Rilevamento treni con la tecnologia dei sensori a ultrasuoni

Non appena il treno lascia la banchina, le informazioni presenti sul display vengono cancellate automaticamente, senza alcun intervento da parte del centro di controllo. Ciò avviene perché il sensore, collegato al sistema di visualizzazione, è montato direttamente sulla banchina per poter rilevare il movimento del treno. Il segnale, proveniente da questo sensore, viene comunque inoltrato ad un controllo superiore per ulteriori gestioni. Il sistema HNC di rilevamento dei treni utilizza un sensore a ultrasuoni Pepperl+Fuchs in grado di verificare se un binario è libero o meno.

Per poter sfruttare al meglio la disponibilità dei binari e fornire informazioni reali e corrette ai passeggeri, il centro di controllo deve sapere con certezza se un binario risulta libero o già occupato. La società tedesca HNC Controlling Networks è specializzata nella produzione di dispositivi in grado di rilevare il movimento dei treni; i suoi prodotti sono installati, ad esempio, nelle banchine ferroviarie di vari Paesi Europei ed in Israele.

I dispositivi di rilevamento treni Serie ZHS di HNC combinano un sensore a microonde con uno ad ultrasuoni. Il funzionamento del sensore a microonde si basa sul principio radar. Le onde elettromagnetiche rilevano il movimento del treno in corsa, utilizzando le transizioni fra le carrozze e gli spazi di aggancio. Invece, i veicoli ferroviari fermi vengono identificati dai sensori ad ultrasuoni Serie UB4000-30GM Pepperl+Fuchs. "I sensori ad ultrasuoni forniscono informazioni rilevanti", spiega Christiane Pfeiffer di HNC. "Il segnale di misurazione, stabile ed affidabile, rileva i treni indipendentemente dalla lunghezza e dal colore. Eventuali superfici bagnate, riflettenti e sporche non rappresentano un problema per questo sensore." Il funzionamento è, quindi, assicurato in qualunque condizione atmosferica; ciò rappresenta, sicuramente, un valore aggiunto importante per le applicazioni sviluppate in ambienti esterni. I sensori ad ultrasuoni resistono a neve, polveri e gas di scarico.

Solitamente, i sensori vengono installati direttamente sul display o sotto la pensilina della banchina. In entrambi i casi, il sensore ad ultrasuoni viene puntato diagonalmente dall'alto verso il bordo esterno del tetto del treno. Il sensore emette brevi impulsi ad ultrasuoni e rileva gli echi riflessi dal treno. Il campo di rilevamento, detto comunemente cono sonoro, si allarga al crescere della distanza dal sensore, adattandosi facilmente all' applicazione. I sensori utilizzati da HNC hanno un campo di rilevamento di quattro o sei metri. I loro coni sonori sono caratterizzati da un diametro particolarmente ampio, in modo da poter scansionare un'area altrettanto estesa, esterna al treno. Ciò garantisce una copertura affidabile dei convogli, in quanto viene rilevata, comunque, la presenza di un treno fermo anche qualora il sensore sia puntato sullo spazio di aggancio fra due carrozze.

"Neppure gli eventuali accumuli di sporcizia sui sensori costituiscono un problema per la trasmissione dei segnali", afferma Wolfgang Fischer, di Pepperl+Fuchs, che supporta HNC per tutti i quesiti relativi agli ultrasuoni. "La membrana che genera il suono, impedisce l'accumulo di sporcizia sulla superficie indispensabile per l'invio e la ricezione degli impulsi. Pertanto, il sensore non necessita di manutenzione o pulizia".

Per ogni banchina vengono utilizzati uno o due sensori HNC. Un sensore, posizionato alle due estremità di una banchina, rileva la presenza di due treni, consentendone l'ingresso e l'uscita in direzioni diverse. "Il sensore a microonde rileva un movimento", spiega Christiane Pfeiffer riguardo il funzionamento dei dispositivi. “Il sensore ad ultrasuoni rileva la presenza di un oggetto sul binario. Se il sensore continua a rilevare la presenza dell'oggetto nonostante il suo movimento sia cessato, significa che il treno si è fermato. La partenza viene rilevata utilizzando lo stesso principio. Il rilevatore di movimento indica che il treno sta partendo, mentre il sensore ad ultrasuoni rileva quando il binario non è più occupato. La combinazione dei segnali permette di rilevare anche brevi movimenti di manovra o arrivi e partenze interrotti. Lo stesso vale per i treni in transito."

Il centro di controllo utilizza i dati provenienti dai sensori per fornire informazioni ai passeggeri, ad esempio tramite gli annunci relativi alle coincidenze riprodotti automaticamente dopo l'arresto del treno. Dopo la partenza, le informazioni presenti sul display vengono cancellate o sostituite dall'annuncio relativo al treno successivo. Le informazioni sono utili anche per consentire una gestione intelligente dei sistemi di illuminazione. Nelle stazioni ferroviarie piccole, con un passaggio di treni sporadico, i risparmi energetici possono essere notevoli.

HNC è attualmente impegnata nello sviluppo di un nuovo "pacchetto" che prevede, oltre ai sensori, anche un PC integrato, una connessione per reti LAN e WLAN, un accesso a Internet e un'opzione Bluetooth. Tale configurazione migliorerebbe l'intelligenza e le capacità di comunicazione del dispositivo. "Gli utilizzatori disporranno, in futuro, di tutta una gamma di funzioni aggiuntive," spiega Christiane Pfeiffer. “I dispositivi di nuova generazione saranno compatibili con quelli delle versioni precedenti. HNC continuerà, inoltre, ad utilizzare i componenti già impiegati con successo in ambito ferroviario."

Ciò vale senza dubbio per i sensori a ultrasuoni. "Utilizziamo questi sensori ormai da otto anni, e fino ad ora abbiamo ricevuto un solo reclamo da parte di un cliente ed un numero davvero contenuto di richieste di riparazione. Inoltre, siamo consapevoli di avere sempre il supporto tecnico da parte di Pepperl+Fuchs. Il nostro mercato di riferimento è estremamente sensibile ai fattori associati alla sicurezza e alle tempistiche ristrette. La serie UB4000-30GM verrà impiegata anche per la prossima generazione di prodotti."