Attestati di sicurezza concernenti la struttura dei veicoli delle ferrovie a scartamento metrico o speciale

1 Scopo della direttiva

Lo scopo della presente direttiva è definire le basi per fornire attestati di sicurezza concernenti la struttura dei veicoli ferroviari.

Oggetto della direttiva sono i veicoli utilizzati sulle tratte svizzere a scartamento metrico o speciale.

Le basi legali sono costituite dalle prescrizioni della legge federale sulle ferrovie (Lferr), stato 1° luglio 2013, dall’ordinanza sulla costruzione e l’esercizio delle ferrovie (Oferr), stato 1° luglio 2013, dalle disposizioni d’esecuzione dell’Oferr (DE-Oferr), stato 1° luglio 2014, e dalla direttiva concernente l’omologazione di veicoli ferroviari nella sua versione del 1° gennaio 2014.

Norme rilevanti sono: – SN EN 12663-1 «Prescriptions de dimensionnement des structures de véhicules ferroviaires», – SN EN 15227 «Exigences en sécurité passive contre collision pour les structures de caisses des véhicules ferroviaires», – SN EN 13103 «Essieux-axes porteurs - Méthode de conception», – SN EN 13104 «Essieux-axes moteurs - Méthode de conception»,

– SN EN 13260 «Essieux montés - Prescriptions pour le produit», – SN EN 13262 «Roues - Prescriptions pour le produit», – SN EM 13749 «Exigences en matière de résistance des structures de châssis de bogie», – SN EN 13979-1 «Procédure d’homologation technique - Roues forgées et laminées», – EN 15085-da 1 a 5 «Schweissen von Schienenfahrzeugen und -fahrzeugteilen», – CEI EN 50126-1 «La specificazione e la dimostrazione di RAMS»,

– UIC 510-5 «Homologation technique des roues monobloc», ciascuna nella rispettiva versione in vigore il 1° novembre 2014. Per quanto riguarda l’esame degli attestati di sicurezza forniti si fa riferimento alle disposizioni contenute nella direttiva concernente gli organismi di controllo indipendenti per il settore ferroviario, entrata in vigore il 1° luglio 2013. La procedura per le modifiche delle strutture o delle condizioni d’impiego viene disciplinata in un’altra direttiva (cfr. all. 1).

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2 Procedura per prove relative alle casse dei veicoli secondo la

norma EN 12663-1

– Le prove di sufficiente resistenza strutturale delle casse secondo la norma EN 12663-1 richiedono il chiarimento dei seguenti aspetti: o definizione delle misure, o prove relative al limite di elasticità, al carico di rottura e alla mancanza di stabilità, o fattori di sicurezza, o carichi statici, o carichi di fatica, o tensioni ammesse dei materiali, o programma di accettazione secondo la tabella 19 della norma EN 12663-1.

Tabella 19 - Sintesi del programma di accettazione

Analisi compara- Analisi completa Verifiche di fatitiva globale o della struttura Test statici ca e/o verifiche locale della sulla tratta struttura Necessarie solo se altri metodi Nuove costru- d’analisi non ga- Si Non pertinente Si zioni rantiscono lo stesso livello di sicurezza Costruzioni perfezionate e/o Necessarie solo nuove applica- se altri metodi No oppure prozioni d’analisi non gagramma di test No Si rantiscono lo Costruzioni ridotto stesso livello di identiche e nuo- sicurezza. ve applicazioni

Costruzioni per- No oppure profezionate, appli- gramma di test No Si cazioni simili ridotto

NOTA Per nuove costruzioni s’intendono prodotti (veicoli o componenti specifici) di nuova fabbricazione e senza alcun rapporto diretto con un qualsiasi prodotto simile già esistente. Per costruzioni perfezionate s’intendono invece prodotti basati su altri prodotti simili già esistenti e con un rapporto diretto con questi ultimi.

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3 Programma di accettazione delle casse dei veicoli

– La classificazione delle casse dei veicoli secondo le categorie P-III, P-IV e P-V va concordata con l’UFT in conformità al tipo di impiego previsto. – È possibile rinunciare a un test di sicurezza statica se o la struttura della cassa del veicolo è stata concepita direttamente sulla base di un’analoga struttura già omologata (ossia si tratta di una costruzione perfezionata con scarse modifiche geometriche, come ad es. un leggero spostamento della posizione delle porte e delle finestre), – condizione: per la struttura della cassa del veicolo precedentemente omologata è stata effettuata una prova accettata e convalidata di resistenza strutturale, nel corso della quale la suddetta struttura è stata sottoposta a calcoli e a test dai risultati positivi ed è stato eseguito un confronto tra i risultati dei calcoli e quelli dei test, pure con esito favorevole; o la struttura della cassa del veicolo presenta una tecnica di costruzione simile (ad es. profilo in alluminio, ma forme o dimensioni del veicolo modificate) a quella di un progetto di massima per il quale la suddetta struttura è stata convalidata (ossia gradi sufficientemente bassi di caricamento massimo nel calcolo e nel test di sicurezza statica e confronto dall’esito favorevole tra i risultati dei calcoli e quelli dei test). Come progetto di massima ne può essere utilizzato anche uno del settore della ferrovia a scartamento normale; – condizioni: in questo caso per la prova numerica di resistenza strutturale devono essere adottati la stessa strategia di modellizzazione (programma EF [elementi finiti], tipi di elementi e di dettaglio) e lo stesso metodo di valutazione del progetto di massima; per quest’ultimo la struttura della cassa del veicolo è stata sottoposta a calcoli e a test dai risultati positivi ed è stato eseguito un confronto tra i risultati dei calcoli e quelli dei test, pure con esito favorevole; o la costruzione della cassa del veicolo è nuova, ma il numero delle casse della serie è inferiore a dieci. – condizioni: in questo caso per la prova numerica di resistenza strutturale devono essere adottati la stessa strategia di modellizzazione (programma EF [elementi finiti], tipi di elementi e di dettaglio) e lo stesso metodo di valutazione del progetto di massima; per quest’ultimo la struttura della cassa del veicolo è stata sottoposta

a calcoli e a test dai risultati positivi ed è stato eseguito un confronto tra i risultati dei calcoli e quelli dei test, pure con esito favorevole. – In caso di rinuncia a un test di sicurezza statica, occorre rispettare, in conformità alla norma EN 12663-1, un fattore di sicurezza più elevato pari a 1,15 per le prove relative al limite di elasticità. – Se le casse dei veicoli soddisfano anche i requisiti relativi alla sicurezza in caso di collisione in analogia alla norma EN 15227, è sufficiente un fattore di sicurezza pari a 1,0 per le prove relative al limite di elasticità. – Le costruzioni con saldatura sono valutate ed eseguite secondo la norma EN 15085 (in precedenza DIN 6700). – Carico applicabile: o statico secondo DE-Oferr, o carico di fatica: in analogia alla norma SN EN 12663-1, cap. 6.6, da definire nell’elenco degli obblighi e da concordare insieme ai clienti e all’UFT.

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4 Procedura per prove sulla sicurezza passiva/sull’idoneità in caso

di collisione – La prova viene effettuata secondo lo stato della tecnica in analogia alle norme SN EN 15227, CSM-RA, EN 50126, nonché secondo il manuale UFT sulla valutazione dei rischi (cfr. all. 1) con il coinvolgimento delle imprese di trasporto ferroviario interessate. – La valutazione dei rischi deve essere aggiornata se cambiano le condizioni d’impiego con ripercussioni sui rischi di collisione. La procedura successiva è conforme alla direttiva concernente le modifiche tecniche (cfr. all. 1). – Categorie d’impiego: o ferrovie a scartamento normale (circolanti sulla rete FFS/BLS): C-I, o veicoli a scartamento metrico e cremagliere: C-III, o tramvie: C-IV. – Valutazione dei rischi effettuata per le tratte d’impiego in conformità al tipo di utilizzazione tenendo conto della compatibilità con i veicoli esistenti. – La valutazione dei rischi si articola nelle seguenti fasi: analisi dei rischi (identificazione dei pericoli e stima della loro probabilità), definizione delle misure, valutazione dell’effetto di riduzione dei rischi, analisi e valutazione dei rischi (residui) restanti. – La valutazione dei rischi tiene conto ad esempio: o dei casi di collisione ipotizzabili e della probabilità dello scontro, o del numero dei passaggi a livello, o della sicurezza dei passaggi a livello, o della visibilità dei passaggi a livello, o del sistema di protezione dei treni (ad es. controllo della marcia dei treni di linea), o della potenza di frenata. – Sulla base di ciò si possono proporre all’UFT le seguenti modifiche: o modifica delle velocità di collisione, o modifica o cancellazione/integrazione degli scenari di collisione. – È necessario che: o la valutazione dei rischi sia discussa con l’UFT, o il programma di prove sia autorizzato da parte dell’UFT. – In genere non vengono effettuati test dinamici in scala reale di fronti di scontro, bensì tutt’al più prove di componenti (ad es. modulo di scontro). Inoltre, se le tecniche di costruzione sono simili ai sensi della norma EN 15227, è consentito fare ricorso ai risultati di test precedenti. – Per una prova di sicurezza in caso di collisione fornita senza aver eseguito un test dinamico, devono essere adottati la stessa strategia di modellizzazione (programma EF [elementi finiti],

tipi di elementi e di dettaglio) e lo stesso metodo di valutazione scelti per un progetto di massima convalidato; per quest’ultimo la struttura è stata sottoposta in rapporto alla collisione a calcoli e a test dai risultati positivi ed è stato eseguito un confronto tra i risultati dei calcoli e quelli dei test, pure con esito favorevole. – Generalmente il confronto con un test di componenti in caso di scontro è sufficiente per comprovare anche l’idoneità della modellizzazione dell’intera struttura della cassa del veicolo in previsione di una collisione.

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5 Prova di resistenza strutturale dei telai dei carrelli

– La prova di resistenza strutturale alla sollecitazione statica e alla fatica si basa su ipotesi di carico. Queste ultime sono desunte dal tipo di impiego del veicolo definito dal committente del veicolo stesso.

– Carico per ferrovie di interesse turistico (non circolanti nel settore suburbano) – prova di sicurezza statica: secondo DE-Oferr

– Carico per ferrovie di interesse turistico (non circolanti nel settore suburbano) – carico di fatica:

o 100 % dei posti a sedere occupati, compresi gli strapuntini,

o superfici riservate ai posti in piedi occupate in modo da raggiungere complessivamente (posti a sedere + posti in piedi) il 50 % del carico previsto secondo le DE-Oferr,

o ev. maggiore se l’impiego previsto lo suggerisce.

– Vanno applicate norme sulla resistenza secondo lo stato della tecnica (come ad es. la direttiva FKM, le raccomandazioni IIW, Eurocode 3, DVS1612 [versione attuale], DVS1608:2010, …).

– Le soluzioni costruttive della tecnica di collegamento applicate sono conformi all’attuale stato della tecnica.

– Si raccomanda vivamente di concordare in modo tempestivo con l’UFT le ipotesi di carico e il piano complessivo delle prove nel corso della procedura di omologazione.

– Oltre alle prove di calcolo della resistenza, viene anche effettuato un test sulla tratta con successiva prova di resistenza per l’esercizio (regola di Miner).

– Si rinuncia a un test di sicurezza statica o a un test di durata dei telai dei carrelli.

– Nella misurazione sulle tratte, per ogni telaio del carrello vanno previste circa 20 posizioni dell’estensimetro in punti fortemente sollecitati. Le tratte previste sono percorse due volte con un carico di fatica. I risultati delle misurazioni vengono classificati secondo il metodo Rainflow, convertiti nell’intera durata di vita prevista e valutati. Ai valori misurati va applicato un fattore d’incertezza pari a 1,05. Per ogni punto di misurazione viene stabilito il danno totale.

– Un fattore di sicurezza pari a 1,0 è quindi sufficiente per le prove di calcolo e per i test sulle tratte con successiva prova di resistenza per l’esercizio.

– La sola prova di calcolo della resistenza è sufficiente, se la struttura di un carrello è stata ricavata direttamente da quella di un altro carrello già omologato cui sono state apportate solo scarse modifiche costruttive, come ad esempio diversi sistemi di frenatura, e se sono stati impiegati metodi convalidati di modellizzazione e di valutazione, con i quali sono stati comprovati gradi sufficientemente bassi di caricamento massimo.

– Condizioni: o il carrello di costruzione analoga già omologato è stato sottoposto a una prova accettata e convalidata di resistenza strutturale conforme alla norma EN 13749 (procedura di prova almeno a due livelli); o per la prova di calcolo della resistenza deve essere utilizzata la stessa strategia di modellizzazione (programma EF [elementi finiti], tipi di elementi e di dettaglio) del progetto di massima; o la norma di resistenza utilizzata deve essere conforme allo stato della tecnica.

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6 Prova di resistenza degli assili

– Adeguamento ai carichi effettivamente esistenti o prevedibili nell’esercizio sulla base della distanza annua percorsa – Fattori di riduzione dei carichi di cui alle norme EN 13104/EN 13103 basati sull’effettiva distanza annua percorsa dalle ferrovie di interesse turistico (ipotizzando un esponente della linea Wöhler pari a k = 7) – Base per carichi di cui alle norme EN 13103/EN 13104: 200 000 km l’anno

Distanza annua percorsa: Fattore di riduzione «f»

fino a 40 000 km 0,79

50 000 km 0,82

60 000 km 0,84

70 000 km 0,86

80 000 km 0,88

100 000 km 0,91

140 000 km 0,95

150 000 km 0,96

da 200 000 km 1,00

– Si devono sottoporre gli assili a controlli non distruttivi per individuare eventuali fessurazioni quando si cambiano le ruote e comunque almeno ogni sei anni. – Nelle ferrovie esclusivamente a cremagliera, tenuto conto del ridotto numero di chilometri percorsi, si devono sottoporre gli assili a controlli non distruttivi per individuare eventuali fessurazioni quando si effettuano le revisioni delle trasmissioni ma comunque almeno ogni 12 anni.

7 Prova di resistenza delle ruote

– Prova di cui alle norme EN 13979-1 e UIC 510-5:2007 – Non è necessario effettuare test di calcolo della resistenza se i gradi di caricamento massimo sono sufficientemente bassi. – Dichiarazione di conformità alle norme EN 13260 ed EN 13262 – Per le ruote munite di pneumatici o per quelle con elementi di gomma si deve procedere in accordo con l’UFT in analogia alle norme menzionate.

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8 Procedura basata su considerazioni per analogia

Questa procedura consente di giungere a valutazioni delle strutture per le quali sono da fornire le relative prove partendo dall’analisi delle strutture comparabili. Scopo di questa procedura è di limitare l’onere legato alla prova della resistenza, senza accettare compromessi sulla sicurezza della struttura. Per principio, le strutture per le quali sono da fornire le relative prove devono essere conformi alle prescrizioni di legge e alle norme in vigore. L’esperienza derivante dall’esercizio può essere utilizzata come prova fornita a titolo sperimentale per la valutazione della struttura attuale. La procedura si fonda sul confronto dei carichi collettivi e va sempre concordata preventivamente con l’UFT. Per le strutture delle casse si rimanda alla procedura di cui alla tabella 19 della norma SN EN 12663- 1, alla pagina 5 della presente direttiva.

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ALLEGATO 1: Bibliografia Argomento Titolo Manuale UFT sulla Methode zur Beurteilung des individuellen Risikos valutazione dei rischi CSM-RA Regulation 402/2013 on the CSM for risk assessment and repealing Regulation 352/2009 Direttiva concernente le UFT, prevista per l’inizio del 2015 modifiche

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