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May 14, 2023

Monitoraggio dei cuscinetti delle ruote dei vagoni ferroviari sotto i riflettori

Dan Carney | Feb 24, 2023 According to the preliminary report from the National

Dan Carney | 24 febbraio 2023

Secondo il rapporto preliminare del National Transportation Safety Board (NTSB), un cuscinetto della ruota surriscaldato ha causato il deragliamento del treno merci nella Palestina orientale, Ohio.

Gli investigatori hanno scoperto che un cuscinetto della 23a carrozza del treno 32N si stava surriscaldando grazie al rilevatore "hot box" installato sul binario. Questo sistema ha avvisato l'equipaggio del treno della condizione prevista, ma il binario è deragliato mentre lo stavano fermando.

L'operatore Norfolk Southern utilizza un sistema di rilevatori di hot box sulla linea Fort Wayne, dove è avvenuto l'incidente. Secondo il Villanova Center for Analytics of Dynamic Systems, in Nord America esistono più di 6.000 rilevatori lungo i binari dedicati all’identificazione di componenti difettosi dei veicoli ferroviari, tra cui ruote, cuscinetti e sistemi di camion.

La maggior parte di questi sistemi di monitoraggio lungo i binari sono rilevatori di cuscinetti caldi, afferma la scuola nel suo rapporto Rail Vehicle Diagnostics. Questi sensori a terra utilizzano sensori di temperatura a infrarossi senza contatto per monitorare la temperatura dell'alloggiamento dei cuscinetti al passaggio dei veicoli ferroviari. Quando la temperatura del cuscinetto supera una soglia (tipicamente 220° F (105° C) sopra la temperatura ambiente) il sistema attiva un avviso.

Un simile aumento di temperatura si verifica solo in condizioni gravemente difettose, afferma Villanova. Questo è stato il caso di questo deragliamento, secondo l'NTSB. La commissione ha rilevato che al miglio 79,9, il sospetto rilevamento dalla 23esima vettura aveva una temperatura registrata di 38°F sopra la temperatura ambiente. Al miglio 69.01, quando il treno ha superato il successivo rilevatore di scatola calda, la temperatura registrata del cuscinetto era di 103°F superiore a quella ambiente. Venti miglia più tardi, mentre passava davanti a un terzo rilevatore di hot box, la temperatura del cuscinetto sospetto era salita a 253°F sopra la temperatura ambiente e l'allarme suonò.

Le soglie di allarme HBD di Norfolk Southern (sopra la temperatura ambiente) e i criteri per i cuscinetti sono:

L'osservazione del secondo HBD di 103°F sopra la temperatura ambiente non è stata sufficiente per attivare un allarme e al rilevatore successivo la situazione era già fuori controllo.

Il monitoraggio continuo avrebbe potuto avvisare prima il personale del treno, e questa è una possibilità.

In un articolo su Global Railway Review, allora Bombardier Transportation (la divisione ferroviaria fa ora parte della società francese Alstom), il Product Manager per la meccatronica Volker Brundisch, presso Bombardier Transportation, delineò tre metodi per monitorare le condizioni del materiale rotabile.

I primi due, POM e TOM, potrebbero fornire un monitoraggio continuo, ma la strumentazione di tutto il materiale rotabile diventa costosa. Inoltre, la probabilità di guasto a causa di manutenzioni e ricostruzioni regolarmente programmate rende basso il ritorno su questo investimento. "Il POM è particolarmente interessante dal punto di vista di un ingegnere, piuttosto che dal punto di vista di un azionista per il proprietario del veicolo", osserva Brundisch.

TOM sembra poco maneggevole, poiché richiede lo scambio delle apparecchiature di monitoraggio tra i vagoni ferroviari e la messa fuori servizio di tali vagoni durante lo svolgimento del lavoro. Il PTM, d'altro canto, non potrà mai fornire la stessa precisione e continuità del POM, ma la rarità di guasti catastrofici e il costo della strumentazione di ogni vagone ferroviario rendono il POM una scelta difficile, conclude Brundisch.

Il produttore e ricostruttore di cuscinetti Timken sottolinea che la manutenzione regolare dei cuscinetti attraverso un massimo di cinque ricostruzioni può mantenere in servizio un cuscinetto di una ruota ferroviaria per mezzo secolo, definendo questo un esempio di circolarità economica. "Questa pratica riduce l'impatto ambientale e porta avanti una lunga tradizione volta a sfruttare al meglio parti e materiali di valore piuttosto che sostituire automaticamente il vecchio con il nuovo", afferma l'azienda sul suo blog.

Secondo l'azienda, il tempo di consegna per la ricostruzione di un cuscinetto è di 7-10 giorni, rispetto all'attesa da sei settimane a tre mesi per quelli nuovi. Non solo, ma la garanzia Timken è la stessa sia per i cuscinetti ricostruiti che per quelli nuovi. "Perché dovresti buttare via un cuscinetto perfettamente funzionante che necessita solo di un piccolo lavoro?" ha chiesto Tony Koesters, che gestisce la divisione North America Rail Services di Timken. "Recuperando la maggior parte del cuscinetto, si riducono le materie prime di circa l'81%, eliminando l'energia necessaria per produrle."