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PROGRAMMA DI RICERCA 2004
italiano - english
Unità di Ricerca
- Università di PISA
SISTEMI ELETTRICI E AUTOMAZIONE
PISA(PI) - Università degli Studi di FIRENZE
ENERGETICA
FIRENZE(FI) - Universita' degli Studi di CATANIA
INGEGNERIA INDUSTRIALE E MECCANICA
CATANIA(CT) - Politecnico di MILANO
MECCANICA
MILANO(MI) - Università degli Studi di CAGLIARI
INGEGNERIA ELETTRICA ED ELETTRONICA
CAGLIARI(CA)
Programmi di ricerca simili:
- 1 - Tecniche avanzate di controllo e identificazione per applicazioni innovative
- 2 - Metodologie avanzate per il controllo di sistemi ibridi
- 3 - Azionamenti Sensorless per Sistemi Integrati in Applicazioni Industriali e Automobilistiche
- 4 - Sistemi ferroviari avanzati per il trasporto merci. Capacità, affidabilità, tecnologie, analisi teoriche e sperimentazione.
- 5 - Tecniche Robuste e di Ottimizzazione per Sistemi di Controllo ad Alte Prestazioni
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Ingegneria industriale e dell'informazione
Classificazione brevettuale
- ELECTRICITY
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
- ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES (contact cables H01B7/10; overvoltage protection resistors, resistive arresters H01C7/12, H01C8/04; electrolytic self-interrupters H01G9/18; switching devices of the waveguide type H01P; devices for interrupted current collection H01R39/00; overvoltage arresters using spark gaps H01T4/00; emergency protective circuit arrangements H02H; switching by electronic means without contact-making H03K17/00)
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
- PHYSICS
- CONTROLLING; REGULATING (specially adapted to a particular field of use, see the relevant place for that field, e.g. A62C37/00, B03B13/00, B23Q)
- CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS (fluid-pressure actuators or systems acting by means of fluids in general F15B; valves per se F16K; characterised by mechanical features only G05G; sensitive elements, see the appropriate subclass, e.g. G12B, subclass of G01, H01; correcting units, see the appropriate subclass, e.g. H02K)
- CONTROLLING; REGULATING (specially adapted to a particular field of use, see the relevant place for that field, e.g. A62C37/00, B03B13/00, B23Q)
Classificazione geografica
- Regione: Toscana
Bibliografia
Pantografi Innovativi - Innovative Pantographs1. Allotta, B., L. Pugi, A. Rindi, M. Rinchi, “Active contact force control of pantograph,” Computer in Railways VII, WIT Press, pp. 693-702, Bologna, 2000.
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3. Baldauf, W., R. Blaschko et al, “Development of an actively controlled, acoustically optimised single arm pantograph,” World Congress on Rail Research, WCRR 01, Koln, 2001
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16. Papi, M., A.G. Violi, G.Diana, M.Bocciolone, A.Collina, “Optimization of new d.c. catenary by means of measurements and simulation of pantograph-catenary interaction,” World Congress on Railway Research WCRR99, Tokyo. 1999.
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18. Resta, F., A. Collina, F. Fossati, “Actively controlled pantograph: an application,” 2001 IEEE/ASME int. Conf. On Advanced Intelligent Mechatronic, Como
Materiali Innovativi - New Materials
19. Kubo, S., K. Kato, “Effect of arc discharge on wear rate of Cu-impregnated carbon strip in unlubricated sliding against Cu trolley under electric current,” Wera (216), pp.172-178
20. Lakes,H., “High Damping Composite Materials: Effect of Structural Hierarchy,” Journal of composite materials,” Vol.36, No. 03/2002.
21. Nagasaw, H., S. Aoki, “Application of precipitation hardened copper alloy to contact wire,” World Congress on Rail Research, WCRR 97, Florence, 1997.
Diagnosi e Monitoraggio - Diagnosis and Monitoring
22. Balestrino, A., O.Bruno, P.Giorgi, A.Landi, M.Papi, L.Sani, A.G. Violi, “Electric welding effect: detection via phototube sensor and maintenance activities,” CD-ROM World Congress on Railway Research, pp. 1-16, Koln, 2001.
23. Balestrino, A., O.Bruno, A.Landi, P.Masini, E.Mingozzi, M.Papi, L.Sani, “Infrared Cameras for Monitoring Pantograph-Catenary Interactions,” CD-ROM World Congress on Railway Research, pp. 1024-1029, Edinburgh, 2003.
24. Barmada, S., A.Landi, M.Papi, L.Sani, “Wavelet multi-resolution analysis for monitoring the occurrence of arcing on overhead electrified railways,” Proc. Of the IMECHE, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 217, n 3, pp. 177-187, settembre 2003
25. Bruno, O., A.Landi, E.Mingozzi, M.Papi, L.Sani, A.Violi: “La captazione di corrente e l’interazione pantografo-catenaria. Parte I: Metodologie delle misure per il controllo della qualità,” Ingegneria Ferroviaria, no. 4, pp. 149-172, 2000.
26. Bruno, O., A.Landi, E.Mingozzi, M.Papi, L.Sani, A.Violi: “La captazione di corrente e l’interazione pantografo-catenaria. Parte II: Metodologie innovative non invasive per il rilevamento della qualità della captazione nelle catenarie a 3 KV,” Ingegneria Ferroviaria, no. 5, pp. 233-244, 2000.
27. Bruno, O., A.Landi, M.Papi, L.Sani, “Phototube sensor for monitoring the quality of current collection on overhead electrified railways,” Proc. Of the IMECHE, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 215, n 3, pp. 231-241, nov 2001.
28. Clark, M., D.M. McCann, M.C. Forde, “Infrared thermographic investigation of railway track ballast,” NDT&E International, vol 35, pp. 83-94, 2002.
29. Maldague, X.P.V., “Theory and practice of infrared technology for nondestructive testing,” Wiley, New York, 2001.
Sensoristica e Metrologia – Sensors and Measurements
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32. Diana, G., R. Manigrasso, B. Pizzigoni, A. Collina, “A laboratory test bench for the investigation of tribology and current collection quality of pantograph-catenary systems”, 2000 AIMETA Trib. Int. Conf., 2000
33. Diana, G., R. Manigrasso, M. Bocciolone, A. Collina, F. Mapelli, Banco prova materiali per striscianti, Ingegneria Ferroviaria, 2003
34. Duplain G., Belleville C., Bussière S., Bélanger P.A., “Absolute Fiber-Optic Linear Position and Displacement Sensor,” 12th Intern. Conf. on Optical Fiber Sensor,Williamsburg, VA., 1997
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Controllori Avanzati – Advanced Controllers (Sliding Modes)
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37. Bartolini G., Pisano A., Usai E., “First and Second Derivative Estimation by Sliding Mode Technique,” Int. J. of Signal Processing, vol.4, no.2, pp. 167-176, 2000.
38. Bartolini G., Pisano A., Usai E., “Global Stabilization for Nonlinear Uncertain Systems with Unmodelled Actuator Dynamics,” IEEE Trans. on Automatic Control, vol. 46 , no. 11, pp. 1826-1832, 2001
39. Bartolini G., Pisano A., Punta E., Usai E., “A survey of applications of second-order sliding mode control to mechanical systems,” International Journal of Control, vol. 76, no. 9/10, pp. 875-892, 2003.
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41. Wu T.X., Brennan M.J., “Active Vibration Control of a Railway Pantograph,” Proc. Instn Mech Engrs, vol. 211 (F), pp. 117-130, 1997.
Parole Chiave
TRENI AD ALTA VELOCITA'; PANTOGRAFO ATTIV O; CAPTAZIONE DI CORRENTE; DINAMICA DEL CONTATTO PANTOGRAFO/CATENARIA; MISURA DELLA FORZA DI CONTATTO; SENSORI A INFRAROSSO; MONITORAGGIO; SPINTE AERODINAMICHE; MATERIALI INNOVATIVIMiglioramento della captazione nei treni ad alta velocità mediante sviluppo di pantografi attivi e di tecniche di diagnostica non invasiva
Università di PisaAbstract
Lo sviluppo di nuovi metodi per migliorare efficienza, affidabilità e sicurezza è un obiettivo primario della ricerca nel trasporto ferroviario. Nei sistemi ad alta velocità un aspetto critico è rappresentato dal problema di garantire una corretta captazione di corrente. Ciò è ancora più rilevante se si pensa all'entrata in vigore della Direttiva Europea sulla Interoperabilità nei sistemi ferroviari: la normativa prevede una libera circolazione dei treni ad alta velocità in Europa e questo significa che uno stesso convoglio potrà circolare su reti ferroviare con alimentazioni diverse in tensione e frequenza. Una buona captazione é caratterizzata dalla continuità del contatto fra pantografo e catenaria: l'interruzione del contatto determina l'insorgere di archi che, a seconda della loro durata, portano a un decadimento delle prestazioni della locomotiva, nonché all'usura eccessiva dello strisciante e del filo di contatto. E' perciò necessario ridurre al minimo la probabilità di distacchi. Una soluzione possibile consiste nell'usare pantografi asserviti, dotati di un sistema di controllo in grado di regolare alcune variabili di interesse (ad es.: la componente normale della forza di contatto). Sebbene l'adozione di un pantografo totalmente attivo presenterebbe indubbi vantaggi in termini di prestazioni ottenibili, purtroppo l'affidabilità del sistema di captazione risulterebbe troppo legata al corretto funzionamento del sistema di controllo, il che è difficilmente accettabile >>>Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Alberto LANDI Università di PISAObiettivo del Programma di Ricerca
Lo sviluppo di nuovi metodi per migliorare l'efficienza, l'affidabilità e la sicurezza nei sistemi di trazione su rotaia è uno degli obiettivi principali della ricerca nel trasporto ferroviario. Nei sistemi ad alta velocità, uno degli aspetti più critici è sicuramente rappresentato dal problema di garantire una corretta captazione di corrente. Tale aspetto è ancora più rilevante se si pensa all'entrata in vigore della Direttiva Europea 96/48/CE sulla Interoperabilità nei sistemi ferroviari: la normativa porterà alla libera circolazione dei treni ad alta velocità in Europa e questo significa che uno stesso convoglio potrà circolare su reti ferroviare che hanno alimentazioni diverse in termini di livelli di tensione e frequenza. E' noto che una captazione efficiente e di buona qualità é caratterizzata dalla continuità del contatto fra pantografo e catenaria. L'interruzione del contatto determina l'insorgere di archi che, a seconda della loro durata, portano a un decadimento delle prestazioni della locomotiva, nonché all'usura eccessiva dello strisciante e del filo di contatto. Una soluzione possibile per ridurre al minimo la probabilità di distacchi è quella di progettare pantografi asserviti, dotati di un sistema di controllo in grado di regolare alcune variabili di interesse (ad es.: la componente normale della forza di contatto). Sebbene l'adozione di un pantografo totalmente attivo presenterebbe indubbi vantaggi in termini di prestazioni ottenibili, purtroppo >>>Risultati parziali attesi
Task 1 (Firenze)Dimensionamento strutturale di massima del quadro di base. Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 2 (Milano)
Dimensionamento strutturale di massima dell'archetto. Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 3 (Pisa)
Individuazione di parametri e tecniche opportune per l'analisi termografica del contatto pantografo catenaria. Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 4 (Catania)
Predisposizione del banco ibrido di emulazione della catenaria in modo da includere il disturbo di campata. Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 5 (Cagliari)
Definizione degli algoritmi di controllo opportuni. Rapporto tecnico sull'attività svolta.Task 1 (Firenze)
Ottimizzazione aerodinamica del quadro ricavato al termine della fase 1. Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 2 (Milano)
Task 2a: Verifica sperimentale in termini comparativi delle soluzioni proposte rispetto a quelle attualmente in uso
Task 2b: Realizzazione di un archetto dinamometrico
Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 3 (Pisa)
Realizzazione di SW per diagnosi e monitoraggio del contatto pantografo-catenaria, con ricadute sulle attività di manutenzione delle linee e dei pantografi e di prevenzione guasti e malfunzionamenti.Rapporto tecnico sull'attività svolta.
Task 4 (Catania)
Predisposizione del banco ibrido >>>



