Ci sono treni ad alta velocità, poi ci sono treni ad altissima velocità
Con un portafoglio di prodotti creato per la velocità, Wabtec eccelle in entrambi
Introduzione
Nei cinque minuti circa necessari per leggere questo articolo, un treno ad altissima velocità (VHS) da qualche parte in Giappone o in Europa avrà percorso almeno ~25 chilometri 1. In Cina, ancora più lontano. Questo perché i treni VHS, quelli che percorrono più di 250 chilometri all'ora (kph) o più di 155 miglia all'ora (mph), vanno molto veloci.
E oggi 250 km/h sono a malapena la superficie.
I treni VHS di tutto il mondo, dall'Europa (Regno Unito, Francia, Germania, Italia, Spagna) all'Asia (Giappone e Cina) stanno superando i limiti della velocità. La Cina sta testando un treno destinato al servizio commerciale a 450 km/h!
Ovunque i treni raggiungano i record di velocità e, cosa più importante, vengano adottati nel servizio commerciale, l'innovazione di Wabtec sarà in pieno sviluppo. Wabtec è presente letteralmente su tutti i treni VHS, dalla parte anteriore a quella posteriore e dall'alto verso il basso, fornendo pantografi e sistemi frenanti, porte e HVAC all'avanguardia che continuano a soddisfare i molteplici requisiti del trasporto ferroviario ad alta velocità:
- Sicurezza: senza margini di errore, il sistema VHS richiede una progettazione di precisione.
- Aerodinamica: pensate alle pressioni mentali e alla flessione del metallo.
- Comfort: i passeggeri non vogliono sentire o sentire queste pressioni
- Costo: il costo dell'innovazione non può rendere i prezzi dei biglietti fuori portata.
E mentre tutte le modalità di viaggio in treno prevedono alcuni di questi stessi obblighi, in parole povere, l'altissima velocità è un moltiplicatore di forza.
«Non dimenticate», ricorda Paolo Pagliero, vicepresidente di Transit Engineering di Wabtec, «la resistenza aerodinamica aumenta parabolicamente con la velocità, così che un raddoppio dei km/h aumenta la resistenza di 4 volte. Le forze aerodinamiche che agiscono contro i treni VHS alla massima velocità sono quasi inimmaginabili, così come le pressioni in gioco quando tali treni entrano in galleria o si incrociano nelle immediate vicinanze».
Se tutto ciò sembra impegnativo, non dovrebbe sorprendere che Wabtec sia in prima linea in questa complessa frontiera di progettazione e produzione.
VHS rail, un mercato dinamico e in crescita
Oggi l'interesse per il servizio ferroviario VHS è elevato e si estende da mercati nascenti diversi come gli Stati Uniti e l'India ai pionieri in Europa e Asia. La Commissione europea, ad esempio, prevede di raddoppiare il traffico passeggeri ferroviario ad alta velocità entro il 2030 e triplicarlo entro il 2050.
Questi obiettivi ambiziosi richiedono non solo una continua innovazione progettuale, vale a dire la costruzione di treni più veloci che offrano anche un'esperienza ai passeggeri paragonabile e competitiva con i viaggi aerei, ma anche reti di transito ferroviario, ovvero «infrastrutture», costruite per la velocità. Attualmente, quest'ultima è la principale strozzatura, almeno in Europa.
Aggiunge Pagliero: «L'Europa oggi ha qualcosa di simile a un problema di 'controllo del traffico aereo' sulle sue linee ferroviarie ad alta velocità. In molti paesi, i treni ad alta e ad altissima velocità condividono gli stessi binari con i treni regionali più lenti, il che significa che questi treni più veloci devono funzionare in modo non ottimale. Lo stesso vale per i treni ad alta velocità che percorrono tratte con fermate frequenti. Se si considerano il tempo e l'energia necessari a un treno per raggiungere e circolare a piena velocità e il tempo e la distanza necessari per fermarlo, i treni VHS spesso per necessità devono funzionare a velocità inferiori».
Nonostante questi ostacoli, la domanda di treni VHS rimane forte e molti operatori scommettono che i loro treni VHS alla fine trascorreranno più tempo a viaggiare alle velocità per cui sono stati progettati.
«Ricorda che gli operatori ferroviari considerano l'acquisto di nuovi treni un investimento durato 40 anni, quindi anche se le loro linee non sono attualmente ottimizzate per i viaggi ad altissima velocità, spesso vogliono assicurarsi di avere treni in grado di offrire quell'esperienza una volta che l'infrastruttura, sia interna che, nel caso dell'Europa, transfrontaliera, si evolverà di conseguenza», offre Pagliero.
La costruzione di reti ferroviarie VHS richiederà in ultima analisi un massiccio investimento in infrastrutture, dalla costruzione di nuovi tunnel sotto i principali snodi ferroviari, all'architettura di nuove linee ottimizzate esclusivamente per velocità molto elevate.
«Far passare linee ad alta velocità attraverso paesi relativamente densamente popolati è una faccenda complicata», osserva Chris Jackson, Senior Editor, Railway Gazette Group. «Il successo dipende in ultima analisi da un forte sostegno politico. A meno che non ci sia la volontà politica di dire «vogliamo che questo accada», non succederà».
Pantografi e altro per HS2
È il caso del Regno Unito, dove il progetto ferroviario High Speed Two (HS2) mira a far viaggiare milioni di passeggeri su una rotta di 225 km (140 m) tra Birmingham e Londra a velocità ordinarie di 330 km/h (205 mph) e velocità massime di 360 km/h (220 mph). Mentre la rete ferroviaria è ancora in costruzione, i funzionari dell'HS2 hanno già assegnato un contratto a un consorzio di Hitachi-Alstom per progettare e costruire 54 treni elettrici ad alta velocità per la nuova ferrovia.
A sua volta, quel consorzio ha selezionato Wabtec per fornire il pantografo, i freni e le porte del nuovo treno.
«Hitachi-Alstom sta progettando nuovi treni per HS2 basati sul modello di successo ETR1000, che circola sulle reti ad alta velocità di Italia e Spagna e può raggiungere velocità massime di 400 km/h», afferma Pagliero. «L'esperienza di Wabtec nella fornitura di componenti chiave per l'ETR1000 è ampia, il che ha portato alla nostra selezione per il progetto HS2".
Poiché i nuovi treni Hitachi-Alstom vengono costruiti su misura per HS2, Wabtec svilupperà un nuovissimo design a pantografo per il progetto, che si aggiunge agli oltre 150 modelli di pantografo attualmente in funzione su oltre 90.000 treni in tutto il mondo.
«L'innovazione dei pantografi in Wabtec non è seconda a nessuno», afferma Adam Hajek, Pantograph Systems Engineering Leader, Power Collection presso Wabtec, «specialmente alle alte velocità, dove i pantografi Wabtec hanno permesso ai treni di stabilire record mondiali di velocità risalenti al 1955 e, più recentemente, nel 1990 e nel 2007, dove abbiamo contribuito a raggiungere velocità record rispettivamente di 515 km/h e 574 km/h».
Aggiunge Philippe Geoffroy, Pantograph Product Development Leader, Power Collection presso Wabtec, «I nuovi pantografi per il progetto HS2 ci offriranno l'opportunità di evidenziare l'agilità del nostro approccio progettuale. Stiamo progettando un treno completamente nuovo, il che significa un tetto completamente nuovo e con esso una nuova e impegnativa integrazione. Affrontare questo tipo di sfida richiede un approccio di «co-progettazione», una stretta collaborazione con il nostro cliente Hitachi-Alstom. Quando vuoi ridurre la perdita aerodinamica di un pantografo su un tetto mai progettato prima per un treno VHS, non puoi farlo da solo».
Allo stesso modo, Wabtec si sta facendo strada innovando affrontando le sfide di progettazione delle porte dei nuovi treni VHS HS2.
«L'innovazione non significa sempre reinventare la ruota: si tratta di sapere come applicare tecnologie collaudate a nuove sfide», spiega Nicolas Mangeol, Doors Engineering Director di Wabtec. «Per HS2, stiamo adattando la nostra guarnizione gonfiabile collaudata e ad alte prestazioni per far fronte agli shock aerodinamici tipici delle operazioni ad alta velocità.
«Come passeggero, potresti averlo provato: rumori forti o sensazione di pressione nelle orecchie quando attraversi un tunnel o attraversi un altro treno. La guarnizione gonfiabile garantisce un'ermeticità ottimale, che riduce il rumore e previene improvvise variazioni di pressione che possono causare disagio ai passeggeri. Questa è solo una delle tante caratteristiche del nostro sistema di porte che lo rendono un fattore chiave in termini di sicurezza e comfort a velocità molto elevate».
L'innovazione VHS è uno sport di squadra
Che si tratti di innovare in collaborazione con un cliente, come sta facendo con Hitachi-Alstom sui pantografi per HS2, o di «agire da sola» nei propri centri di progettazione a Tours, in Francia, Piossasco e Avellino, in Italia o a Lipsia, in Germania, la comprovata esperienza di Wabtec nell'innovazione ad alta velocità è difficile da battere.
Ad esempio, nello sviluppo del sistema frenante per l'ETR1000, Wabtec ha eseguito test approfonditi che hanno simulato arresti di emergenza ad alta velocità. Durante i test, i freni a disco Wabtec hanno raggiunto una temperatura di 900° F (480° C) e hanno continuato a funzionare senza problemi. Questi test approfonditi e la resistenza alle condizioni difficili che Wabtec progetta in tutti i suoi prodotti, compresi quelli per i treni VHS, aiutano a evitare catastrofi e a salvare vite umane.
«Tutto è estremo quando si corre a una velocità così elevata», conclude Pagliero.
Non a caso, questo impegno a operare e innovare a questi estremi ha fatto sì che Wabtec si aggiudicasse anche il contratto per i sistemi frenanti per HS2.
Vincere in tutto il mondo
Parlando di estremi, la nuova frontiera indiscussa per i viaggi in treno ad alta velocità è la Cina. Ricordate le strozzature infrastrutturali che limitano la velocità nel continente? La Cina, per la maggior parte, non li ha.
Il paese ha costruito la ferrovia ad alta velocità Pechino-Shanghai che supporta prontamente i viaggi a 350-360 km/h e, come accennato in precedenza, sta testando un treno VHS di nuova generazione per il servizio commerciale a 450 km/h. Si parla persino di un treno da 600 km/h in fase di sviluppo iniziale, ma questa è una storia per un'altra volta.
La storia per ora è che ovunque si svolga o si parli di viaggi in treno VHS, Wabtec sta innovando attivamente per trasformare i sogni ad altissima velocità in realtà commerciali sicure, confortevoli e avvincenti. E ha i contratti per dimostrarlo, in tutto il mondo.
1 Supponendo una velocità di 300 km/h.