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Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 1 Risultati del progetto Aerodynamics in.

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1 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 1 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Vento laterale Mario Testa RFI – Direzione Tecnica Direzione Norme, Standard, Sviluppo e Omologazione Armamento

2 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 2 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Obiettivi de progetto AOA accertare la praticabilità di metodi robusti e di facile applicazione per lanalisi di rischio riguardo ai venti laterali metodi applicati a nuove linee e a linee esistenti riguardo ai treni Alta Velocità e ai treni convenzionali Studi pilota analisi di rischio fatte indipendentemente da due o più partners AOA usando i differenti approcci in esame stabilire laffidabilità e la robustezza dei metodi confrontando i risultati degli studi individuare i punti irrisolti e le ulteriori ricerche necessarie

3 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 3 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Le specifiche dei vari metodi riguardavano come descrivere linfrastruttura come derivare le Characteristic Wind Curves (CWC) specifiche ai vari scenari dinfrastruttura dalle CWC di riferimento delle STI RST come fare gli studi meteo per definire, sezione di linea per sezione di linea, le distribuzioni probabilistiche di intensità e direzione del vento come stimare le probabilità di eccedenza delle CWC, sezione di linea per sezione di linea, e gli indici globali di rischio riferiti allintera linea 4 metodi in valutazione AGM: AOA German Method AFM: AOA French Method ITM: Italian Method GBM: Great Britain Method

4 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 4 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 AGM: AOA German Method; studio meteo basato sulle carte dellEurocodice, CWC deterministiche (un solo tipo di raffica, risposta del veicolo determinata con la Multi Body Simulation) AFM: AOA French Method; studio meteo complesso basato sulle statistiche delle stazioni meteo di riferimento e sulla trasposizione alla linea tramite simulazioni numeriche della fisica dellatmosfera, CWC deterministiche (un solo tipo di raffica, risposta del veicolo determinata con la Multi Body Simulation) ITM: Italian Method; studio meteo complesso basato sulle statistiche delle stazioni meteo di riferimento e sulla trasposizione alla linea tramite simulazioni numeriche della fisica dellatmosfera, CWC stocastiche (messa in conto delle caratteristiche locali di turbolenza, risposta del veicolo determinata con la Multi Body Simulation) GBM: Great Britain Method; studio meteo basato sulle carte dellEurocodice (ma anche talvolta su CFD), CWC derivate da considerazioni quasi-statiche sulla stabilità del veicolo t V

5 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 5 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Linee oggetto degli studi pilota RFI- AV Roma Napoli; due sezioni RFI- AV Roma Napoli, tutta la linea SNCF- AV Valence - Marseille; una sezione SNCF- AV Paris - Strasbourg; una sezione DB- AV Hannover - Würzburg; una sezione Network Rail - CR West Coast Main Line; una sezione BV- CR Scandinavian West Coast Line; una sezione

6 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 6 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009

7 Mario Testa – Vento laterale 7 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009

8 Mario Testa – Vento laterale 8 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 I risultati degli studi hanno avuto esiti non sempre convergenti a causa a)Differenze di esecuzione pratica allinterno dello stesso metodo -come venivano letti e interpretati le planimetrie, i tabellini delle curve, i profili della linea -come veniva considerata laccelerazione non compensata nelle curve di transizione -quanto finemente veniva descritta linfrastruttura -quanto finemente venivano associati i punti meteo e i punti descrittivi dei cambi di scenario infrastrutturale

9 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 9 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 b)Differenze concettuali inerenti la fisica dei fenomeni considerati -come venivano trattati i viadotti: considerando o meno effetti di accelerazione del vento a causa del bloccaggio della vena fluida causato dallimpalcato del viadotto -come venivano considerati i rilevati: tramite la modifica dei coefficienti aerodinamici del treno oppure tramite leffetto di accelerazione del vento causato dal rilevato stesso -come veniva considerata la situazione di linea a piano campagna: messa in conto o meno della forma della massicciata (mini rilevato) -come venivano risolti gli studi meteo complessi: risoluzione del set completo di equazioni di Navier-Stokes oppure risoluzione di un set ridotto di equazioni; tipo di output della distribuzione statistica del vento per alimentare il calcolo delle probabilità di eccedenza delle CWC

10 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 10 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Il metodo AGM è il metodo meno sofisticato e quindi ha avuto meno problemi di convergenza Rome-Naples Sample 1 Probability of CWC Exceedance 72,873,373,8 74,374,875,375,876,376,877,3 Track Position [km] Probability of CWC Exceedance AGM Method applied by SNCF AGM Method applied by DB AGM Method applied by RSSB

11 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 11 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Confronto fra il metodo AGM e il metodo AFM differenze dovute allapproccio meteo: il metodo AGM è basato sulle carte del vento dellEurocodice mentre il metodo AFM è basato su simulazioni numeriche del campo di vento atmosferico differenze su come le situazioni di infrastruttura sono considerate: presenza o meno delleffetto di accelerazione del vento sui viadotti e sui rilevati Viaducts Rome-Naples Sample 1 Probability of CWC Exceedance 72,873,373,874,374,875,375,876,376,877,3 Track Position [km] Probability of CWC Exceedance AFM Method AGM Method Viaducts Rome-Naples Sample 1 Probability of CWC Exceedance scaled by each Mean 72,873,373,874,374,875,375,876,376,877,3 Track Position [km] Prob. of CWC Exceed. / Mean AFM Method AGM Method

12 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 12 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Confronto fra il metodo AFM e il metodo ITM gli approcci meteo sono simili ma hanno differenti livelli di complessità nella risoluzione delle equazioni di NS inoltre il sistema di calcolare la probabilità di eccedenza delle CWC è differente – nellAFM il calcolo della probabilità di eccedenza della CWC avviene generando valori di vento istantanei e confrontandoli con la CWC deterministica (approccio Monte Carlo) – le CWC stocastiche nellITM permettono di considerare la combinazione delle distribuzioni statistiche del vento e della distribuzione probabilistica dellalleggerimento ruota interno curva Track position [km] Probability of CWC exceedance ITM applied by POLIMI/RFI AFM applied by SNCF E1-7.5 m V-9 m E1-7.5 m V-14/10 m E m E1-7.5m V-6/9m C-2 m E1-7.5 m E1-2.5 m E1-7.5m

13 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 13 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Confronto fra il metodo AFM e il metodo ITM mettendo a confronto i risultati meteo, si è rilevata una incongruenza quantitativa ma non qualitativa

14 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 14 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Confronto fra il metodo AFM e il metodo ITM utilizzando una sola base dati meteo è emersa anche lincongruenza relativa la calcolo della probabilità di eccedenza delle CWC

15 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 15 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Punti aperti che richiedono ulteriori approfondimenti effetti di accelerazione della velocità del vento dovuti alla struttura del viadotto - in una serie di approcci (AFM, ITM, GBM) laccelerazione della velocità del vento esiste ma non comporta aumenti di azione aerodinamica sul veicolo (asserzione basata su test in galleria del vento che modellano sia il treno che il viadotto) - in un altro approccio (AGM) leffetto di accelerazione esiste e comporta anche effetti di aumento delle azioni aerodinamiche sul treno (asserzione basata su test in galleria del vento che modellano solo il viadotto). Questo approccio è più severo effetto di accelerazione del vento in corrispondenza dei rilevati – i metodi AGM, ITM e GBM-basico considerano i rilevati tramite la maggior velocità del vento causata dal rilevato stesso – nel metodo AFM e GBM-modificato leffetto di accelerazione della velocità del vento causato dal rilevato è messo in conto direttamente nella CWC

16 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 16 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Punti aperti che richiedono ulteriori approfondimenti situazione di linea a piano campagna - i metodi AGM e ITM usano le CWC relative a un piano senza rilievi - i metodi GBM e AFM considerano la situazione del piano campagna con il rilievo costituito dalla massicciata (mini rilevato). Soprattutto nellapproccio AFM questa assunzione è piuttosto penalizzante come vengono effettuati gli studi meteo complessi - la maniera in cui vengono trattati gli studi meteo complessi e la maniera con cui vengono trattate le probabilità di eccedenza delle CWC sonno intimamente connessi. Infatti nei metodi con studio meteo complesso gli outputs hanno forme che sono in qualche maniera obbligate dal post processing probabilistico dei dati - andrebbero approfondite le cause di divergenza nel calcolo delle probabilità di eccedenza delle CWC

17 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 17 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Provvedimenti adottati in RFI la linea AV Roma Napoli è stata la prima linea studiata rispetto alle caratteristiche di ventosità è stato utilizzando un metodo che contemporaneamente è stato anche proposto nellambito del progetto AOA come Italian Method (ITM) sulla linea AV Roma Napoli insistono delle zone soggette a rilevante ventosità trasversale, per lo più localizzate nel tratto campano è stato installato un sistema di monitoraggio delle condizioni di vento che copre tutta lestesa della linea il sistema di monitoraggio è basato su postazioni anemometriche installate al margine del corpo stradale

18 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 18 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Provvedimenti adottati in RFI la linea Torino Novara non è stata riconosciuta come particolarmente esposta ai venti trasversali (misure anemometriche durante la sua costruzione) è in corso la valutazione della linea AV Milano Bologna, utilizzando una versione più speditiva del metodo ITM gli anticipi dello studio sulla linea AV Milano Bologna non hanno evidenziato particolari rischi circa il vento trasversale; infatti le probabilità di eccedenza delle CWC sono sempre inferiori a quelle dei tratti non ventosi della linea AV Roma Napoli è in corso la valutazione, utilizzando il metodo ITM in versione completa della linea AV Bologna Firenze della antenna della AV Roma Napoli da Caserta a Napoli della linea a monte del Vesuvio

19 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 19 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli la linea è stata divisa in 8 sezioni, omogenee per caratteristiche di ventosità

20 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 20 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli ciascuna sezione di linea è sorvegliata da anemometri gli anemometri sono ridondati gli anemometri sono posizionati a circa 2 metri sopra il p.f.

21 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 21 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli gli anemometri rilevano la velocità istantanea del vento ogni 2 secondi i valori di velocità istantanea vengono elaborati per intervalli consecutivi di 10 minuti ciascuno vengono memorizzati: il valore massimo (di picco) della velocità il valore medio e deviazione standard della velocità la direzione risultante, cioè langolo rispetto al nord geografico, del vettore che risulta dalla somma vettoriale dei singoli vettori velocità campionati ogni 2 secondi A

22 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 22 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli le 8 postazioni anemometriche vengono interrogate ciclicamente dal Posto Centrale di Servizio (PCS) a intervalli di 10 minuti vengono letti i dati di sintesi relativi agli intervalli di 10 minuti e afferenti i valori di velocità e di direzione risultante la sequenza di interrogazione delle 8 postazioni ha una durata di circa 4 minuti la comunicazione dei dati al PCS avviene su rete GSMR

23 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 23 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli nel PCS risiede un SW di interfaccia operatore che confronta, stazione anemometrica per stazione anemometrica, i valori di velocità di picco del vento con prefissati valori di soglia se il valore di soglia viene superato, scatta lallarme e viene installata una riduzione cautelativa di velocità a 250 km/h la riduzione di velocità viene mantenuta per almeno 30 minuti dopo che i valori di velocità di picco del vento sono rientrati sotto soglia

24 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 24 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli esempio di scheda con i valori di soglia della velocità di picco relativi a una stazione anemometrica viene anche valutata la direzione; per direzioni più favorevoli (circa parallele alla linea) il valore di soglia aumenta al momento, le velocità di soglia sono quelle derivate dalle STI RST trasponendo le CWC nelle varie situazioni di infrastruttura con procedura del tipo AGM/AFM, applicando un margine sono però ora disponibili le CWC stocastiche specifiche allETR500, con le quali il sistema potrà essere aggiornato definendo nuovi valori di soglia valori di soglia della velocità del vento per il preallarme del sistema e per linstallazione di una TSR anemometro TORA E PICCILLI 1 (progressiva: km 152,550; Azimut linea: 150° ) TSR Da km 151,600 A km 161,800 (velocità massima, Vtr, consentita per il treno AV in relazione alla velocità di picco raggiunta dal vento, Vw, e alla sua direzione, ) quando la velocità di picco del vento Vw, in m/s, raggiunge o supera i valori sotto indicati installare la corrispondente TSR indicata nella prima colonna a sinistra per qualsiasi direzione del vento, eccetto che per compresa nei settori indicati nella colonna di destra solo se la direzione del vento è compresa nei settori: 160° 180° 340° 360° Vtr = 250 km/h23,126,8 preallarme (Vtr = 300 km/h) 20,824,1

25 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Mario Testa – Vento laterale 25 Risultati del progetto Aerodynamics in Open Air – CIFI Firenze – 20 Febbraio 2009 Monitoraggio della linea AV Roma Napoli lallarme a soglie e la messa in conto della direzione del vento è possibile grazie alle caratteristiche intrinseche dei fenomeni ventosi come risulta dai grafici di probabilità condizionata relativa ai valori di velocità di picco e di direzione del vento, quanto più intenso è il vento tanto più: la direzione è stabile la velocità di picco attesa nei minuti successivi alla misura appena effettuata non si discosta in maniera rilevante da questultima esempio per i 30 successivi alla misura


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