I principali effetti dinamici agenti sul sistema treno-binario-struttura sono essenzialmente dovuti a:

-forza peso del treno;

-forze d'inerzia, dissipative ed elastiche generate nel treno per effetto della deformazione del sistema binario-struttura;

-irregolarità della via;

-oscillazioni del treno al momento dell'ingresso sulla struttura in esame.

Il sistema treno-binario-struttura, presenta però, sostanziali differenze rispetto ad un sistema dinamico classico, infatti, il moto relativo del sottosistema treno, rispetto al sottosistema binario-struttura, produce una variazione continua delle caratteristiche meccaniche del sistema treno-binario-struttura.

I modelli teorici proposti in letteratura si basano sull'ipotesi che, in assenza di distacco tra ruota e rotaia, gli spostamenti verticali della ruota, possono essere calcolati, ad un istante generico, a partire dai gradi di libertà della rotaia (spostamenti e rotazione dei nodi della rotaia immediatamente precedenti e successivi al punto di contatto ruota-rotaia) e dalle funzioni di forma che descrivono lo spostamento verticale della rotaia.
Tale ipotesi instaura una relazione di vincolo tra lo spostamento verticale del punto di contatto e gli spostamenti della rotaia, essendo possibile scrivere il primo come combinazione lineare dei secondi.

Altri metodi proposti suddividono lo studio di tale sistema in due fasi.
Nella prima viene compiuta l'analisi del sottosistema binario-struttura soggetto a forze viaggianti di intensità costante, che simulano le azioni esercitate dagli assi del convoglio.
Nella seconda fase, gli spostamenti della rotaia calcolati precedentemente, vengono imposti agli assi del convoglio, determinando quindi il moto di quest'ultimo e cioè gli andamenti temporali delle accelerazioni in cassa, le forze scambiate tra ruota e rotaia, ecc.
Per quanto riguarda l'analisi isolata al sottosistema binario, le problematiche principali concernono la definizione del modello meccanico e delle sue irregolarità.
Nei modelli più semplici proposti in letteratura il binario non viene considerato affatto e la traiettoria delle ruote del rotabile viene assunta coincidente con la deformata della struttura.
Il modello meccanico più frequentemente utilizzato per rappresentare il binario consiste in una trave elastica, simulante la rotaia, collegata alla struttura principale mediante il sistema traverse-massicciata.
Quest'ultimo viene in genere rappresentato da sistemi elasto-viscosi lineari situati in prossimità delle traverse.

Nel presente lavoro si descrive lo studio teorico e la modellizzazione tramite metodologia FEM di un nuovo trasduttore da applicare nel gambo della rotaia, atto alla misura del carico verticale e della forza laterale dovuti al transito di rotabili sulla linea ferroviaria, e della deformazione longitudinale dovuta alla dilatazione termica della rotaia.
Tale trasduttore è costituito da una bussola cilindrica, opportunamente modellata per poter essere strumentata con estensimetri elettrici, al fine di rilevarne la deformazione attraverso la variazione della resistenza elettrica del conduttore.