Etr 500 tecnica e funzionamento

Considerate le elevate pressioni cui sono sottoposte durante l'esercizio (300 kN al bordo superiore dei cristalli frontali, 700 kN al bordo inferiore, 2000 kN al livello degli organi di trazione) e la necessità di contenere il peso entro le 68 t, le locomotive sono state costruite con materiali innovativi : acciaio ad alta resistenza per il telaio, estrusi di alluminio chiodati al telaio per le fiancate e la testata posteriore L'utilizzo degli estrusi di alluminio consente inoltre di realizzare il profilo decisamente aerodinamico che caratterizza queste locomotive veloci.

La testata risulta costituita da uno scheletro di acciaio, resistente alle elevate pressioni, rivestito da un guscio realizzato in kevlar, mentre il tetto è anch'esso in alluminio ; le cabine sono pressurizzate e condizionate ed il banco (la plancia comandi) è quello unificato FS con 2 schermi multifunzione per controllo e diagnostica delle locomotive (pilota di testa /master e accoppiata in coda/slave) e la visualizzazione dei valori elettrici, dinamici e di velocità; le apparecchiature ad alta tensione sono poste in modo tale da avere un corridoio centrale (diversamente dai prototipi che presentavano un corridoio ad “S”) e progettate per una maggiore accessibilità e manutentibilità (v.foto); la testata aerodinamica ha, sotto la carenatura anteriore apribile manualmente e rientrante in cassa, un gancio automatico Scharfenberg tipo 130 (un tipo di gancio che permette a due treni di agganciarsi facilmente senza l'intervento del personale), collegato a una sbarra di trazione in grado di arretrare di 820 mm in caso di accoppiamento a velocità maggiori di 5 km/h, e 2 assorbitori di energia cinetica (al posto dei respingenti tradizionali presenti invece sui prototipi e di tipo ripiegabile).

L'alimentazione è a 3000v c.c. per i convogli monotensione; 25kv c.a. (25Hz), 3000v c.c. o 1500v c.c. per quelli politensione. Quest'ultimi saranno gli unici a poter circolare sulle nuove linee AV alimentate a 25Kv.

Per la parte elettrica la loco sviluppa 4400 kW al cerchione (il treno quindi ha 8800 kW) grazie a 2 azionamenti trifase con motori asincroni.

L'architettura elettrica comprende: 1 pantografo simmetrico ATR 92 a spinta controllata con valori tra i 90 e 120/180N al variare della velocità (significa che all'aumentare dalla velocità, aumenta anche la spinta del pantografo sulla catenaria, per permettere un'ottima captazione di corrente alle alte velocità), scaricatore di sovratensioni ad ossidi metallici, sistemi di protezione (IR) sezionamento e misura, circuiti di precarica dei condensatori dei filtri di linea, sezionamenti per convertitore di trazione GTO 1 e 2 a monte dei motori (gate turn-off-thyristor, un dispositivo che permette una ricarica più veloce dei condensatori ) e chopper servizi ausiliari 1 e 2 a monte degli ausiliari di loco e treno (il chopper è un dispositivo elettronicodestinato a regolare in intensità, con variazione continua da zero ad un valore massimo, una corrente continua anche molto intensa, che può arrivare a valori molto alti di circa 3000A).

Il convertitore di trazione (un particolare convertitore di tensione per mutare correnti molto intense) è alimentato direttamente a 3000V eliminando il chopper prima dell'inverter presente nelle prime E404: il raffreddamento del C.Trazione e dei chopper di frenatura elettrica è ad olio raffreddato in torri di raffreddamento con ventilatori funzionanti a 44 e 60 Hz a seconda delle temperature e dell'attivazione del reostato (dispositivo a resistenza variabile) di frenatura elettrica; questo infatti attinge aria per il raffreddamento dal uscita degli scambiatori di calore per l'olio.

Il raffreddamento di motori, induttanze, chopper e gruppi statici è ad aria mediante ventilatori.

Gli ausiliari di loco e treno sono alimentati da 2 chopper per Servizi Ausiliari (SA) che erogano 600 Vcc per le 2 linee di alimentazione delle carrozze, per il caricabatterie e per i 2 Gruppi Statici (GS)ossia 2 terne di inverter GTO che erogano 450Vca 44/60Hz per i carichi della locomotiva: il funzionamento della locomotiva è garantito tra 2000 Ve 4000V in linea aerea.

Le locomotive sono comandate dalla Logica di Veicolo (LV) che si occupa del controllo, segnalazione e diagnostica di ogni parametro del treno ed è integrata nel SIB (sistema informatico di bordo , ex S.O.C.R.A.T.E. ( Sistema Operativo di Comunicazione Ridondato per Automazione e Telecomando di Elettrotreni ) su gli ETR Y 500) costituito da 2 reti informative intercambiabili che attraversano tutto il treno.Per l'esercizio ad alta velocità la meccanica è particolarmente sofisticata: i carrelli delle loco, con lunghezza di 3 m, sono bimotori a 2 assi (in linguaggio tecnico si dice che la loco ha “rodiggio Bo-Bo”, con diametro delle ruote di 1100 mm a nuovo), e sono costituiti da 2 longheroni a collo di cigno e 3 travi trasversali; i motori con i gruppi riduttori sono sospesi al “telaio” (cassa) mediante 4 biellette: essi ruotano solo in curve di raggio stretto mentre in corsa normale sono ancorati al telaio da un sistema di molle e cilindri; la trasmissione dal gruppo riduttore ( racchiuso in un carter, cioè in una sorta di guscio protettivo) all'asse avviene mediante 2 alberi cavi coassiali e 2 coppie di biellete ancorate ad una flangia all'interno dell'asse. Ogni asse è dotato di dispositivo sonico per funzione tachimetrica e tutte le boccole sono dotate di sensore termico.

Il sistema di sospensioni comprende: s. primaria (asse-carrello) con 4 molle ad elica e 4 ammortizzatori verticali; s. secondaria (telaio-carrello) tipo “flexicoil”con 4 molle su tasselli di gomma (per ammortizzazione la rotazione del carrello) con altri 4 ammortizzatori verticali e orizzontali; sospensione laterale attiva per il mantenimento del tealio centrato rispetto al carrello in curva mediante in sistema di equilibrazione controllato elettronicamente e tamponi laterali sul telaio.

La trasmissione del moto dal carrello alla cassa è mediante trazione bassa (utilizzato per la prima volta in Italia sulle mitiche E444 TARTARUGA, la prime locomotive in grado di viaggiare a 200km/h ) ossia con un asta che collega la trave centrale del carrello al telaio; come tutti i rotabili moderni tutti i carrelli sono dotati di smorzatori orizzontali antiserpeggio.

L'impianto frenante delle loco utilizza ceppi tradizionali attivi sui bordini delle ruote e frenatura elettrica (reostatica o a recupero) dai 4 km/h ed è controllato dal rubinetto WABCONTROL AV interfacciato anche con la ripetizione dei segnali FS a 9 codici,col controllo di velocità e con la centralina MEMOCARTA per tachimetria e tachigrafia (ovvero tutta una serie di dispositivi destinati a trasmettere le informazioni relative al transito direttamente nella cabina della motrice).

L'impianto frenante e le utenze pneumatiche del treno sono alimentate da 2 compressori a vite (1 per motrice) da 1600 litri d'aria al minuto.

Sono presenti anche un dispositivo ungibordo e sabbiere attive sul 1° e 4° asse e il freno di stazionamento a molla. (servono per aumentare o diminuire l'attrito del cerchio sul binario)

Le locomotive sono inoltre dotate di impianto antincendio ad azione localizzata, un rilevatore di correnti armoniche in linea aerea che comanda l'apertura dell'IR in caso di armoniche a 50 Hz /1A, e un antipattinaggio WUPAR attivo sui cilindri del freno (sono tutti dispositivi relativi alla sicurezza di marcia).

Un po' di storia

Il progetto per un treno ad alta velocità italiano nacque intorno ai primi anni ottanta e vide la luce precisamente nel 1983 quando venne creato un gruppo di lavoro allo scopo di stabilire le caratteristiche dei futuri treni per le linee ad alta velocità. Inoltre venne creato anche un gruppo di industrie che si sarebbe dovuto occupare della realizzazione di tale treno, il consorzio TRE.V.I. (treno veloce italiano), formato dalle seguenti società:

• ABB (ora Bombardier )per motori, elettronica di bordo e convertitori della trazione
• ANSALDO per motori, pantografi, S.I.B. loco e carrozze
• BREDA cassa loco e carrozze – carrelli carrozze
• FIAT (oggi ALSTOM) trasmissione e carrelli
• FIREMA per motori , casse, alimentazione degli ausiliari di locomotiva e carrozze

Il progetto di sviluppo era pronto per il 1985. Lo studio dell'aspetto estetico e del comportamento aerodinamico venne affidato a Pininfarina, il quale, per sviluppare il progetto e studiare con sufficiente approssimazione il comportamento aerodinamico, preparò un modello in scala 1:5 del treno da utilizzare nella galleria del vento.

Ne risultò un treno elegante e dalla linea aerodinamica, sulla scia dei moderni treni ad alta velocità. Si scelse di adottare la configurazione a potenza concentrata in 2 locomotive monocabina ( E 404 ) inquadranti * le carrozze passeggeri, abbandonando, questa volta, le configurazioni passate degli ETR usate fino ai Pendolini. Infatti, benché venga classificato come etr, l'ETR500 non è ne un elettrotreno ne è dotato del sistema a cassa oscillante montato sui Pendolini ETR450 ed ETR460.

Molta cura venne posta nello studio di tecnologie mirate a ottenere ottimi standard di sicurezza e comfort a velocità commerciali di 300km/h. In questo senso venne deciso di costruire dei treni di preserie ETR X 500 ed ETR Y 500 che avrebbero avuto scopi e composizione diversi :

• l'ETR X 500 uscì di fabbrica nell'aprile del 1988 e venne realizzato con una motrice (E 404) N°000 e con una carrozza laboratorio.
  Questo treno ha permesso di verificare il comportamento dinamico della motrice, il comfort di marcia, l' efficienza dei sistemi elettrici ed elettronici e le variazioni di pressione in galleria.

Inoltre il 25 maggio 1989, stabilì , tra i Posti di Comunicazione Rigutino e Farneta Nord in Direttissima il record ufficiale di velocità per quanto riguarda le ferrovie italiane: 316 km/h . Negli anni '90 continuò ad effettuare test sulle linee sparse per la penisola ed effettuò alcune prove di intercomunicazione con linee AV francesi sulla Torino-Modane in previsione di un eventuale collegamento ad alta velocità tra Italia e Francia.

• L'ETR Y 500 venne realizzato in due esemplari e uscì di fabbrica nel 1991. Vennero quindi realizzati due treni da sei carrozze che avrebbero dovuto coprire quel periodo di tempo in attesa della costruzione dei treni di serie e quindi di definizione delle scelte tecniche di costruzione. Abbandonando la filosofia degli ETR degli anni 60, si optò per la valorizzazione del comfort di marcia a scapito del lusso, nonostante ciò ricompaiono comunque i comandi per l'accensione o lo spegnimento della luce orientabile, per l'apertura o la chiusura della tendina parasole laterale nonché per la chiamata del personale di bordo.

Con velocità massima di 275km/h gettò le basi per l'entrata in servizio degli ETR500 di prima serie.

Etr 500: le carrozze

Le carrozze del treno sono lunghe 26.1 m e pesanti 42 t, hanno una larghezza interna di circa 2.8 M e tutte unite mediante agganci tradizionali; i rubinetti di Condotta Gen. e Principale sono comandabili mediante chiavi sulle fiancate, senza quindi dover sganciare i vagoni o far insinuare pericolosamente un operaio tra 2 carrozze; il carrello, con longheroni a collo di cigno include 2 assi con ruote da 890 mm con freni a disco interni autoventilati , ha lesospensioni principali e secondarie con molle ad elica, smorzatori

antiserpeggio e sono trascinati da un gruppo aste/bilancieri, inoltre le sospensioni penetrano nella carrozza annullando l'imbarcamento laterale. I vagoni sono tutti uguali esternamente, le porte sono ad apertura automatica con uno scalino che durante la marcia rientra dentro la carenatura per migliorare l'assetto aerodinamico. Una serie di caratteristiche quali finestrini a tenuta, porte dotate di giunti gonfiabili, intercomunicante a tenuta stagna e sistema di isolamento temporaneo del sistema di condizionamento e ventilazione, garantiscono una efficace barriera alle onde di pressione che si sviluppano in galleria.

Le ritirate, presenti in ogni carrozza, sono a circuito chiuso. Entrando in una carrozza si attraversa un piccolo corridoio di circa 2 metri per 1 che passa per un quadro di controllo e degli scaffali porta bagagli ed immette nel salone passeggeri. La disposizione dei sedili ricalca più o meno quella degli aerei. In seconda classe i sedili, di colore verde, sono disposti secondo il modulo 2+2, offrendo 68 posti a sedere, mentre in prima i sedili, di colore rosso, seguono lo schema 3+1, offrendo 52 posti a sedere. Inoltre è presente una carrozza di prima classe speciale con due scompartimenti business molto curati più lo scompartimento per il personale viaggiante per un totale di 32 posti a sedere. In ogni carrozza è presente un sistema di diagnostica SIB ed un impianto di condizionamento. In ogni sedile c'è una postazione radiofonica a cui connettersi con un normalissimo paio di cuffie (fornite solo in prima classe n.d.R.). Si sta inoltre studiando la possibilità di dotare le carrozze di postazioni di accesso ad internet wi-fi per i computer portatili.

In ogni convoglio è presente una carrozza bar/ristorante. Nella prima metà del vagone è presente un bar che vende snack e bevande, mentre nell'altra c'è il servizio di ristorazione vero e proprio per il quale è necessario prenotare celermente agli appelli del personale di bordo (i prezzi sono decisamente poco economici n.d.R.).