ITMI20121160A1 - Struttura di vincolo perfezionata e relativo procedimento di fissaggio per picchetti o paletti sul ballast di linee ferroviarie. - Google Patents

Description

STRUTTURA DI VINCOLO PERFEZIONATA E RELATIVO PROCEDIMENTO DI FISSAGGIO PER PICCHETTI O PALETTI SUL BALLAST DI LINEE FERROVIA-RIE

DESCRIZIONE

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda il consolidamento ed il fissaggio di picchetti per corretto tracciato o paletti di attrezzature, lungo il ballast di linee ferroviarie, nonchà ̈ una struttura di vincolo perfezionata utilizzabile per questo scopo.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Come noto, il termine “ballast†indica quella massa di materiali granulari, denominato anche “massicciata†, che vien posto sopra il piano di regolamento di un binario ferroviario e che sostiene l’armamento, avviluppandolo parzialmente. Tipicamente il ballast à ̈ composto da "granuli" di pietrisco, ricavato per frantumazione artificiale, che ha una buona resistenza a compressione ed al gelo ed ha natura spigolosa (per favorire un impegno reciproco dei singoli "granuli" ed evitare scomposizione della massicciata). La granulometria di questo pietrisco à ̈ tipicamente compresa fra 30 e 60 mm: esso à ̈ comunque soggetto a normative standard, quali UNI EN 13450 e, in Italia, la specifica tecnica "Pietrisco per massicciata ferroviaria" di Rete Ferroviaria Italiana SpA.

Le funzioni di questa massicciata sono fondamentalmente quelle di mantenere l’elasticità del binario ad un grado conveniente e quanto più possibile uniforme; di ripartire la pressione sul piano di regolamento, così da uguagliare la pressione unitaria al carico di sicurezza ammissibile per il terreno; di opporre una resistenza notevole agli sforzi che tendono a determinare scorrimenti longitudinali e trasversali del binario; di mantenere i sostegni continuamente asciutti (per via della granularità, il ballast lascia percolare l'acqua); ed infine di permettere una eventuale facile correzione delle alterazioni del binario.

Ora, Ã ̈ pure noto che lungo le linee ferroviarie, esiste l'esigenza di creare zone stabili e consolidate - quindi prive di qualsiasi scorrimento o scivolamento - per potervi installare riferimenti fissi o attrezzature.

La stabilità e consolidamento del ballast non à ̈ un fatto così scontato. Per esempio, soprattutto nelle linee ad alta capacità, in particolare in corrispondenza dei binari in galleria ed in corrispondenza delle curve sopraelevate, à ̈ assai comune un fenomeno di riflusso del ballast, che mette in crisi precisamente la sua resistenza alle sollecitazioni del traffico ferroviario e che tendono a determinare scorrimenti longitudinali e trasversali del binario. Le cause di tale riflusso del ballast, ossia il parziale spostamento dei singoli "granuli" di cui à ̈ composto, non sono del tutto chiare, ma si ritiene siano dovute per una combinazione di forze aerodinamiche e vibrazioni meccaniche provocate dal passaggio del convoglio ferroviario.

In ogni caso, tale fenomeno di riflusso (come pure i movimenti legati ad altri fenomeni atmosferici) comporta una incapacità del ballast di fungere da ancoraggio per riferimenti fissi, se non addirittura una modifica della geometria e dell’assetto del binario che possono mettere in pericolo la stabilità e la marcia sicura dei treni.

Storicamente, dunque, il ballast non à ̈ stato mai ritenuto affidabile per l'installazione di riferimenti fissi (per esempio adatti al corretto tracciato dell'armamento) o di attrezzature, nemmeno in modalità provvisoria. Tradizionalmente, si provvede quindi a rimuovere la massicciata in una posizione circoscritta, si scavano delle fondamenta e si versa poi materiale cementizio per costruire un plinto di installazione. Nel plinto si provvede poi ad annegare stabilmente un sistema di ancoraggio per varie attrezzature.

Un ambito in cui occorre costruire numerose fondazioni con plinto di calcestruzzo à ̈ quello dei picchetti usati per il tracciato dell'armamento, che vengono previsti a distanza regolare (addirittura uno ogni dieci metri in corrispondenza delle curve) lungo il percorso ferroviario. Tipicamente, questi picchetti sono spezzoni di rotaia solidali ad un rispettivo basamento, che vengono conficcati verticali, a breve distanza dal binario (di norma ad un metro dalla faccia interna della rispettiva rotaia), in un rispettivo plinto di calcestruzzo, sporgendo all'esterno di una certa misura (tipicamente di circa 30 cm)

Per la posa in opera à ̈ necessario quindi procedere lungo la linea con un piccolo scavatore per approfondire la buca nel ballast, procedere suc cessivamente al getto di calcestruzzo, da preparare in loco con aggiunta di acqua, ed infine ripristinare il profilo del ballast. Si determinano evidenti problemi di impiego di attrezzature ingombranti e di tempi lungi di accesso alla linea, con interferenza alla normale circolazione dei treni e impegno di personale per il lavoro e per garantire la sicurezza con personale addizionale dedicato alla scorta di sicurezza.

Sul picchetto viene poi posizionato un bolzone, che, tramite dispositivi laser e GPS, consente la dislocazione del corretto punto trigonometrico di riferimento secondo le coordinate previste.

Altri tipi di picchetto vengono usati per supportare contrassegni di segnalazione per il traffico ferroviario o per il personale manutentore.

La modalità di installazione nota, per quanto del tutto efficace nel garantire la stabilità dei picchetti, soffre di almeno due inconvenienti. Innanzitutto, la preparazione di un plinto ancorato nel ballast à ̈ una operazione relativamente complessa, come detto sopra, e dunque costosa, soprattutto in quanto da effettuare con binario in esercizio; d’altra parte, i picchetti in forma di spezzoni di rotaia costituiscono un potenziale pericolo in caso di urti.

Analoghi problema di robustezza e difficoltà di installazione, si riscontrano nel campo delle barriere di sicurezza.

Nei cantieri ferroviari lungo linea - ossia nei cantieri di lavoro che per attività di manutenzione alla linea (rotaie, canaline, ecc.) impegnano un binario, mentre viene mantenuta la circolazione dei treni sul binario adiacente - le regolamentazioni ferroviarie infatti impongono l'uso di barriere di sicurezza, al fine di garantire una separazione fisica tra i due binari e proteggere al meglio il personale operativo. I sistemi attualmente in uso prevedono l'impiego di particolari profilati, con sistemi di aggancio alla suola della rotaia del binario in esercizio, disposti ortogonalmente la rotaia e ad opportuna distanza uno dall’altro. Sui suddetti profilati vengono poi installati corrimani longitudinali, che rappresentano un confinamento fisico contro possibili sconfinamenti del personale operativo nell’area di transito dei treni.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Problema alla base dell’invenzione à ̈ di proporre una struttura di vincolo da utilizzarsi lungo le linee ferroviarie per semplificare l'installazione di picchetti per corretto tracciato, picchetti di segnalazione, barriere di separazione ed altre attrezzature fisse. Una tale struttura di vincolo e relativo procedimento di consolidamento e fissaggio devono risultare economiche, sicure e non devono interferire con le proprietà della massicciata.

Questo scopo viene raggiunto attraverso le caratteristiche menzionate nelle rivendicazioni indipendenti 1 e 7. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali dell’invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, date a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrate nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 à ̈ una rappresentazione in sezione verticale di una struttura di vincolo secondo l’invenzione, provvista di un picchetto;

figg. 2A, 2B e 2C sono delle viste della stessa struttura, rispettivamente in alzato, in pianta ed in vista assonometrica; e

fig. 3 Ã ̈ una vista assonometrica di una struttura di vincolo secondo l'invenzione provvista di una barriera di sicurezza.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE

Come mostrano i disegni, la struttura di vincolo secondo la presente invenzione comprende una parte di ancoraggio nel ballast, costituita da una pluralità di gambe o puntazze 1, una parte di base 2 ed una parte di impegno superiore 3.

La base di appoggio 2 Ã ̈ in forma di una piastra piana, dalla cui faccia inferiore aggettano verso il basso le gambe 1 e dalla cui faccia superiore aggetta la parte di impegno superiore 3. La piastra 2 Ã ̈ fabbricata di vetroresina (VTR) o altro materiale termoplastico o eventualmente in acciaio inox.

Le gambe 1 sono preferibilmente collocate lungo la parte perimetrale della base 2. Per esempio, con una base quadrata o quadrilatera, le gambe 1 sono in numero di quattro, in prossimità dei quattro vertici. Non si esclude tuttavia di predisporre un numero di gambe minore (per esempio una sola gamba o tre gambe ai vertici di un triangolo equilatero) o maggiore.

Le gambe possono a loro volta essere realizzate in VTR o, preferibilmente, costituite da puntazze in acciaio, di opportuna lunghezza (per esempio 20-35 cm).

La parte di impegno superiore 3 può essere in forma di un manicotto o codolo che si erge di pochi centimetri dalla base 2, solidale a quest'ultima (mediante mezzi di fissaggio amovibili o mediante saldatura, di pezzo, e così via).

Sulla parte di impegno 3 à ̈ accoppiabile e fissabile saldamente un attrezzo o accessorio desiderato, quale un picchetto 4 che si descriverà in dettaglio più avanti. Il picchetto 4, o altro accessorio, à ̈ fissabile alla parte di impegno 3 mediante viti o incollaggio o altri mezzi di unione stabile desiderati.

Secondo una caratteristica fondamentale della presente invenzione, le puntazze 1 sono infisse tra i granuli del ballast B (fig. 1), a loro volta reciprocamente consolidati con l’applicazione di una miscela collante fluida.

Nella fase di installazione, à ̈ possibile procedere innanzitutto ad infiggere le puntazze 1 tra i singoli pezzi di pietrisco che formano il ballast. In questa fase, il pietrisco à ̈ ancora relativamente sciolto da consentire l’inserimento delle gambe 1 senza particolari difficoltà, mediante semplice percussione al di sopra della base 2; à ̈ possibile controllare questo inserimento in modo tale che la piastra 2 si disponga in piano (o secondo l'inclinazione desiderata), per il successivo supporto del picchetto 4.

Successivamente si provvede ad una eventuale operazione di rincalzatura della massicciata. Infine si provvede a versare la miscela collante fluida, in modo da farla percolare tra i granuli del ballast nella profondità desiderata. In questo modo, la miscela collante di distende come un velo di connessione sul pietrisco e sulle puntazze 1, così da determinare un ottimo consolidamento e ritegno della struttura di vincolo al ballast, senza compromettere le caratteristiche del ballast e senza richiedere scavi o fondamenta.

A questo scopo, detto collante sintetico à ̈ una resina mono o bicomponente, per esempio epossidica, eventualmente con opportuna carica di materiale inerte, quale ad es. quarzo, o eventuale altra resina equivalente, nella quantità necessaria per il fissaggio di 1 picchetto. La resina à ̈ preferibilmente a presa rapida ed elevata fluidità.

La resina viene preferibilmente applicata a spruzzo sul ballast, mediante una apposita macchina, dotata di pompa di dosaggio e spruzzo, che permette di miscelare nei corretti rapporti i due componenti, e di dosare la quantità predefinita di miscela per ottenere la corretta penetrazione nel ballast. In vista delle quantità necessarie (per una singola installazione sono necessari all'incirca 4 - 6 lt di resina) e del peso specifico, tutto il materiale per l'installazione può essere vantaggiosamente trasportato anche a mano.

Quando si prevedano numerose installazioni lungo il tracciato, la macchina di applicazione à ̈ alloggiata su pianali trainati da carrelli di servizio, insieme alle attrezzature ausiliarie, ed alle scorte di resina necessarie per l’intervento.

L’applicazione à ̈ eseguita preferibilmente durante le ore notturne di interruzione del traffico, indicativamente nel corso di 5-6 ore.

La quantità di miscela fluida deve essere sufficiente a formare un rivestimento sostanzialmente uniforme sulla superficie dei singoli pezzi di pietrisco su uno strato di ballast pari ad una profondità di circa 40-50 cm dal livello di appoggio della base 2.

Per una corretta applicazione, la miscela fluida deve avere una viscosità non superiore a 250 – 400 MPa/sec , in modo tale che la resina possa penetrare rapidamente nello spessore del ballast e che la pellicola di resina che vada a depositarsi sui singoli pezzi di pietrisco, non arrivi a formare delle occlusioni tra i singoli pezzi, tali da chiudere gli interspazi tra di essi; à ̈ infatti preferibile che la struttura del ballast mantenga la sua caratteristica di permeabilità all’acqua. La pellicola di resina che riveste il pietrisco determina comunque dei ponti nei punti di contatto fra i singoli granuli di pietrisco e del pietrisco con le puntazze 1, ciò che porta ad un fissaggio/consolidamento reciproco che rende impossibile lo spostamento dei singoli granuli e della struttura di vincolo a seguito delle normali forze agenti in queste condizioni di esercizio.

L'unione tra i singoli pezzi di pietrisco tra di loro e con le puntazze 1, comunque non à ̈ tanto tenace da impedire una eventuale rimozione della struttura di vincolo, che così viene facilmente eliminata quando non à ̈ più necessaria. In altre parole, l'attrezzatura tradizionalmente impiegata nel rincalzo del ballast, à ̈ in grado di esercitare una forza sul pietrisco, sufficiente a rompere i modesti legami della pellicola di resina indurita.

Il mezzo collante sintetico deve avere inoltre caratteristiche di presa rapida, ovvero una elevata velocità di reticolazione, tali da consentire la presa e la stabilizzazione in tempi brevi. In particolare, la suddetta proprietà consente di autorizzare il transito dei treni entro le 2-3 ore successive alla operazione di applicazione, senza compromettere l'installazione appena completata.

Secondo una forma d'esecuzione preferita dell'invenzione, il mezzo collante a base di resina bi-componente comprende un primo componente che appartiene al gruppo di resine epossidiche ed un secondo componente che appartiene al gruppo di resine poliuretaniche.

Preferibilmente, tale resina bi-componente ha proprietà di resistenza al fuoco ed ai fumi.

Preferibilmente, tale resina bi-componente ha anche una elevata caratteristica dielettrica, tale da consentire una favorevole riduzione degli effetti delle correnti vaganti.

Come anticipato, sulla parte di impegno 2 Ã ̈ fissabile un picchetto 4 o altra struttura desiderata.

In particolare, secondo una preferita forma d'esecuzione dell' invenzione, il picchetto 4 Ã ̈ costituito da una struttura di materiale non metallico, della conformazione generale illustrata nei disegni e descritta sopra. Il materiale ed il dimensionamento del picchetto sono indirizzati a garantire vantaggi in termini di sicurezza passiva, ossia in modo da non provocare scintille in caso di urti, da resistere agli agenti atmosferici e conservare una buona resistenza meccanica (pur risultando facilmente cedevole o distruggibile rispetto a carichi elevati, quali un urto con un convoglio ferroviario).

A tal fine, più precisamente, il picchetto 4 à ̈ costruito di vetroresina (VTR) o altro materiale termoplastico, in forma di profilato IPE o tubolare quadrato/circolare (o qualunque altra forma geometrica, realizzabile in VTR), preferibilmente prodotto con tecnica di pultrusione. Il materiale, o la carica in esso contenuta, à ̈ preferibilmente tale da conferire una colorazione bianca al picchetto (per esempio in conformità con prescrizioni di RFI o altra società di armamento ferroviario).

Secondo una diversa forma d'esecuzione dell'invenzione, al posto del picchetto 4, sulla struttura di vincolo à ̈ applicato un paletto 5 (fig. 3) che funge da armatura di una barriera di sicurezza. In questo caso, una pluralità di strutture di vincolo vengono installate in fila lungo una linea ferroviaria, tipicamente a fianco di una coppia di binari o anche tra due distinte coppie di binari paralleli. Sulla pluralità di strutture di vincolo sono installati rispettivi paletti 5 di pari configurazione. Tra i paletti adiacenti sono inoltre disposte traverse o corrimani trasversali, fissati con modalità e configurazioni di per sà ̈ note. Anche i paletti 5 e i relativi corrimani sono preferibilmente fabbricati di VTR. Una barriera di sicurezza - che serve a separare un binario di transito dalla zona di lavoro degli operai - può essere così eretta in tempi molto veloci e facilmente. Le strutture di vincolo, vista la loro facilità di montaggio ed economia costruttiva, possono anche essere lasciate innestate nel ballast per successivi usi manutentivi.

Come si evince dalla descrizione sopra riportata, il sistema secondo l'invenzione consegue perfettamente gli scopi esposti nelle premesse, fornendo allo stesso tempo un prodotto ed una modalità di installazione innovativi, che semplificano molto le procedure esistenti nella tecnica nota ed eliminano ogni problema di sicurezza connesso con i picchetti e sistemi di fissaggio metallici.

La struttura di vincolo secondo l'invenzione permette di ottenere un punto di ancoraggio fisso nel ballast, senza la necessità di procedere allo scavo nel ballast e al getto del calcestruzzo per formare un plinto di sostegno.

La procedura di installazione à ̈ molto semplificata e termina in brevissimo tempo (arco temporale di qualche ora), quindi à ̈ economica e consente un ridotto impegno del numero di operai ed attrezzature nonchà ̈ del tempo di occupazione della linea ferrata. Il materiale à ̈ leggero ed à ̈ quindi facilmente trasportabile, anche manualmente, in forma di un comodo kit di installazione.

La modalità di fissaggio al ballast non modifica le caratteristiche proprie della massicciata e consente una rimozione agevole, ciò che facilita anche un impiego provvisorio della struttura di vincolo.

Il basso ingombro della parte di impegno superiore 3, permette anche di rimuovere solamente il picchetto 4 o il paletto 5 e lasciare la struttura di vincolo per un uso a distanza di tempo.

S’intende comunque che l’invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificative, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Ad esempio, benchà ̈ non esplicitamente illustrato, le gambe di ritegno 1 possono presentare una superficie rigata o diversamente lavorata per produrre un accoppiamento più efficace con il pietrisco del ballast in cooperazione con il collante a base di resina.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura di vincolo per picchetti o attrezzature lungo massicciate ferroviarie, comprendente almeno una piastra di base (2) da cui si erge un picchetto (4) o paletto (5), caratterizzata da ciò che comprende almeno una gamba di ritegno (1), solidale inferiormente a detta piastra di base (2), atta ad essere infissa nel ballast di detta massicciata, ed una parte di impegno (3), solidale superiormente a detta piastra di base (2), con cui à ̈ destinato ad essere fissato detto picchetto (4) o paletto (5), e da ciò che detta almeno una gamba di ritegno (1) à ̈ resa solidale al ballast da un collante a base di resina percolato su detto ballast.
2. 2. Struttura di vincolo come in 1, in cui dette gambe (1) sono costituite da puntazze in acciaio.
3. 3. Struttura di vincolo come in 1 o 2, in cui sono previste quattro gambe (1) in prossimità dei vertici di detta piastra di base (2) in forma di quadrilatero.
4. 4. Struttura di vincolo come in 1, 2 o 3, in cui almeno detto picchetto (4) o paletto (5) sono profilati di vetroresina (VTR) o materiale termoplastico.
5. 5. Struttura di vincolo come in 4, in cui detto picchetto (4) à ̈ un riferimento fisso per il corretto tracciato dell'armamento e supporta, alla sua estremità di sommità, un bolzone per una dislocazione di un punto trigonometrico di riferimento.
6. 6. Struttura di vincolo come in 4, in cui detto paletto (5) Ã ̈ parte di una barriera di sicurezza provvisoria.
7. 7. Barriere di sicurezza per manutenzioni ferroviarie, comprendnete una pluralità di strutture di vincolo come in 6, sulle quali sono installati corrispondenti paletti (5) di supporto di corrimani o traverse di separazione.
8. 8. Procedimento di installazione per picchetti o attrezzature lungo massicciate ferroviarie, caratterizzato da ciò comprende le fasi di fornire una struttura di vincolo come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, infiggere nel ballast della massicciata dette almeno una gamba di ritegno (1) e lasciar percolare nel ballast, in corrispondenza e nell'intorno di detta struttura di vincolo, un collante sintetico a presa rapida, in quantità sufficiente a formare un velo sulla superficie dei singoli pezzi di pietrisco e su almeno parte di detta gamba (1), per una profondità di almeno 20-30 cm nel ballast e senza determinare occlusioni degli interspazi tra di essi, detto velo di collante formando ponti di connessione tra detti singoli pezzi di pietrisco e detta almeno una gamba (1).
9. 9. Procedimento come in 8, in cui detto collante sintetico à ̈ una miscela fluida di una resina bi-componente, il cui primo componente appartiene al gruppo di resine epossidiche ed il cui secondo componente appartiene al gruppo di resine poliuretaniche.
10. 10. Procedimento come in 9, in cui detta miscela fluida di resina ha una viscosità iniziale non superiore a 250 – 400 MPa/sec ed un tempo di reticolazione inferiore a 6 ore.