Droni per valutare lo stato dei ponti ferroviari: i vantaggi nell'utilizzo delle tecnologie

L’utilizzo dei sistemi aerei a pilotaggio remoto (SAPR – droni) rappresenta una tecnologia promettente nell’applicazione delle ispezioni dei ponti. RFI S.p.A. (Rete Ferroviaria Italiana) ha avviato negli ultimi anni una campagna di sperimentazioni al fine di approfondire e comprendere come tale tecnologia possa fornire un valido contributo per l’esecuzione delle visite ispettive delle opere d’arte. Nel presente articolo vengono illustrati i principali risultati delle attività svolte.

La Rete Ferroviaria Italiana

La rete ferroviaria italiana, per la particolare e complessa struttura orografica del territorio nazionale, è in Europa tra quelle con il maggior numero di ponti. La maggior parte dell’infrastruttura esistente si è sviluppata a partire dalla seconda metà del secolo XIX. RFI S.p.A. (Rete Ferroviaria Italiana) gestisce, in 16.7821 km, circa 23.100 opere d’arte (ponti, viadotti, sottovia/sottopassi, cavalcavia e sovrappassi).

IMMAGINE 1: La rete ferroviaria italiana

Il bacino totale delle opere d’arte presenti sul territorio italiano è composto per il 37% da sottovia/sottopassi, per il 34% da ponti, per il 22% da cavalcavia e per il 7% da viadotti.

IMMAGINE 2: esempi di diverse tipologie di ponti presenti sulla Rete Ferroviaria Italiana: a) travata metallica con sottostrutture in muratura, b) viadotto ad impalcato in c.a.p. e sottostrutture in c.a., c) ponte ad arco in muratura.

L’esigenza di valutare lo stato di manutenzione delle opere

Al fine di monitorare l’intera rete ferroviaria e di valutare lo stato di conservazione e di manutenzione delle opere d’arte (ossia ponti, viadotti, sottovia, etc.), RFI, in accordo con quanto prescritto dalla normativa nazionale ed internazionale, prevede un ciclo di visite ispettive per i ponti, viadotti e sottovia su base sessennale. In particolare, sono previste visite ispettive con frequenza annuale, definite “ordinarie”, quelle con cadenza triennale, o anche chiamate “principali”, ed infine quelle ogni sei anni, definite “generali”. Dal 2014 è stato aggiornato il contesto normativo aziendale al fine di garantire l’integrità, la sicurezza, la regolarità e la funzionalità dell’esercizio ferroviario attraverso l’emissione della Procedura “Visite di controllo ai ponti, alle gallerie e alle altre opere d’arte dell’infrastruttura ferroviaria” e della Metodologia Operativa

“Compilazione dei verbali di visita alle opere d’arte”, che sono in costante aggiornamento. La prima disciplina le visite di controllo ai ponti, alle gallerie e alle altre opere d'arte dell'infrastruttura ferroviaria (frequenza e modalità delle visite di controllo, tenuta delle registrazioni sullo stato di conservazione delle opere, etc.) e definisce gli organi tenuti all’ispezione delle stesse. La seconda, invece, individua le modalità per la verbalizzazione delle visite, le attività preliminari da eseguire, la strumentazione ed i mezzi d’opera necessari per l’esecuzione delle stesse.

Con seduta del 17/04/2020 il Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici ha approvato le “Linee Guida sperimentali per il Monitoraggio, la Valutazione della Sicurezza Strutturale e la Classificazione del Rischio dei Ponti esistenti”. Il D.M. 578 del 17/12/2020 ha approvato l’adozione delle linee guida, in via sperimentale, su un campione di infrastrutture stradali gestite da Anas S.p.A. o da concessionari autostradali per un periodo non superiore a 24 mesi. Attualmente, è in corso un tavolo tecnico con ANSFISA per l’adeguamento al contesto ferroviario.

In generale, il controllo non deve riguardare la sola opera ma anche essere esteso anche ai luoghi limitrofi, come ad esempio eventuali corsi d’acqua o pendii, che potrebbero influenzare la stabilità delle opere stesse. La visita con cadenza sessennale (visita generale) è caratterizzata da un maggiore approfondimento ispettivo in quanto tutti i componenti strutturali dell’opera (ossia impalcati, pile, spalle, etc.) devono essere ispezionati a “distanza di contatto”. In tal caso l’attività spesso richiede l’utilizzo di mezzi d’opera (come ad esempio piattaforme di lavoro elevabili – PLE, mezzi speciali by-bridge, barche, scale, trabattelli, etc.) adatti a superare ostacoli, sia di origine naturale che antropica, presenti usualmente sotto le opere permettendo così il raggiungimento del requisito richiesto.

Nei casi in cui sono ad esempio presenti corsi d’acqua, condizioni morfologiche del territorio complesse e/o particolari caratteristiche geometriche della struttura, il raggiungimento della distanza di contatto risulta di difficile applicazione anche mediante l’utilizzo dei suddetti mezzi speciali. Tali difficoltà possono essere superate attraverso l’utilizzo e l’integrazione, all’interno delle attività ispettive, dei sistemi aerei a pilotaggio remoto (SAPR - droni) che possono fornire un valido ausilio all’ispettore incaricato della visita.

Le sperimentazioni

RFI, a partire dal 2016, ha svolto due campagne di sperimentazioni al fine di valutare le potenzialità di tale tecnologia nell’ambito delle attività ispettive cicliche delle opere d’arte. In particolare, la prima sperimentazione è avvenuta su un bacino circoscritto di opere, per un totale di 36 campate, con l’obiettivo di valutare ed analizzare gli effettivi risultati ottenibili ed il loro utilizzo. La seconda, invece, ha interessato un bacino più ampio di opere sia per numero che per tipologia (corrispondenti a circa 500 campate) al fine di verificarne le possibilità di integrazione nei processi di visita.

Gli ottimi risultati ottenuti hanno permesso di effettuare approfondite valutazioni sull’utilizzo della tecnologia in diverse circostanze. Questa infatti permette, non solo di risparmiare tempo nell’effettuazione della visita, ma soprattutto di avere un’identificazione puntuale delle difettosità, una catalogazione fotografica ed un rilievo dell’opera di qualità elevata e di facile fruizione.

Tali attività sono state svolte in conformità sia alle prescrizioni previste dal regolamento ENAC2 (https://www.enac.gov.it/sites/default/files/allegati/2021-Gen/Regolamento_UAS-IT080121.pdf) nell’ambito dell’utilizzo dei mezzi a pilotaggio remoto che alle procedure interne di RFI.

In entrambi i casi le attività sono state caratterizzate da due fasi distinte: l’attività di campo e quella di post- processing.

Attività di campo

Al fine di ottimizzare in termini organizzativi e di tempo l’attività di campo, viene eseguito preliminarmente un sopralluogo che permette di individuare tutte le eventuali criticità che potrebbero ostacolare la successiva attività di ispezione in situ. In particolare, durante tale sopralluogo, si analizzano il contesto in cui l’opera è inserita, l’eventuale necessità di pulizia dalla vegetazione sia sui componenti dell’opera d’arte che in prossimità della stessa, gli eventuali problemi di accessibilità e le possibili problematiche che definiscono scenari non presenti tra quelli “standard” definiti nel regolamento ENAC.

Viene inoltre valutata sia l’eventuale necessità di utilizzo di particolari attrezzature per l’esecuzione dell’ispezione (come ad esempio strumentazione a led per illuminare le zone con scarsa illuminazione, gruppi ottici particolari per la realizzazione del materiale fotografico, necessità di gruppi elettrogeni, etc.) che l’eventuale presenza di condizioni ambientali sfavorevoli che potrebbero limitare l’attività di volo (come ad esempio zone dell’opera esposte a forti venti). A valle di tale sopralluogo può essere inoltre redatto un “piano delle attività di ispezione” nel quale sono descritte tutte le criticità e le problematiche riscontrate e alcune informazioni generali sulle caratteristiche dell’opera e sul contesto in cui essa risulta inserita.

Scopo della visita ispettiva è quello di individuare, quantizzare e caratterizzare tutti i difetti presenti sull’opera d’arte in accordo con quanto è previsto nel sistema di Bridge Management System (BMS) di RFI, denominato DOMUS (Diagnostica Opera d’arte Manutenzione Unificata Standard) e descritto nei paragrafi successivi. L’attività di volo in campo è strutturata ed eseguita in modo da garantire la totale ispezione di tutti gli elementi strutturali (ossia pile, spalle, volte, impalcati, etc.) che caratterizzano l’opera stessa.

IMMAGINE 3: attività di campo – ispezione di diverse tipologie di opere d’arte con sistemi aerei a pilotaggio remoto (droni)

L'ARTICOLO CONTINUA...

Si parlerà della fase di post-processing, modello 3D e i possibili sviluppi futuri di questa attività.

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