I treni a pianale ribassato servono a facilitare l’accesso ai passeggeri. I tipi articolati sono costituiti da varie sezioni intercomunicanti e offrono sicurezza per i passeggeri. Per i giunti di articolazione di queste sezioni sono previste soluzioni speciali con snodi sferici realizzati dalla SKF.

Oggi, cresce pressoil pubblico e la classe politica la consapevolezza della necessità di migliorare la mobilità collettiva, specialmente nelle città affollate e nelle aree suburbane. Questo apre l’opportunità per nuovi sviluppi dei sistemi di trasporto di massa e, di conseguenza, incoraggia l’industria dei materiali rotabili a ricercare nuove soluzioni. Nuove e innovative generazioni di veicoli offrono qualità, comfort e sicurezza superiori.

I moderni veicoli per il trasporto di massa, quali le unità multiple, i treni suburbani, le metropolitane, i veicoli ferroviari leggeri e i tram sono di tipo articolato. Ne esistono varie configurazioni con diverse sezioni collegate tra di loro. In precedenza si usavano veicoli indipendenti accoppiati tra di loro e trainati, ma avevano lo svantaggio di una minore capacità di trasporto, nessun accesso intermedio e sensazione da parte dei passeggeri di un’insufficiente sicurezza. Oggi i treni articolati per il trasporto di massa offrono maggiore efficienza e maggiore sicurezza per i passeggeri (figg. 1e 3).

Le carrozze articolate si possono congiungere usando i cosiddetti carrelli Jakob. In questo caso il numero di carrelli da applicare è elevato, il che fa lievitare pesi e costi. Un altro approccio progettativo, sempre più diffuso, è quello di collegare le carrozze direttamente con giunti articolati e di ridurre il numero dei carrelli. I giunti articolati devono consentire il movimento tridimensionale delle due carrozze collegate tra di loro.

Gli angoli e la velocità di scorrimento sono molto ridotti e dipendono dalla conformazione dei binari, in particolare dal raggio di curvatura in senso orizzontale e verticale e dalla velocità di avanzamento. Inoltre occorre considerare gli urti in emergenza dei respingenti in senso orizzontale. In molte applicazioni il giunto di articolazione è esterno al corpo della carrozza e ben protetto. La manutenzione non è facile e va evitata per quanto possibile.

Le esigenze normali

• Capacità di sostenere vari carichi e cicli di movimento sec. le norme VDV 152 , EN 12663 e quelle del cliente
• Carichi di lavoro statici e dinamici, oltre agli urti dei respingenti in emergenza, ved. tabella 1
• Il giunto non si deve scollegare nei casi di emergenza
• Funzionalità tridimensionale nelle curve e nei movimenti di rollio e beccheggio e in presenza di deformazione delle carrozze
• Esecuzione compatta e di ridotto ingombro
• Facile integrazione del giunto nei supporti esistenti in lega leggera o in ghisa
• Funzionamento silenzioso e senza inceppamenti
• Insensibilità ai mezzi usati per pulire, agli spruzzi di sale, alla corrosione e alle sostanze contaminanti
• Ridotti costi di esercizio

Esigenze strutturali per i veicoli ferroviari del trasporto pubblico di massa secondo la BOStrab
Esigenze strutturali per le carrozze ferroviarie

Caratteristiche del prodotto
Lo speciale snodo sferico assiale usato (fig. 2) comprende:

1. Una ralla interna cementata con cromatura dura sulla pista sferica, diametro d’interfaccia preciso e fori filettati per il collegamento
2. Una ralla esterna
3. Inserti sulla ralla esterna in polimero PTFE composito per alte prestazioni
4. Un bullone centrale che agisce da dispositivo antiribaltamento, dotato di testa sferica e regolato con gioco rispetto alla ralla interna
5. Una ghiera di bloccaggio (se il bullone centrale non è collegato direttamente alla ralla esterna)
6. Una tenuta flessibile a doppio labbro collegata alla ralla esterna
7. Un coperchio in polimero che fa tenuta sulla parte superiore dello snodo

Per progettare i giunti ferroviari si usano moderne tecniche di simulazione. In tal modo è possibile calcolare le forze di reazione, in particolare nel caso peggiore che si ha in presenza della massima forza orizzontale di emergenza combinata con un carico verticale minimo. La forza verticale di reazione deve essere sopportata dal dispositivo di antiribaltamento e da tutte le parti dello snodo, di cui determina le dimensioni necessarie. Inoltre occorre considerare l’esecuzione delle parti adiacenti o le speciali necessità nel montaggio. Sebbene si adatti alle condizioni di lavoro, lo snodo segue la forma costruttiva di base, il che contribuisce a mantenere bassi i costi.

La combinazione del materiale di scorrimento è il cuore di questo particolare snodo e assicura un funzionamento scorrevole e affidabile, il che si traduce in lunghe durate, anche in presenza di lubrificazione limite o assente. Lo strato in polimero saldamente ancorato al proprio substrato ha uno spessore efficace di circa 2 mm (fig. 4).

Rispetto agli altri materiali a secco più sottili, è meno sensibile all’ingresso di sostanze abrasive, cosa importante ai fini dell’affidabilità richiesta. Il materiale di scorrimento ha buone proprietà smorzanti, vantaggiose nelle applicazioni ferroviarie. Inoltre il materiale ha proprietà antiusura molto buone, con un ritmo di deterioramento quasi lineare, il che rende attendibili le previsioni di durata (fig. 6).

I valori dell’attrito del materiale di scorrimento sono eccellenti, abbinati a bassi livelli di rumorosità e assenza di stick-slip. Gli aspetti tribologici del giunto possono essere ulteriormente migliorati applicando una lubrificazione appropriata. Anche se il materiale di scorrimento può funzionare completamente a secco, la SKF fornisce lo snodo con un riempimento iniziale di grasso e ne prevede la possibilità di rilubrificazione (fig. 5).

La rilubrificazione non solo migliora i meccanismi tribologici ma trattiene all’esterno le sostanze contaminanti e migliora la protezione contro la corrosione.

Esperienze pratiche
In quasi 30 anni, nel settore ferroviario e dei veicoli per i trasporti di massa, la SKF ha accumulato esperienze pratiche assai positive sul materiale di scorrimento ottenuto con la combinazione acciaio / PTFE-composito. Tali esperienze sono avvalorate da applicazioni analoghe dal punto di vista dinamico, quali gli snodi sferici assiali sia nelle torrette porta siviera in siderurgia, sia nei ponti basculanti, nelle gru e nei dispositivi di carico per le navi.

I rilievi su snodi ispezionati dopo otto anni di esercizio su tram con una percorrenza di circa 500.000 km hanno mostrato un livello usura sorprendentemente basso. Gli snodi sono risultati in eccellenti condizioni, tanto da poter essere ancora riutilizzati. Con questo tipo di prodotto la SKF ha fissato uno standard per i giunti articolati, che è accettato dalla maggioranza dei costruttori di veicoli per i trasporti di massa.

I vantaggi per i clienti

• Funzionamento affidabile
• Ridotti costi di esercizio
• Soluzione pronta per il montaggio adattata allo spazio esistente

Nello sviluppo di questi snodi sferici speciali la SKF ha lavorato in stretto contatto con importanti produttori di veicoli, le cui esigenze sono state attentamente analizzate dal team preposto.

Dato che l’industria ferroviaria è molto sensibile per quanto riguarda la sicurezza e i costi d’esercizio è di vitale importanza fornire soluzioni a valore aggiunto affidabili e a costi accettabili.

Applicazioni
Nel frattempo sono state realizzate varie soluzioni per urti dei respingenti da 400 kN e da 800 kN e per tram di varia configurazione, tutte basate sullo stesso principio costruttivo e con la ben sperimentata combinazione dei materiali di scorrimento al centro e il dispositivo antiribaltamento come “scatola nera” pronta per il montaggio. Dal primo utilizzo di snodi assiali standard l’articolazione si è evoluta in un’unità a valore aggiunto in grado di soddisfare le sempre crescenti esigenze dell’industria
ferroviaria. I giunti con snodi sferici assiali forniti dalla SKF contribuiscono alla sicurezza dei passeggeri nelle città di tutto il mondo.