50 anni di innovazione nei cuscinetti per treni ad alta velocità

Puntando sempre alla massima sicurezza dei viaggi su treni ad alta velocità, NSK vanta oltre mezzo secolo di innovazioni, fin dalla primissima generazione di “treni proiettile” Shinkansen in Giappone. Lo sviluppo di programmi avanzati è proseguito fino ai giorni nostri. La velocità dei treni di ultima generazione aumenta continuamente, sottoponendo i cuscinetti a condizioni sempre più estreme. In questo contesto, NSK collabora costantemente con i propri partner nel settore ferroviario, sia con i costruttori sia con i fornitori di ricambi, per realizzare prodotti che consentano di migliorare diversi fattori, dalla sicurezza alle prestazioni, dal comfort al peso, fino all’efficienza dei costi. Fra le ultime novità spicca un sistema in grado di rilevare anomalie sui cuscinetti in esercizio, agevolando in tal modo la transizione dalla manutenzione programmata alla manutenzione basata sulle effettive condizioni dei componenti.

Dagli anni Sessanta i treni proiettile Shinkansen forniscono al Giappone l’infrastruttura di trasporto ad alta velocità necessaria per una delle più grandi e importanti economie del mondo. La rete è stata sviluppata anche in tempi recenti, con l’apertura delle linee di Hokuriku e Hokkaido nel 2015 e 2016, realizzate per rivitalizzare le rispettive aree geografiche. Inoltre, i progressi del Giappone sono stati da esempio per molti altri paesi interessati a sfruttare modalità di trasporto con basse emissioni di anidride carbonica. Sempre al passo con la velocità del progresso, NSK ha sostenuto questi sviluppi con una costante evoluzione delle proprie tecnologie di cuscinetti per l’industria ferroviaria. I treni Shinkansen sono la dimostrazione più evidente e concreta di questo impegno. Nel 1964, quando arrivarono i treni della Serie 0, i cuscinetti per assali da 81 kg forniti da NSK erano una combinazione di cuscinetti a rulli cilindrici e a sfere, progettati principalmente per garantire l’affidabilità di treni che viaggiavano a 210 km/h. Il carico radiale, incluso il peso del carrello ferroviario, era supportato da due file di cuscinetti a rulli cilindrici, mentre i carichi laterali, fra cui le forze assiali generate in curva, erano supportati da un solo cuscinetto a sfere. A quei tempi si trattava di una soluzione ottimale. Facciamo ora un salto nel tempo fino al 1992 e ai treni della Serie 300, nei quali i cuscinetti cilindrici con orletti di ritegno di NSK consentivano di raggiungere velocità fino a 270 km/h, e poi al 2007, quando sono stati inaugurati i treni della Serie N700: i progressi sono evidenti. Con velocità ancora maggiori (300 km/h), pesi ridotti ed esigenze di comfort, i cuscinetti a rulli conici di NSK per gli assali dei treni N700 pesano solo 23 kg, quasi quattro volte in meno rispetto ai cuscinetti per assiali montati sui treni della Serie 0. A velocità elevate, infatti, cuscinetti eccessivamente pesanti potrebbero incidere negativamente su rumorosità e vibrazioni, pertanto è necessario alleggerire la struttura.

  I treni Shinkansen Serie 300 debuttarono nel 1992, segnando il record di velocità per un mezzo di trasporto commerciale con 270 km/h (Photo: Sakuragirin | Dreamstime)

Tuttavia, per quanto i cuscinetti possano diventare leggeri e compatti, la priorità massima resta la sicurezza. Grazie alle proprie competenze nell’ingegneria dei materiali, NSK è in grado di migliorare costantemente le prestazioni in termini di sicurezza, unitamente alla capacità di sviluppare cuscinetti in grado di resistere alle condizioni operative più gravose. Naturalmente, nell’ottica della sicurezza e dell’affidabilità, gli ambienti gravosi impongono la necessità di programmi di manutenzione efficaci, ed è in questo ambito che NSK ha recentemente realizzato una grande innovazione. L’azienda ha infatti sviluppato il primo sistema disponibile sul mercato giapponese in grado di rilevare anomalie sui cuscinetti, incluso il danneggiamento, prima che si verifichino guasti o una riduzione delle prestazioni. Il sistema è già stato adottato su linee ferroviarie tradizionali per aumentare la sicurezza dei passeggeri e l’efficienza della manutenzione. Il sistema realizzato da NSK utilizza sensori montati sui cuscinetti per monitorare parametri quali velocità di rotazione, vibrazioni e temperatura. Grazie all’esperienza dell’azienda, le informazioni raccolte possono essere confrontate con l’enorme patrimonio di dati già a disposizione di NSK. Questa soluzione favorisce il superamento delle pratiche di manutenzione periodica, dove i cuscinetti vengono sostituiti a intervalli predefiniti indipendentemente dalla presenza di anomalie, per passare alla manutenzione basata sulle effettive condizioni dei cuscinetti, che possono essere così sostituiti solo quanto necessario. NSK ritiene che questo sistema verrà adottato progressivamente su molte carrozze ferroviarie in virtù degli evidenti vantaggi in termini di sicurezza e risparmio economico offerti dall’allungamento degli intervalli di manutenzione. Con questa capacità di innovazione, è facile capire perché NSK detenga la quota di mercato più grande nei cuscinetti per applicazioni ferroviarie in Giappone. Inoltre, i cuscinetti della casa giapponese vengono scelti da operatori di treni ad alta velocità in tutto il mondo: oltre il 50% delle vendite di cuscinetti per il settore ferroviario viene attualmente realizzato all’estero. NSK offre competenze tecniche e affidabilità che risalgono agli esordi della Serie 0 degli Shinkansen e sono state continuamente perfezionate per oltre 50 anni. Sfruttando queste tecnologie e competenze come 

  I treni Shinkansen N700 entrarono in servizio nel 2007, toccando velocità fino a 300 km/h ​(Photo: iStock.com/winhorse)