Il monitoraggio ferroviario e il nuovo Railway Template di Leica GeoMoS

Autori: Madalina Craciun, Lidija Spiranec, Steve Thurgood, Megan Hansen

Con il continuo aumento dei transiti ferroviari, le ferrovie devono far circolare un numero sempre maggiore di persone e merci garantendo la sicurezza e la puntualità dei trasporti. Tuttavia, quando l'invecchiamento dell'infrastruttura, l'instabilità geologica, i lavori di costruzione nelle vicinanze o altri fattori causano movimenti strutturali di qualunque parte della ferrovia, dai binari all'infrastruttura di supporto, l'impatto può risultare notevole.

Se consideriamo un treno composto da 12 carrozze di peso non superiore a 1000 tonnellate che viaggia a una velocità di 300 km all'ora , in caso di alterazioni dei binari anche di piccola entità, questo può deragliare, schiantarsi o essere soggetto a guasti. Nella peggiore delle ipotesi, questo metterebbe in pericolo la vita umana e, nella migliore, provocherebbe ritardi significativi con costi elevati per la compagnia ferroviaria. L'impatto si ripercuoterebbe sui passeggeri e sulle imprese che dipendono dalle ferrovie attive per garantire la puntualità e la sicurezza del trasporto dei passeggeri e della consegna delle merci.

Il monitoraggio costante della ferrovia e delle strutture di supporto fornisce informazioni che gli ingegneri, gli operatori di rete e i gestori dell'infrastruttura utilizzano per ridurre tali rischi e promuovere la sicurezza. I sistemi di monitoraggio integrati che combinano strumenti di misura ad alta precisione, dispositivi di comunicazione e software sofisticati consentono di ottenere informazioni affidabili in tempo reale sulle deformazioni.

In questo approfondimento, Madalina Craciun, Product Engineer di Leica Geosystems ed esperta di monitoraggio ferroviario, fornisce una panoramica di quest'ultimo e della soluzione sviluppata da Leica Geosystems, tra cui la nuova funzione del software di monitoraggio Leica GeoMoS che semplifica il setup e aumenta la precisione della configurazione.

Perché è necessario monitorare le ferrovie e le infrastrutture nelle vicinanze?

Fattori comuni che provocano un impatto sulle ferrovie

Le modifiche della geometria dei binari e l'instabilità dell'infrastruttura ferroviaria o degli sbancamenti possono derivare da una serie di fattori interconnessi.

I lavori di sbancamento ferroviario, compresi i terrapieni e le trincee, riducono al minimo le pendenze dei binari per garantire un trasporto efficiente. Tuttavia, i movimenti geologici, le calamità naturali o eventuali costruzioni adiacenti creano aree a rischio in cui è più probabile che si verifichino degli eventi improvvisi. Una scarpata instabile che crolla e rilascia grandi quantità di terreno sulla ferrovia può far deragliare i treni, nonché danneggiare i binari e le infrastrutture circostanti.

Inoltre, i lavori di costruzione o di scavo in prossimità delle ferrovie possono provocare movimenti che generano un impatto sulle strutture che agevolano il transito dei treni. Gallerie, ponti, muri di sostegno, tralicci o cavalletti e lo stesso letto dei binari possono diventare instabili. Ad esempio, se l'area circostante una galleria ferroviaria si sposta a causa degli scavi effettuati in un cantiere stradale adiacente, anche i binari potrebbero subire un impatto, pregiudicando la sicurezza della circolazione dei treni.

Anche le variazioni della posizione geometrica originaria del binario, comprese le rotaie, le traversine, gli elementi di fissaggio, la massicciata o il sottofondo, comportano gravi rischi per i treni. In combinazione con le alterazioni del sottosuolo, tra cui il cambiamento del livello delle acque, l'invecchiamento delle ferrovie e il frequente passaggio di treni pesanti influiscono sulla geometria dei binari.

Monitoraggio: la soluzione che garantisce la sicurezza

Indipendentemente dalla causa, le deformazioni possono creare condizioni che mettono in pericolo i passeggeri, compromettono le operazioni ferroviarie e causano ritardi che generano costi.

Per contribuire alla riduzione dei rischi e fornire un'infrastruttura ferroviaria affidabile, i sistemi di monitoraggio offrono informazioni esaustive sui movimenti strutturali, consentendo ai proprietari o agli operatori degli asset di adottare decisioni rapide e consapevoli in modo da intervenire prima che si verifichino eventi gravi. I dati determinanti forniti dal monitoraggio della stabilità e dello stato di integrità strutturale della ferrovia consentono agli ingegneri di intraprendere azioni pertinenti.

Metodi e tecnologie di monitoraggio ferroviario

Geometria e stabilità strutturale dei binari

Le specifiche di misura di ogni progetto di monitoraggio ferroviario sono univoche e determinate dal tipo di linea ferroviaria, dalla sua posizione, dalla velocità e dall'utilizzo. I metodi utilizzati per misurare la geometria dei binari e la stabilità dell'infrastruttura ferroviaria si basano sul livello di rischio, sull'accesso e sull'intervallo di misura o sulla durata.

I binari ferroviari, costituiti da componenti interconnessi, vengono misurati in base a diversi aspetti tra cui l'inclinazione, la torsione, l'allineamento orizzontale, lo scartamento e l'altezza della rotaia. Questi dati relativi alla geometria del binario assicurano che lo stesso non abbia subito scostamenti tali da compromettere la sicurezza del suo funzionamento. Analogamente, vengono misurate le alterazioni delle strutture e delle scarpate che sostengono le ferrovie.

La geometria del binario può essere misurata con le tecniche tradizionali, come le bacchette per la misura dell'inclinazione e dello scartamento, e i treni misure. Tuttavia, queste devono essere azionate manualmente e richiedono l'interruzione del traffico ferroviario per consentire un accesso sicuro alle squadre di ingegneri. A seconda della frequenza e delle tipologie di raccolta dei dati richieste, i sensori di monitoraggio geodetico, come i prismi di misura delle stazioni totali, possono essere impiegati sia nelle campagne che nei setup di monitoraggio automatizzati. Se viene automatizzato, questo metodo ha il vantaggio di fornire i dati relativi allo spostamento anche durante il funzionamento delle linee.

Soluzioni Leica Geosystems per il monitoraggio totale delle ferrovie

Le soluzion di monitoraggio totale Leica Geosystems offrono i migliori hardware, software e accessori originali per la realizzazione di progetti ferroviari, fornendo informazioni affidabili, accurate e ininterrotte, fondamentali per la sicurezza delle operazioni ferroviarie.

Leica TM60, una stazione totale dotata di autoapprendimento progettata per il monitoraggio, è in grado di soddisfare le esigenze di misura 3D più esigenti. Il modello TM60 non solo automatizza le misure, ma acquisisce e riconosce automaticamente i target, consentendo un setup più rapido e osservazioni accurate del prisma anche su aree di grandi dimensioni. Le fotocamere gemelle consentono agli operatori di visualizzare e risolvere i problemi del sito in remoto e la precisione millimetrica è supportata a grandi distanze con velocità di misura elevate. Nel complesso, il modello TM60 offre una solida acquisizione dei dati, che risulta fondamentale per un efficace monitoraggio ferroviario.

Grazie al collegamento con Leica ComBox60, il dispositivo per la gestione delle comunicazioni e l'alimentazione sul sito, il sistema di monitoraggio può funzionare 24/7, senza interruzioni della raccolta dei dati, garantendo un'assoluta affidabilità. Per l'elaborazione e la reportistica, il software e i servizi di monitoraggio Leica GeoMoS consentono la raccolta , il calcolo e l'analisi automatizzati e ininterrotti dei dati in tempo reale.

Utilizzata in combinazione, questa soluzione consente di ridurre al minimo i tempi di permanenza dell'operatore sul binario e di massimizzare l'acquisizione dei dati.

Template di monitoraggio ferroviario GeoMoS: un'innovazione software che consente un setup più rapido

Flussi di lavoro semplificati per il monitoraggio ferroviario

La nuova versione di Leica GeoMoS è dotata di un Railway Template che riduce i tempi di setup e migliora la precisione grazie alla configurazione centralizzata.

Il monitoraggio ferroviario richiede calcoli complessi e solo attraverso configurazioni accurate è possibile ottenere elaborati di qualità. L'inserimento manuale di formule o l'esportazione di dati da un software di terze parti per l'esecuzione dei calcoli non solo genera ritardi nell'acquisizione iniziale e nel calcolo dei dati fondamentali, ma aumenta anche la probabilità di errori. L'inaffidabilità dei calcoli fornisce informazioni errate che possono generare risultati indesiderati: mancanza di dati sui movimenti rilevanti o dati riportanti movimenti inesistenti o irrilevanti. Entrambi i casi possono causare gravi conseguenze.

Eliminando le configurazioni manuali e la necessità di effettuare i rilievi dello stato di fatto o di inserire l'allineamento strutturale, il Railway Template consente agli operatori di iniziare il monitoraggio più rapidamente e con maggiore certezza nei calcoli. Il flusso di lavoro semplificato velocizza il setup e migliora l'accuratezza degli input riducendo gli errori.

Gli operatori possono configurare con facilità la generazione automatica di tutti i calcoli necessari. Dopodiché, una volta acquisite le misure dalla stazione totale, GeoMoS calcola automaticamente le coordinate del prisma, gli spostamenti e parametri ferroviari come l'inclinazione, la torsione, l'allineamento, ecc. Con i valori calcolati, GeoMoS genera report e fornisce notifiche automatiche in caso di superamento di soglie definite dall'utente.

Vantaggi per tutte le parti interessate

Grazie alla semplice configurazione del Railway Template, il monitoraggio può iniziare prima e i tecnici possono fornire ai gestori degli asset risultati affidabili.

Inoltre, più esteso si presenta il progetto, maggiori saranno i vantaggi. Se, ad esempio, un progetto richiede centinaia di punti da misurare, la configurazione manuale dei calcoli della geometria delle rotaie potrebbe richiedere un'intera giornata. Con il Railway Template di GeoMoS, la configurazione viene completata in pochi minuti senza la possibilità di errori di inserimento delle formule. Questo vantaggio si estende ai clienti finali, che ricevono informazioni affidabili che consentono loro di adottare decisioni rapide sugli interventi necessari.

Avvalendosi di sensori e software che eseguono la raccolta e il colcolo di tutti i dati, le soluzioni Leica Geosystems forniscono da tempo sistemi di monitoraggio ferroviario efficienti e di alta qualità. Con il nuovo Railway Template di GeoMoS, i setup possono essere completati rapidamente, in modo che le misure e le analisi fondamentali dei dati ferroviari possano iniziare e i treni possano circolare in tutta sicurezza.