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Nell'interesse dell'efficienza economica, la manutenzione delle linee ferroviarie basa sempre più su di un approccio olistico, che va ad includere tutti i fattori ed i parametri rilevanti. La base per questo tipo di approccio, è fornita da dati ad alta risoluzione relativi ai singoli componenti delle linee. Il Georadar ovvero il Ground Penetrating Radar (GPR) dà un contributo significativo in tal senso.
Dipl.-Ing. GIUSEPPE STACCONE Amministratore della Ground Control GmbH, Monaco di Baviera
Il sistema si è già affermato quale procedura standard per l'ispezione e l'assicurazione di qualità della sovrastruttura e della sottostruttura ferroviaria. Attraverso l'ulteriore sviluppo della tecnologia di misurazione e valutazione, è stato possibile migliorare costantemente la capacità previsionale dei dati di misurazione. L'ultimo salto tecnologico è l'uso dell'intelligenza artificiale (IA).
Per una pianificazione efficiente ed un'attuazione economica delle misure di manutenzione, è essenziale rilevare la condizione esatta e completa della massicciata e della sottostruttura. Per decenni, l'esplorazione del suolo é dipesa esclusivamente da trivellazioni di prova e scavi, e in questo ambito, era fuori discussione aspirare ad un sondaggio completo. Negli anni '90, la ricerca scientifica si é accinta, per la prima volta a valutare l'idoneità del Georadar, quale metodo di indagine del suolo in ambito ferroviario.
Con questo metodo privo di contatto, le onde elettromagnetiche penetrano il corpo della linea ferroviaria, fino ad una profondità di 2,5 m e vengono riflesse in maniera diversa, a seconda delle condizioni del sottosuolo. I dati di misurazione delle onde riflesse, sono registrati nei cosiddetti radargrammi. Questo metodo, permette di registrare un'ampia gamma di parametri, tra cui l'umidità, il grado di contaminazione e l'andamento sui confini dei singoli strati.
L'introduzione del Georadar nella costruzione ferroviaria ha permesso, per la prima volta, di effettuare un rilevamento completo e senza soluzione di continuità, del tracciato di linea. Ben presto questo é diventato quindi il metodo standard, in quanto superiore, sotto molti aspetti, ai precedenti metodi di esplorazione. Per esempio, non sono necessarie chiusure di binari ed intere linee e reti, possono essere ispezionate in maniera completa ed in tempi brevi. I dispositivi più moderni possono essere installati su qualsiasi veicolo portante e possono inoltre essere alimentati quali sistemi stand-alone direttamente da una batteria. Questo permette l'uso su macchine operatrici di lavoro e persino sui normali treni, per cui la misurazione avviene sotto carichi reali, essendo pertanto la più realistica possibile.
Il costante sviluppo tecnologico consente misurazioni sempre più rapide e di più elevata qualità. Grazie al potente sistema elettronico, si possono raggiungere velocità di misurazione di fino a 300 km/h. Diverse frequenze d'antenna assicurano una risoluzione ottimale in profondità di vario tipo. Con l'aiuto di speciali sistemi di trigger, la misurazione viene poi effettuata anche solo tra le traverse, il che fa aumentare ulteriormente la qualità dei dati ed inoltre, la combinazione di DGPS e radar Doppler, permette di determinare la posizione con una precisione inferiore a 0,3 m.
Soprattutto nel campo della valutazione dei dati di misura, sono stati fatti, negli ultimi anni, grandi passi avanti, in particolare grazie a computer e software di analisi con maggiori prestazioni. Un importante progresso è stato lo sviluppo dei filtri digitali, che forniscono un miglioramento significativo della qualità dei dati. Grazie a questi sviluppi, si possono ora registrare e valutare strutture all'interno del corpo della linea ferroviaria, che in passato restavano nascoste. Tuttavia, fino a poco tempo fa, la qualità dell'interpretazione dei dati dipendeva ancora notevolmente dalla competenza tecnica dell'analista.
Un altro significativo balzo tecnologico recente, è l'uso dell'IA nell'analisi dei dati. Con l'aiuto di algoritmi di Machine-Learning, il software impara a interpretare correttamente i modelli di riflessione nei radargrammi. Così facendo, ogni chilometro esaminato fa aumentare la precisione. Nel frattempo, il software di valutazione è diventato talmente potente, che anche i migliori esperti non possono eguagliare la sua qualità e riproducibilità. La valutazione automatizzata dei dati radar, fa ampliare anche le possibilità di visualizzazione ed integrazione con altri dati. I risultati delle misurazioni possono essere visualizzati chiaramente in diagrammi e su mappe digitali e possono, senza ulteriori grandi sforzi, essere inseriti in banche dati.
Oggigiorno l'IA, batte anche i professionisti esperti in termini di qualità e riproducibilità dell'analisi dei dati di misurazione.
I gestori in ambito ferroviario, fanno, per la gestione del ciclo di vita utile, sempre più affidamento sui big data. Le misurazioni georadar valutate dalla macchina sono una fonte importante di dati in tal senso. Un buon esempio del consolidamento e dell'analisi di una vasta gamma di dati inerenti i binari, è il sistema di analisi del piano di posa NATAS, dell'Ente Ferroviario Austriaco ÖBB. Tra le altre cose, questo sistema facilita l'individuazione precoce di determinate tendenze ed anche la redazione e l'ottimizzazione di previsioni di manutenzione, non per ultimo grazie ai dati georadar. Le vetture di rilevamento e misurazione dotate di georadar registrano, in una corsa di lavoro unica, non solo la geometria esterna del binario, ma anche la condizione del letto di ballast (massicciata), nonché della sottostruttura. È questo un ulteriore passo avanti verso la fornitura completa di dati relativi alla linea ferroviaria, da una fonte unica.
Si prevede che l'importanza del georadar continuerà ad aumentare, non solo per le ispezioni preventive, ma anche per documentare i lavori di costruzione, quali ad esempio l'installazione di uno strato di protezione ovvero scudatura della piattaforma, o lo spessore del piano della piattaforma. In tal senso, il sistema è già stato approvato dalle Ferrovie Federali Austriache (ÖBB) per la verifica dei servizi resi e le macchine operatrici della società Swietelsky, sono già state equipaggiate con Georadar, per la documentazione di questa verifica.
Il processo viene utilizzato anche per ottimizzare le misure di costruzione. Specialmente per le grandi macchine risanatrici o per i treni di rifacimento, il rilevamento precoce di ostacoli o pericoli incombenti, quali le fondazioni di cemento, le guide dei cavi e la presenza di materiali bellici, fa evitare costosi tempi di fermo, nonché danni, riducendo inoltre l'usura.
Altre applicazioni si mostrano già all'orizzonte e pertanto é molto probabile, che tra dieci anni, molte macchine operatrici ferroviarie saranno dotate di georadar. A questo scopo, Ground Control ha recentemente lanciato una partnership tecnologica con la Plasser & Theurer. Sulla base di dati radar-live, potrebbe quindi essere possibile, in futuro, per esempio, controllare le prestazioni di una macchina, in base alle condizioni del sottosuolo e automatizzare così i processi di lavoro. Queste applicazioni celano un grande potenziale, che vale la pena di essere sfruttato, ai fini dell'efficienza e dell'economia. Visti i rapidi progressi nella tecnologia di misurazione e valutazione, tali sistemi probabilmente non tarderanno ad arrivare e pertanto continuerà ad aumentare l'importanza del georadar nell'ambito della costruzione ferroviaria.
