi”, perché è così che appaiono sulla dashboard. Infine, i dati ci permettono di avere una visione d’insieme riguardo all’efficacia del nostro approccio di manutenzione lungo tutta la rete”.

Urti e vibrazioni possono essere causati da diversi tipi di difetti delle rotaie, quali saldature irregolari, crepe e usura della superficie di rotolamento. Gli addetti alla manutenzione possono intervenire in vari modi, per esempio rifacendo le saldature, levigando le imperfezioni superficiali o sostituendo i tratti di rotaia difettosi.

Ruote stridenti

I sensori di vibrazione montati sui cuscinetti, tuttavia, non sono in grado di rilevare tutte le fonti di rumore indesiderato. I tram possono generare un rumore stridente in corrispondenza delle curve. “Oltre a essere molto fastidioso per chi vive o lavora vicino a una linea tranviaria, lo stridore è di difficile soluzione”, dichiara Bernd Bauer, industrial sales, manager, training & contract management, che gestisce il progetto KVB per SKF. “È un rumore molto irregolare, perché è condizionato dalla presenza di foglie o sporcizia sulle rotaie, oltreché dalle condizioni atmosferiche e da variazioni di altro tipo. Inoltre, come abbiamo osservato a Göteborg e in ulteriori test eseguiti a Colonia, gli accelerometri dei cuscinetti sono ottimizzati per misurare i fenomeni acustici trasmessi dai solidi, ma non rilevano bene i suoni di tipo aereo come lo stridore”.

Analogamente a quanto fatto per l’implementazione del sistema di monitoraggio SKF in Svezia, il problema è stato risolto mediante l’installazione di speciali microfoni con involucri resistenti alle intemperie. Orientati verso le ruote, questi dispositivi rilevano cigolii e stridori e inviano i dati attraverso il sistema IMx e la rete wireless utilizzati dai sensori di vibrazione.

I dati vengono quindi utilizzati da KVB per elaborare una mappa separata, che serve principalmente al servizio clienti dell’operatore per identificare la causa originaria dei rumori segnalati dai cittadini. Una volta localizzato con precisione il fenomeno, i team di manutenzione possono pianificare le azioni appropriate, compresa la rettifica delle rotaie o l’installazione di un sistema di lubrificazione nell’area individuata.

In funzione da circa un anno, il sistema di monitoraggio delle rotaie di Colonia ha dato risultati incoraggianti, che hanno spinto Burk e i colleghi della KVB a pianificare ulteriori estensioni. “Attualmente abbiamo equipaggiato sei veicoli con il sistema, e presto ne equipaggeremo altri due”, precisa. “Forniscono dati molto utili, ma se pensiamo che la nostra rete è composta da 360 veicoli, questi non sono che una minima parte”. Estendere l’adozione del sistema, integrandolo con altri strumenti digitali come il monitoraggio da remoto dei circa 300 sistemi SKF per la lubrificazione delle rotaie in uso in città, contribuirà a rendere KVB più efficace nel prevenire e risolvere le cause di rumore e vibrazioni sulla rete. E a garantire ai cittadini di Colonia e ai tecnici della manutenzione di KVB un sistema di trasporto più silenzioso e affidabile. Per una vita più tranquilla.