Ottimizzazione della dinamica e del comfort di sistemi ferroviari e metropolitani di nuova generazione

Il comfort di marcia è una delle caratteristiche dinamiche più importanti per un veicolo ferroviario poiché è direttamente collegato alla percezione di benessere dei passeggeri. Esso dipende da innumerevoli fattori come odori, temperatura e umidità, ma le vibrazioni, che si trasmettono al passeggero attraverso le sospensioni e la cassa, sono riconosciute come le maggiori responsabili di un suo peggioramento e per questo motivo sono considerate come causa principale nel presente lavoro di tesi. Per stimare in maniera precisa gli indici di comfort si utilizza un modello multibody rappresentante il veicolo ferroviario di riferimento. Poiché la cassa ha un impatto notevole sul calcolo del comfort si presenta una procedura validata tramite un confronto con dati sperimentali; tale procedura permette di inserire all'interno del modello del veicolo i modi propri di vibrare che caratterizzano il suo comportamento dinamico, senza gravare eccessivamente sullo sforzo computazionale richiesto dalle simulazioni flexible multibody. La cassa è descritta, infatti, tramite un numero ridotto di gradi di libertà ottenuti con tecniche di riduzione modale, raggiungendo un buon compromesso tra efficienza computazionale e accuratezza dei risultati. Disponendo quindi di un modello validato, per ottimizzare il comfort di marcia del veicolo si sostituisce lo smorzatore passivo della sospensione secondaria con uno smorzatore magneto-reologico: quest'ultimo è comandato da due differenti tipologie di algoritmo basate entrambe sulla logica skyhook, così da controllare, sfruttando le caratteristiche reologiche, la viscosità del fluido magneto-reologico per diminuire le vibrazioni non desiderate della cassa. È infine mostrato un confronto tra i risultati ottenuti utilizzando la sospensione passiva e quelli ottenuti con quella magneto-reologica, così da mostrare l'influenza del controllo sul comfort di marcia.