Standard ferroviari per i trasmettitori di pressione: requisiti, sfide e soluzioni
I componenti elettronici installati nei veicoli ferroviari sono esposti a condizioni estreme: forti variazioni di temperatura, vibrazioni permanenti, interferenze elettromagnetiche e rigorosi requisiti di sicurezza. Per garantire un funzionamento affidabile e sicuro per molti anni, nel settore ferroviario si applicano standard specifici. Per i trasmettitori di pressione ciò significa non solo misurare con precisione, ma anche garantire un funzionamento affidabile nel lungo periodo anche nelle condizioni ambientali più gravose. La conformità ai principali standard ferroviari rappresenta pertanto un requisito fondamentale per l'impiego nei moderni veicoli ferroviari.
La norma EN 50155 definisce le condizioni ambientali e operative fondamentali per le apparecchiature elettroniche installate sui veicoli ferroviari. Essa costituisce il principale riferimento per lo sviluppo e la qualificazione dei trasmettitori di pressione destinati alle applicazioni ferroviarie. Oltre alla EN 50155, i trasmettitori di pressione devono resistere alle sollecitazioni meccaniche (EN 61373), alle interferenze elettromagnetiche (EN 50121-3-2) e soddisfare i requisiti di protezione antincendio previsti dalla EN 45545-2.
Molti componenti destinati al mercato ferroviario vengono pubblicizzati come "conformi alla EN 50155". Tuttavia, questa affermazione da sola non è sufficiente. Ciò che conta non è soltanto la conformità alla norma, ma anche il modo in cui i relativi requisiti influenzano concretamente il funzionamento, la precisione di misura e la durata operativa di un trasmettitore di pressione. Durante il funzionamento reale si verificano contemporaneamente diversi fattori di sollecitazione: cicli termici, vibrazioni, interferenze elettriche e requisiti di sicurezza. Un sensore può garantire affidabilità nel lungo periodo solo se è in grado di gestire efficacemente la combinazione di tutti questi fattori. Per i trasmettitori di pressione ciò comporta specifiche implicazioni tecniche.
I campi di temperatura estesi (fino a –40 °C / +85 °C, classe TX) influenzano il comportamento di deriva degli elementi sensibili e la stabilità del segnale del sistema elettronico di elaborazione. Gli effetti termicamente indotti, come la dilatazione dei materiali e le sollecitazioni meccaniche, possono causare variazioni permanenti della curva caratteristica, in particolare durante i cicli di temperatura. Trafag contrasta questi effetti utilizzando elementi sensibili thin-film-on-steel, caratterizzati da un'elevata stabilità meccanica e da una ridotta deriva dovuta alla temperatura. In combinazione con una compensazione elettronica mirata, ciò garantisce una curva caratteristica stabile e risultati di misura riproducibili anche in presenza di ripetute variazioni del carico termico durante l'intera vita utile del prodotto.
Per garantire che i trasmettitori di pressione non siano semplicemente considerati "conformi alla EN 50155", ma soddisfino realmente i requisiti della norma e siano idonei alle applicazioni ferroviarie, non vengono valutati singoli parametri in modo isolato, bensì la loro interazione durante il funzionamento ferroviario. In altre parole, ciò che conta è la combinazione delle diverse sollecitazioni ambientali. Per i trasmettitori di pressione, la considerazione simultanea di temperatura, vibrazioni e compatibilità elettromagnetica richiede una progettazione robusta, un'elaborazione stabile del segnale e un'elevata affidabilità a lungo termine anche in condizioni operative dinamiche.
I trasmettitori di pressione Trafag sono sviluppati conformemente alla EN 50155 per applicazioni ferroviarie, mentre i requisiti ambientali specifici vengono soddisfatti attraverso ulteriori norme di riferimento. La resistenza agli urti e alle vibrazioni viene verificata secondo la EN 61373, aspetto fondamentale per garantire misure stabili anche in presenza di sollecitazioni meccaniche. La compatibilità elettromagnetica viene verificata secondo la EN 50121-3-2, al fine di prevenire interferenze sul segnale e deviazioni di misura causate da influenze elettriche. Queste prove incidono direttamente sull'affidabilità e sulla precisione della misura della pressione nel funzionamento ferroviario.
Nella scelta di un trasmettitore di pressione per applicazioni ferroviarie, è essenziale disporre di schede tecniche precise e complete. I diversi livelli di prova devono essere chiaramente documentati e le prestazioni devono essere presentate in modo trasparente e facilmente comprensibile.
Neben der Funktionalität spielt in Schienenfahrzeugen die Sicherheit eine zentrale Rolle. Die Norm EN 45545-2 regelt das Brandverhalten von Materialien und Komponenten in Schienenfahrzeugen. Sie definiert Anforderungen an die Entflammbarkeit, Rauchentwicklung sowie die Toxizität von Brandgasen. Für Drucktransmitter betrifft dies insbesondere die Gehäusematerialien bzw. die Kabel und Steckverbindungen. Nur Komponenten, die diese Anforderungen erfüllen, sind für den Einsatz im Bahnsektor zugelassen.
I veicoli ferroviari sono sottoposti a continue sollecitazioni meccaniche. La norma EN 61373 definisce le relative procedure di prova per le vibrazioni durante il funzionamento continuo e per gli urti meccanici, come quelli che si verificano durante le operazioni di aggancio dei veicoli. Di conseguenza, i trasmettitori di pressione devono essere progettati in modo da evitare derive di misura dovute alle vibrazioni e garantire la stabilità meccanica dei componenti nel lungo periodo. Un'elevata resistenza alle vibrazioni è particolarmente importante in applicazioni quali sistemi frenanti, impianti idraulici e sistemi pneumatici.
I moderni treni integrano numerosi sistemi elettrici ad alta potenza in grado di generare interferenze elettromagnetiche. La norma EN 50121-3-2 garantisce che i dispositivi siano resistenti alle influenze esterne e che non producano emissioni non consentite. Questo aspetto è particolarmente importante per i trasmettitori di pressione, poiché i segnali di uscita analogici (ad esempio 4–20 mA) possono essere sensibili alle interferenze. Anche la precisione della misura può risentire di ambienti con elevata esposizione ai fenomeni EMC. Per questo motivo, un'elevata immunità elettromagnetica rappresenta un fattore determinante per garantire misure di pressione stabili e precise nelle applicazioni ferroviarie.
I laboratori di taratura interni certificati, come quelli gestiti da Trafag, consentono di testare e calibrare i trasmettitori di pressione in condizioni controllate prima del loro impiego nelle applicazioni ferroviarie. In questo modo è possibile verificare con precisione l'accuratezza delle misure e il comportamento del segnale, adattandoli alle specifiche esigenze dell'applicazione. Per i clienti del settore ferroviario ciò significa soprattutto risultati coerenti, dati di prova tracciabili e tempi di coordinamento più brevi, poiché regolazioni e validazioni possono essere eseguite internamente senza ricorrere a laboratori esterni. Questo semplifica la valutazione tecnica e supporta il processo di omologazione.
I trasmettitori di pressione Trafag sono idonei alle applicazioni ferroviarie perché sono progettati e collaudati specificamente in conformità agli standard pertinenti e alle condizioni operative tipiche dell'ambiente ferroviario. La progettazione si basa, tra l'altro, sulla norma EN 50155 e sulle norme complementari relative alla compatibilità elettromagnetica, agli urti e alle vibrazioni, garantendo un funzionamento stabile anche in presenza delle sollecitazioni tipiche, quali cicli termici, carichi meccanici e interferenze elettriche. Inoltre, classi di precisione definite, campi di temperatura specificati e robuste tecnologie di sensori consentono di ottenere risultati di misura riproducibili anche in condizioni dinamiche, come quelle riscontrabili nei sistemi di frenatura, HVAC, aria compressa, acqua e raffreddamento. A seconda dell'applicazione, sono disponibili sia segnali di uscita analogici sia interfacce digitali, come CANopen, che consentono una facile integrazione nelle moderne architetture dei veicoli ferroviari. La combinazione di prove conformi alle normative e di dati tecnici chiaramente specificati semplifica l'integrazione nei sottosistemi ferroviari e la valutazione nell'ambito dei processi di omologazione, contribuendo in ultima analisi a un esercizio ferroviario sicuro.
