INGEGNERIA GESTIONALE Seminario a cura di prof. ing. Francesco Murolo Corso di GESTIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTO Prof. ing. Gaetano Galante “Un lungo percorso fra le tecnologie degli impianti di Sicurezza e della Gestione del traffico ferroviario” Anno accademico 2014 - 15 Seminario a cura di prof. ing. Francesco Murolo

Condizioni per garantire la Sicurezza della circolazione ferroviaria Si può affermare che le ferrovie abbiano rappresentato il primo sistema di trasporto che abbia raggiunto velocità ed affollamenti tali da rendere indispensabile che venissero stabilite e rispettate rigorose norme di Sicurezza. Oggi molti concetti che siamo abituati a considerare come ferroviari, quali quelli relativi al segnalamento ed al blocco, sono riscontrabili anche nella circolazione stradale od addirittura in quella aerea. 2 2

Condizioni per garantire la Sicurezza della circolazione ferroviaria In ogni sistema di trasporto si riconoscono due distinti gruppi di condizioni di sicurezza: quelle riguardanti la sicurezza del moto di ogni singolo convoglio (isolatamente considerato); quelle relative alla sicurezza del moto di ciascun convoglio posto in relazione alla contemporanea circolazione sulla stessa sede di altri convogli dello stesso tipo o anche di tipo diverso (passaggi a livello). 3 3

Condizioni per garantire la Sicurezza della circolazione ferroviaria La sicurezza del singolo convoglio è ovviamente funzione della sicurezza della via e della sicurezza dei veicoli costituenti il convoglio. La sicurezza relativa alla circolazione di più convogli è regolata da un complesso di norme e precauzioni atte a garantire che un convoglio si inoltri su di un determinato tratto di binario solo quando il tracciato da percorrere sia libero da altri treni, o manovre, ed a garantire altresì che, mentre il treno considerato lo percorre, il tratto stesso di binario non possa insidiato dal moto di altri treni o anche solo di manovre. 4 4

Il fail-safe, sicurezza ferroviaria Nel campo degli impianti ferroviari di sicurezza e segnalamento è antica tradizione il non accontentarsi di una sicurezza probabilistica, anche se molto elevata. Ciò è conseguenza del fatto che esiste in ferrovia la possibilità, non esistente in altri sistemi di trasporto, di ripiegare su di una condizione di sicurezza assoluta: quella di tutti i treni fermi. 5 5

Il fail-safe: “a prova di guasto” L’esistenza di una tale possibilità consente di non attardarsi a conoscere quali siano le probabilità che un orano qualsiasi del complesso realizzato possa guastarsi ma di cercare piuttosto di essere sicuri che un qualsiasi guasto non possa che provocare il passaggio ad una situazione di maggiore sicurezza, in quanto più limitativa per la circolazione, fino a raggiungere, al limite, il completo fermo di tutti i treni circolanti nella tratta interessata dal guasto. 6 6

I fattori fondamentali della Sicurezza I tre fattori fondamentali che concorrono alla Sicurezza della circolazione sono sostanzialmente: Le attrezzature tecnologiche. Le regole e le procedure da osservare. Il fattore umano. Attitudini e competenze sono il patrimonio fondamentale del fattore umano, che concorre, in sinergia col fattore tecnologico e il fattore normativo, al rispetto dei vincoli di sicurezza dell’esercizio ferroviario. 7 7

I fattori fondamentali della Sicurezza Il raggiungimento di elevati standard di sicurezza nel trasporto ferroviario, obiettivo primario di ogni Impresa di trasporto, è affidato contestualmente: alla sempre migliore qualità delle apparecchiature impiegate; allo scrupoloso rispetto di norme e regolamenti; alla corretta osservanza di procedure e comportamenti; alla preparazione e al costante aggiornamento professionale del personale; ad una efficiente programmazione dei cicli manutentivi. 8 8

L’importanza del fattore umano Gli incidenti d’esercizio si possono verificare per svariate cause specifiche, che generalmente possono essere suddivise in tre categorie: I guasti tecnici, gli ostacoli esterni improvvisi gli errori umani nell’applicazione di regole e procedure. Nella stragrande maggioranza dei casi la causa degli incidenti d’esercizio è l’errore umano. L’errore umano non deriva da ignoranza di norme tecnico – regolamentari, ma dalla negligenza, leggerezza o distrazione nell’applicazione di norme chiare e ben note. 9 9

L’importanza del fattore umano Evoluzione dei fattori della sicurezza nel tempo. 10 10

L’importanza del fattore umano Con l’utilizzo di tecnologie sempre più spinto è completamente cambiato l’approccio al problema Sicurezza. Fino a una decina di anni fa, si avevano molti uomini, poche tecnologie e complesse regole. Elevare gli standard tecnologici consente di migliorare le prestazioni degli apparati di Sicurezza e di eliminare o almeno minimizzare gli effetti di ogni possibile errore umano. L’uomo però è sempre al centro del sistema della sicurezza ferroviaria, sia se gli standard tecnologici sono bassi (l’uomo li integra con il suo operato), sia se essi sono elevati (l’uomo li controlla o vi supplisce in caso di guasto). 11 11

L’importanza del fattore umano Con l’utilizzo di tecnologie sempre più spinto è completamente cambiato l’approccio al problema Sicurezza. Fino a una decina di anni fa, si avevano molti uomini, poche tecnologie e complesse regole. Elevare gli standard tecnologici consente di migliorare le prestazioni degli apparati di Sicurezza e di eliminare o almeno minimizzare gli effetti di ogni possibile errore umano. L’uomo però è sempre al centro del sistema della sicurezza ferroviaria, sia se gli standard tecnologici sono bassi (l’uomo li integra con il suo operato), sia se essi sono elevati (l’uomo li controlla o vi supplisce in caso di guasto). 12 12

Sicurezza in piena linea Un sistema primordiale cui si atteneva il Dirigente al Movimento per licenziare i treni fu quello del distanziamento a tempo: un secondo treno veniva inoltrato solo dopo trascorso un certo tempo dalla partenza del treno precedente. La sicurezza rimaneva quindi fondata sulla presunzione che venisse rispettata la regolarità dell’esercizio ferroviario. 13 13

Sicurezza in piena linea Nacquero così i sistemi di distanziamento a spazio fondati sul criterio che, a mezzo di scambio di comunicazioni telegrafiche tra posti distanziatori, sia garantito che tra due punti di distanziamento successivi non si trovi mai più di un treno per volta. 14 14

Sicurezza in piena linea Il distanziamento a spazio dei treni tra due punti di distanziamento che usino solo comunicazioni telegrafiche può avvenire con due diversi criteri e precisamente: con il regime del giunto; con il regime del blocco telegrafico, spesso detto del consenso telegrafico. 15 15

Sicurezza nelle stazioni Per garantire la sicurezza della circolazione nelle stazioni non è sufficiente assicurarsi, come in piena linea, della libertà della via e della occupazione e bloccamento della via stessa, ma occorre aggiungere tutte le operazioni necessarie per formare l’itinerario voluto – manovrando, assicurando e controllando gli scambi – e per garantire che non siano possibili movimenti, da binari laterali, incompatibilità con la marcia del treno in partenza o in transito. 16 16

Sicurezza nelle stazioni Sono quindi stati realizzati dispositivi di sicurezza che facilitano e rendono sicuro l’operato degli agenti. Tali apparati via via più perfezionati e facenti capo a banchi di manovra e controllo furono definiti centrali in quanto, installati in cabine delle stazioni o dei posti di movimento, centralizzarono i comandi di tutti gli enti di pertinenza (e in particolare , deviatoi, segnali e passaggi a livello). 17 17

Sistemi di esercizio - Definizione Per SISTEMA DI ESERCIZIO si intende la modalità di ORGANIZZAZIONE della dirigenza movimento su un tratto di linea. Un tratto, con i suoi Posti di Servizio, deve essere atta a svolgere una certa attività in base alla tipologia e alla quantità di traffico. Prendiamo ad esempio un tratto di linea con 5 posti di servizio: da A ad E 18 18

Sistemi di esercizio – Dirigenza Locale Ciascun posto di servizio potrebbe essere presenziato da DIRIGENTE MOVIMENTO: In questo caso si ha linea a DIRIGENZA LOCALE dove ciascun DM interviene nel controllo della circolazione. Tale DM gestisce ed organizza tutte le attività del proprio posto di servizio (circolazione, manovre, ecc.). In caso di circolazione intensa o perturbata, questo sistema comporta difficoltà, in quanto ciascun DM deve assumere, dagli altri posti, le informazioni per regolare il traffico.

Sistemi di esercizio – Dirigenza Centrale Sulle linee con traffico intenso, per avviare le limitazioni della dirigenza locale, viene istituito un coordinatore che cura la regolarità della circolazione dei treni eliminando le cause dei ritardi sfruttando al massimo i mezzi di cui la linea dispone. La DIRIGENZA CENTRALE facilità la scelta delle stazioni più appropriate per precedenze ed incroci, la pronta conoscenza delle fermate prolungate in linea o della corsa irregolare dei treni…

Sistemi di esercizio – Dirigente Unico Su determinate linee a semplice binario con scarso traffico e tecnologia ridotta al minimo indispensabile, la circolazione è regolata da un Dirigente solo, detto DIRIGENTE UNICO che si avvale della collaborazione del personale dei treni. I posti di servizio sono presenziati da aiutanti di movimento abilitati soltanto a determinare mansioni di movimento, da addetti alla fermata o da dirigenti locali. La regolarità e la sicurezza della circolazione si realizzano mediante comunicazioni telefoniche, tra Dirigente Unico ed il personale dei treni, registrate su dispaccio e sono basate sulla controfirma del giunto. Nella DU il personale dei treni interviene SEMPRE nel controllo degli incroci.

DIRIGENTE CENTRALE OPERATIVO (DCO) Sistemi di esercizio – DCO I sistemi a dirigenza locale, con DC, con DU, comportano spese di esercizio notevoli per le risorse umane impiegate. Con l’avvento di nuove tecnologie, a ciò si può ovviare con il … DIRIGENTE CENTRALE OPERATIVO (DCO) che telecomanda una quantità di Posti Periferici Impresenziati, ma abilita al movimento dallo stesso DCO (linee in CTC). La sicurezza negli apparati è garantita con la disposizione a via libera del segnale che comanda il movimento del treno.

In sostanza … Ai fini del distanziamento dei treni, una linea consistame di esercizio a Dirigenza Locale e/o con Dirigente Centrale richiedere il presenziamento delle località di servizio e può utilizzare qualsiasi regime di circolazione. Il progressivo miglioramento delle tecnologie utilizzate consente di ottenere regimi di circolazione ad elevato standard di sicurezza ottimizzando il sistema di esercizio. Il CTC (Comando centralizzato del Traffico) è la tecnologia finora utilizzata per sistemi di esercizio in DCO per il telecomando degli apparati delle località impresenziate.

Sistemi di esercizio – Sistemi a Spola Su determinate linee (o tratti di linea) a semplice binario ed a scarso traffico, sprovviste di impianti tecnologici (segnali, posti di blocco, stazioni intermedie, ecc.), l’esercizio può essere svolto con il SISTEMA A SPOLA. Agli effetti della circolazione dei treni, il sistema è caratterizzato dalle seguenti particolarità: da un lato è delimitato da una stazione abilitata; dall’altro da una località di servizio (stazione o fermata) impresenziata. Ogni treno in partenza dalla località di ingresso è effettuato con lo stesso materiale precedentemente arrivato, la cui completezza assicura la via libera. 24

Sistemi di Comando e Controllo (SCC) Tuttavia nell’evenienza di situazioni anormali, per esempio interruzioni di linee, altri calcolatori, sempre al posto centrale, potevano svolgere funzione di guida operatore, per facilitare la scelta da parte del DCO di itinerari alternativi per ottenere la fluidificazione del traffico. Tale evoluzione tecnologica nella gestione della circolazione, ebbe rapidamente seguito in altri impianti, adottando analoghi indirizzi tecnologici, ma in un ambito di linee e di nodi ben più esteso ed impiegando apparecchiature più moderne e modulari. Nacquero così i Sistemi di Comando e Controllo (SCC). 25

Sistemi di Comando e Controllo (SCC) Pertanto tutti gli SCC oltre a realizzare il Controllo e il Comando della circolazione nell’area di giurisdizione, in maniera ottimale, realizzano anche: la funzione diagnostica di linea; l’informazione al pubblico; la telesorveglianza.

Ulteriori obiettivi per la sicurezza Nell’Unione Europea lo sviluppo dei trasporti su rotaia sin dagli anni ‘90 fece emergere due esigenze: Perseguire l’interoperabilità del trasporto nelle varie Reti dell’Unione, uniformando gli impianti di sicurezza sia a terra che a bordo dei mezzi di locomozione. Adottare sistemi standard di sicurezza da aggiungere a quelli esistenti nelle diverse reti, per elevare i livelli di sicurezza dei moderni apparati centrali e degli impianti di blocco.

ERTMS: European Rail Traffic Management System Tenuto conto delle varie esigenze, la Commissione Europea emanò la direttiva ERTMS che diede inizio alla fase sperimentale ETCS (European Traffic Control Sistem), elaborata dalle singole Reti Ferroviarie con le ditte appaltatrici specializzate a livello mondiale. Di conseguenza nelle FS, per adeguarsi al nuovo sistema ETCS, venne abbandonato l’ATC (Automatic Train Control) già in un avanzato stato sperimentale.

ETCS: European Traffic Control Sistem Il sistema ETCS prevede tre livelli di sviluppo applicativo: Livello 1 – mantiene in efficienza i sistemi di sicurezza esistenti con alcune integrazioni. Livello 2 – impiega nuove tecnologie ed efficienti dispositivi di collegamento terra-treno; Livello 3 – implementa quanto già adottato nel livello 2, con nuove funzioni tra le quali la verifica dell’integrità treno demandata ai treni stessi.

Livelli implementativi ERTMS/ETCS

ETCS L1 Prevede la sovrapposizione di un sistema di trasmissione puntuale unidirezionale terra-treno, realizzato per mezzo di boe e loop, ad un impianto di segnalamento tradizionale, con segnali luminosi. Il distanziamento dei treni è funzione delle prestazioni ottenibili dal segnalamento luminoso a sezioni di blocco fisse, mentre la posizione del treno è determinata mediante i circuiti di binario.

ETCS L1 Attraverso le boe è possibile fornire sia informazioni fisse o invariabili net tempo (progressiva chilometrica, pendenza, velocità di tracciato, …) che variabili (aspetto dei segnali, rallentamenti temporanei, …) che, ricevute a bordo, permettono di calcolare la curva di frenatura, funzione della percentuale di peso frenato (introdotta dal macchinista) e costantemente aggiornata in funzione della pendenza della linea.

ETCS L1 Blocco fisso 33

ETCS L2 Prevede la trasmissione continua via radio bidirezionale di informazioni di segnalamento ai treni, unitamente a boe fisse con la funzione di trasmettere a bordo, tra l’altro, dati per calibrare l’odometro. Ciascun treno trasmette al Posto centrale Satellite (PCS) ciclicamente la propria posizione e l’apparato di terra (RBC, Radio Block Centre) calcola in sicurezza il profilo statico di velocità che viene trasmesso a ciascun treno, in circolazione nell’area di giurisdizione, unitamente all’autorizzazione al movimento.

ETCS L2 L’apparato di bordo elabora le informazioni ricevute, calcola ed aggiorna con continuità la velocità ammessa, secondo un procedimento analogo a quello descritto nel livello 1. Il livello 2 richiede l’installazione sulla linea di apparecchiature di sicurezza per il rilevamento dell’integrità del treno (circuito di binario) e per il comando e controllo degli enti di stazione.

ETCS L2 Blocco fisso 36

ETCS L3 Prevede modalità di funzionamento identiche a quelle descritte per il livello 2 fatta salva la funzione di rilevazione dell’integrità del treno che viene realizzata con dispositivi a bordo e trasmessa, unitamente alla posizione, all’impianto di terra. Non sono, dunque, impiegati i circuiti di binario: la condizione di libertà della via viene elaborata direttamente dal RBC, in maniera dinamica, sulla base della posizione dei treni da questi trasmessa.

ETCS L3 Blocco mobile 38

Classificazione della materia – Tecnologie utilizzate Impianti di stazione Apparati Centrali a filo elettromeccanici (ACE) a relè (ACEI) statici (ACC) Impianti di blocco (per la linea) Blocco elettrico manuale (BEM) Blocco elettrico automatico a correnti fisse (BAcf) a correnti codificate (BAcc) Blocco a conta-assi (Bca) Impianti di Passaggio a Livello automatici a semibarriere (PLba) automatici semaforizzati (PLsa) a chiusura automatica con barriere intere (PLbac)

Classificazione della materia – Tecnologie utilizzate Impianti telecomando Centralized Traffic Control (CTC) Sistema di Comando e Controllo (SCC) Impianti di regolazione della circolazione Controllo circolazione linea (CCL) Sistemi di supervisione Annuncio Treni Numerico (ATN) Sistemi di Controllo della marcia del treno (SCMT) Sistemi di segnalamento in macchina con blocco radio (RBC: Radio Block Center) Impianti di Rilevamento Temperatura Boccole (RTB) Impianti speciali Misuratore Velocità Treno (MVT) Protezione Aut. Integrativa Passaggi a livello (PAI-PL) Sistemi di diagnostica per segnalamento

Classificazione della materia - Apparecchiature Segnali Dispositivi di binario Casse di manovra da deviatoio Fermascambi Scarpe fermacarri Pedali Scatole di controllo Tiranterie Casse di manovra da Passaggio a Livello Componenti per circuiti di binario Relè Interruttori

Classificazione della materia - Apparecchiature Pulsantiere Levette Contropiastre/Connettori/Morsettiere Cunicoli/Canalette Cassette Sistemi di alimentazione Encoder Boe

Apparati Centrali L’Apparato Centrale consente di disciplinare i movimenti dei treni (e delle manovre) nelle stazioni (in generale nei Posti di Servizio: stazione, posto di movimento, bivio, etc.). Un apparato, come funzione fondamentale, istituisce: Collegamenti di sicurezza legame tra il segnale e gli enti interessati dal movimento comandato dal segnale per cui per disporre a via libera il segnale occorre avere manovrato nella corretta posizione gli enti e per rimuovere gli enti dalla loro posizione occorre ridisporre il segnale a via impedita. Collegamenti di incompatibilità legame che impedisce la formazione contemporanea di itinerari interferenti fisicamente (intersezioni o sensi contrari di marcia) o potenzialmente (movimenti convergenti: si ha intersezione di movimenti se un treno non rispetta il punto di arresto).

Apparati Centrali L’Apparato Centrale consente di automatizzare tutte le fasi necessarie per il movimento di un treno in stazione: comando e controllo posizione scambi; verifica compatibilità con altri movimenti; verifica libertà della via; bloccamento dell’itinerario; disposizione a via libera del segnale; occupazione segnale; liberazione dell’itinerario;

Apparati Centrali Vari tipi di apparati Centrali: a trasmissioni meccaniche passato remoto Idrodinamici passato remoto elettrici passato/presente elettrici a pulsanti di itinerario presente Statici presente/futuro

Apparati Centrali a filo In tali apparati la manovra dei vari enti di stazione avviene a distanza attraverso cavi metallici, manovrati tramite contrappesi, leve o manovelle. Le leve dei segnali sono di norma sussidiate da un apposito catenaccio, che, inserito in una serratura, permette la manovra del segnale solo con l’inserimento della relativa chiave, che a sua volta può essere vincolata in apposita chiaviera o in altro ente (fermadeviatoio, PL, sbarra fermacarri...). Per ogni stazione è definito un apposito prospetto di ritiro chiavi.

Apparati Centrali a filo 47

Apparati Centrali a filo

Apparati Centrali Elettrici (ACE) Gli apparati centrali elettrici vengono così chiamati perché il funzionamento di tutte le loro parti avviene mediante l'energia elettrica la quale è utilizzata sotto forma di corrente continua. Negli ACE si distinguono tre parti essenziali. La prima comprende tutti gli organi di manovra vera e propria dei deviatoi e dei segnali e che vengono chiamati manovre da deviatoio e manovre da segnale.

Apparati Centrali Elettrici (ACE) La seconda è formata dal complesso di conduttori elettrici ed accessori, che collegano le suddette manovre alla terza parte, costituita dal banco di manovra, installato in apposita cabina. Le leve poste sul banco di manovra, oltre a manovrare i vari enti di stazione, azionano le sbarre di una serratura meccanica la quale serve a stabilire fra le leve stesse e fra gli enti che comandano sul piazzale, i necessari collegamenti per soddisfare determinate condizioni di sicurezza nei movimenti dei treni e delle manovre.

Apparati Centrali Elettrici 51

Apparati Centrali Elettrici (ACE)

Apparati Centrali a pulsanti di Itinerario (ACEI) Tutte le operazioni necessarie per l’arrivo e la partenza di un treno vengono comandate da un unico pulsante, che permette la manovra contemporanea di tutti gli scambi e la liberazione progressiva non appena lo scambio viene abbandonato dal treno. Le condizioni sono solo elettriche. Quadro luminoso riproducente lo schema della stazione. Pulsante a 3 posizioni: riposo, premuto (manovra) ed estratto (annullare manovra).

Apparati Centrali a pulsanti di itinerario (ACEI)

Apparati Centrali Computerizzati (ACC) L'ACC è il nuovo sistema di controllo e gestione di tutti gli enti di stazione che permettono la circolazione con i massimi requisiti di Sicurezza dei convogli ferroviari all'interno di una stazione; esso rappresenta, al momento, uno dei sistemi al massimo livello tecnologico nel settore del segnalamento ferroviario. Grazie a questo sistema, tutti gli enti di stazione che gestiscono la circolazione ferroviaria sono sottoposti al controllo di un elaboratore a logica programmata che gestisce il movimento dei convogli prelevando orari ed informazioni da una determinata memoria. 55

Apparati Centrali Computerizzati (ACC) La maggior parte degli ACC sono costituiti da un TMR (Triple Modular Redundancy), formato da tre Unità di Elaborazione (UE), che gestisce tutte le operazioni logiche, in cui viene inserita la configurazione dell'impianto, e da posti periferici (PP) dove sono allocate le apparecchiature statiche che si occupano della manovra, del controllo e della diagnostica degli enti. 56

Apparati Centrali Computerizzati (ACC) Gli impianti del sistema sono composti da una Unità di Elaborazione delle Logiche di movimento (UEL), che gestisce le logiche di "movimento treni" in stazione con requisiti di sicurezza, da una Unità Interfaccia Operatore (UIO), dotata di video terminali e da una Funzione di Supporto (UFS), che gestisce la supervisione dei movimenti treni, la diagnostica, la manutenzione e le funzioni di servizio. La tecnologia degli ACC sviluppata dalle varie aziende del settore per l'interfaccia operatore (UIO o HMI) varia leggermente da azienda ad azienda. 57

dall’ACEI all’ACC La differenza più evidente tra gli apparati a tecnologia tradizionale rispetto a quella innovativa è la compattezza delle apparecchiature che, nel caso dell’ACC, vede l’utilizzo di calcolatori e schede industriali. 58

dall’ACEI all’ACC Comparazione tra funzionalità Apparati “Tradizionali” (tipo ACE, ACEI) e ACC.   ACEI ACC Tecnologia Relé Hw proprietario e commerciale Logica di stazione Rete di relé Gestione Sw concentrato nel Posto Centrale Comando enti di piazzale Mediante “lancio di corrente” Mediante attuatori statici. Formazione itinerario Mediante pulsanti Mediante Tastiera Funzionale o Mouse 59

Vantaggi tecnico-operativi dell'ACC: Miglioramento del servizio alla clientela. Maggiore regolarità dell'esercizio. Massimo livello di sicurezza. Aumento delle potenzialità di traffico dell'impianto. Riduzione dei tempi di fuori esercizio dell'impianto. Semplicità operativa. Ottimizzazione delle fasi di manutenzione. Gestione delle anormalità e delle emergenze con il massimo livello di Sicurezza. 60

Vantaggi tecnico-operativi dell'ACC: Tale tipo di apparato è abilitato ad operare sia in totale autonomia (delegando all'operatore addetto la sola funzione di controllo e supervisione), sia in modo semi automatico (in cui l'operatore da il consenso definitivo dopo che l'apparato ha già predisposto l'itinerario di instradamento) ed infine in modalità totalmente manuale (quando l'itinerario ed i comandi sono completamente gestiti dall'operatore). 61

Dall’ACC all’ACC Multistazione Requisiti Funzionali Integrazione delle funzioni di gestione linea con quelle di stazione; Diagnostica completa degli impianti sull’intera linea gestita; Minimizzazione dell’HW del sistema; Migliore gestione della circolazione in caso di degrado. 62

Dall’ACC all’ACC Multistazione Mentre l’apparato ACC permette il controllo di una stazione e delle interfacce con la linea o le stazioni limitrofe, il Sistema Multistazione controlla una intera linea da un unico Posto Centrale. Questo permette di gestire dal posto centralizzato la circolazione dei treni, i comandi (semplici e di soccorso) verso i posti di servizio e di minimizzare l’HW in periferia. 63

Dall’ACC all’ACC Multistazione Il Posto Periferico esegue i comandi provenienti dal Posto Centrale e restituisce i controlli degli enti gestiti (casse di manovra, segnali, cdb etc.) Tutte le informazioni vengono inviate al Posto Centrale per: Le funzioni di interlocking e distanziamento (funzioni Banco di Manovra / Quadro Luminoso). Gestire la diagnostica dei componenti della struttura ACC multistazione. Gestire gli allarmi, la registrazione eventi, l’invio delle informazioni al sistema di supervisione. 64

NUCLEO IN SICUREZZA ED INTERFACCIA OPERATORE ACC: Architettura funzionale NUCLEO IN SICUREZZA ED INTERFACCIA OPERATORE 1 Centrale Posto Segnali Controllore di Area Controllori di Ente Circuiti di binario Casse di manovra Segnali Controllore di Area Controllori di Ente Circuiti di binario Casse di manovra Segnali Controllore di Area Controllori di Ente Circuiti di binario Casse di manovra 2 Periferico Posto 3 4 Piazzale 65

ACC: Architettura fisica Interfaccia Operatore Controllore Di Area Controllori Enti CdB M Cassa Manovra Tx Rx Segnale 2/2 2/3 Posto Centrale Nucleo Sicurezza A.R.T. CdE CdA Posti Periferici Enti di piazzale 66

Fibra Ottica ridondata Il Posto Centrale 1 TMR (Triple Module Redundancy) 2 ART (Allarme Registrazione Telecomando) 3 Postazione Manutentore 4 Postazione Dirigente Movimento Rete LAN 1 2 3 4 Posto Periferico Ethernet ridondata Fibra Ottica ridondata

ACC: il Posto Centrale Elaboratore Centrale di tutta la logica di impianto del sistema ACC (il cuore dell’ACC). Il Posto Centrale riceve le informazioni dai Posti Periferici (oppure dal VMMI in caso di comandi di emergenza), esegue i calcoli indispensabili a garantire la sicurezza della circolazione, invia i comandi tramite i Posti Periferici agli enti di Piazzale.

Funzionalità Posto Centrale Multistazione L’operatore movimento comanda e controllare in Sicurezza i singoli PdS. Gestisce la Linea tra i PdS. La composizione della postazione è quella tipica degli ACC (Terminale Operatore (TO), QL vitale e Tastiera Pesante). Possibilità di Recovery di Guasti da remoto. Comandi pesanti per ogni singolo impianto (PdS) da TO (interventi di soccorso mirati, tb, tc, ES/IS ed ES/DM e l’inibizione dei comandi automatici). Mutua esclusione con le Postazioni Operatore dei PdS. No regimi impiantistici ma abilitazioni o disabilitazione software delle postazioni stesse. Monitor per visualizzazione delle immagini riprese dalle telecamere ubicate nei PdS in funzione di sorveglianza e/o accertamento a distanza (deviatoi, CdB). Quasi tutti i componenti hardware sono di tipo industriale. 69

Fibra Ottica ridondata ACC: il Posto Periferico Controllore di Area 1 Interfaccia operatore (diagnostica) 2 Controllore di Ente 3 Posto Centrale 1 2 3 Rame Fibra Ottica ridondata Enti di piazzale

ACC: il Posto Periferico Interfaccia tra il Piazzale e il Posto Centrale. Il Posto Periferico trasmette le informazioni dagli enti e li invia al Posto Centrale. Il Posto Centrale invia comandi al Posto Periferico che li esegue in sicurezza azionando gli enti di Piazzale.

ACC: il Posto Periferico

ACC: VMMI-QL VMMI-QL (Vital Man Machine Interface – Quadro Luminoso) è l’interfaccia tra il Posto Centrale ed il Dirigente Movimento per eseguire tutti i comandi di emergenza nelle situazioni in cui è richiesta una interfaccia sicura tra la macchina e l’uomo.

ACC: VMMI-QL Il VMMI-QL è costituito da: Una Tastiera Funzionale mediante la quale il Dirigente Movimento invia comandi di emergenza al Posto Centrale. Un elaboratore che riceve le informazioni e i comandi e li gestisce con modalità sicure. Un Quadro Luminoso che rappresenta in maniera sicura lo stato del piazzale e i comandi digitati dalla Tastiera Funzionale.

ACC: Terminale Operatore (TO) È la postazione che permette al Dirigente Movimento, in condizioni ordinarie, di gestire e controllare la stazione.

ACC: Piazzale Il piazzale è costituito da tutti gli enti (Deviatoi, Segnali, Fermascambi, Circuiti di Binario...) che vengono controllati e comandati dal Posto Centrale mediante i Posti Periferici.

Impianti di blocco Un impianto di blocco ha lo scopo di garantire che in una determinata tratta di linea, detta sezione di blocco, non si possa immettere un treno se prima non ne è uscito un altro entrato precedentemente. La tratta è delimitata dal segnale di blocco (p.e. partenza) e dal successivo segnale di prima categoria (p.e. protezione). Si dividono in: Blocco telefonico Blocco Elettrico Manuale (BEM) Blocco conta-assi (Bca) Blocco Automantico a Correnti Fisse (BACF) Blocco Automatico a Correnti Codificate (BACC) Blocco radio

Blocco telefonico Il distanziamento si ottiene mediante comunicazioni telefoniche tra i due Dirigenti Movimento delle stazioni limitrofe.

Blocco Manuale Il distanziamento viene regolato tra due posti di servizio limitrofi, dotati di apparecchiature a consensi elettrici (strumenti di corrispondenza), tramite i quali si scambiano determinati segnali destinati a rendere o meno possibile la manovra a via libera dei segnali di blocco. Tra due stazioni può essere inserito un posto di blocco intermedio, gestito da un agente abilitato con funzione di guardablocco. In tal modo si ottiene un numero maggiore di sezioni di blocco e conseguente aumento della capacità di traffico della linea. La libertà della via è garantita dagli agenti addetti al blocco i quali, prima di concedere un nuovo consenso, devono accertarsi che il treno precedente sia giunto (o transitato) completo nel loro posto di servizio.

Blocco Elettrico Manuale I Dirigenti Movimenti impiegano ciascuno un strumento di blocco, dotato di maniglie e dischi informativi, idoneo a richiedere, ricevere e trasmettere consensi di blocco dall’altro ad esso elettricamente collegato In tali impianti: la sezione di blocco è concepita normalmente occupata; necessario l’accertamento coda treno.

Blocco Elettrico Manuale

Blocco Elettrico conta-assi Principio di funzionamento 2 Punti di conteggio costituiti ciascuno da 2 pedali elettronici ad alta frequenza. Tali pedali inviano informazioni di occupazione, di passaggio di ciascun asse e di direzione del treno ad un Apparato di conteggio (per alcuni tipi sono 2), situato in stazione che paragona il numero degli assi entrati ed usciti; in tal modo determina la condizione di blocco occupato o libero materializzata nel pilotaggio di 2 relè di blocco e 1 relè di controllo. Vantaggi non richiede sezionamenti della rotaia; economico, basso numero di apparecchiature; Svantaggi non controlla la continuità della rotaia; non permette la ripetizione a bordo dei segnali;

Blocco Elettrico conta-assi I posti di servizio sono dotati di dispositivi che elaborano gli impulsi provenienti da appositi “apparati di campagna”. Contando gli assi che entrano in una sezione di blocco e scontando quelli che ne escono, l’elaboratore stabilisce la libertà della via. Il segnale che immette nella sezione di blocco si potrà disporre a via libera solo se l’apparecchiatura conferma la libertà della via.

Blocco Elettrico conta-assi Con l’obiettivo di aumentare le potenzialità di una linea, una sezione di blocco può essere divisa in due o più parti inserendo uno o più posti di blocco intermedi. Tali posti di blocco sono normalmente impresenziati, in quanto non è necessario né il controllo visivo della coda dei treni, né l’intervento diretto sull’apparecchiatura. La lettera “A” luminosa applicata ai segnali di blocco intermedio, quando accesa, indica la presenza della via libera di blocco.

SEGNALAMENTO DI LINEA A BLOCCO FISSO – CIRCUITI DI BINARIO Il binario è suddiviso in sezioni di blocco attrezzate con CIRCUITI DI BINARIO che operano come sensori distribuiti lungo la linea della occupazione o liberazione della sezione da parte del treno

Blocco Elettrico Automatico È la tecnologia più evoluta per distanziamento dei treni, assicurato dai segnali di blocco intermedi il cui aspetto è influenzato direttamente dal passaggio dei treni stessi. Tra due stazioni normalmente esistono più sezioni di blocco delimitate da segnali di blocco automatico intermedi (PBA) PERMISSIVI. Ogni PBA è preceduto ad opportuna distanza dal proprio segnale di avviso che può essere isolato o accoppiato con il precedente segnale di prima categoria (segnali concatenati).

Blocco Elettrico Automatico inserimento sul circuito di comando dei segnali i contatti di eccitato del relè del circuito di binario ricoprente la sezione di blocco; non necessario accertamento coda treno; aumento sicurezza e potenzialità, inserimento Posti Intermedi economico (tecnologico non di esercizio per presenziamento); linea è considerata normalmente libera; per sfruttare al massimo le potenzialità si concatenano le sezioni (1200 m senza ripetizione, 1350 m con ripetizione);

Circuiti di binario CdB Nel Blocco Automatico a correnti fisse alla ricezione sono derivati 2 distinti relè a disco che vengono eccitati ciclicamente.

Blocco Elettrico Automatico a correnti codificate Il funzionamento del blocco elettrico automatico può essere basato su correnti opportunamente codificate che vengono captate da apposite apparecchiature a bordo dei mezzi di trazione predisposti. Questo consente di aumentare gli spazi di frenatura e, di conseguenza, le velocità massime. L’aspetto della libertà della via viene ripetuto su apposito cruscotto del banco di manovra della locomotiva, garantendo al guidatore una maggior sicurezza nella condotta del convoglio.

Blocco Elettrico Automatico a correnti codificate ALIMENTAZIONE Nel CdB vengono fatte circolare delle Correnti codificate, ottenute da un’alimentazione (50Hz) ciclicamente interrotta tramite i relè codificatori in base a determinate frequenze modulanti. RICEZIONE Relè seguitore TR di codice, che, se il binario è libero, batte alla frequenza del codice di alimentazione. I contatti del relè seguitore TR vengono utilizzati per mandare, in un senso e nell’altro una corrente continua al trasformatore decodificatore che trasferirà una tensione alternata che viene utilizzata per alimentare il relè HR (relè di binario agli effetti del blocco) a contatti insaldabili. Alimentati dal trasformatore ci sono anche i relè decodificatori.

Circuiti di binario codificati

Blocco radio La funzione del blocco radio (distanziamento treni) è espletata dal sistema ETCS L2 in maniera integrata con le altre funzioni del sistema stesso (segnalamento in cabina di guida e controllo della marcia del treno). Il distanziamento dei treni avviene per mezzo di “Autorizzazioni al Movimento” (MA) trasmesse via radio al treno dal “Radio Block Center” (RBC). La MA è relativa ad una tratta costituita da una o più sezioni e sostituisce le informazioni trasmesse a mezzo dei segnali luminosi di I° categoria, non previsti in genere sulle linee esercitate con tale regime ed è sempre assegnata dal RBC univocamente ad un treno. In assenza di treno non è assegnata alcuna MA.

Blocco radio 93

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO - ERTMS - ETCS

Componenti del blocco radio Posto Centrale del Blocco Radio Sezioni di blocco radio Punti Informativi Sottosistema di trasmissione

Posto centrale del blocco radio (RBC) E’costituito da uno o più apparati di elaborazione di blocco radio (apparato RBC), ognuno relativo ad una delle tratte (aree RBC) in cui è suddivisa la linea, e da un’Interfaccia Operatore. Ciascuna area è delimitata dall’inizio o dal termine di sezioni di blocco radio.

Caratteristiche e delimitazione delle sezioni Le sezioni di blocco radio sono coperte da uno o più circuiti di binario (con funzione di rilevamento della libertà della via) e sono di estesa variabile. Le sezioni di blocco sono delimitate da segnali imperativi e contraddistinte da numeri progressivi di quattro cifre, pari sul binario pari e dispari sul binario dispari. I numeri sono riportati sul segnale imperativo ubicato al termine della sezione

Punti informativi (BOE)/Sottosistema trasmissione I punti informativi sono i riferimenti a terra del blocco radio per la localizzazione del treno. Possono essere costituiti da una o più boe. Il Sottosistema di Trasmissione consente il collegamento bidirezionale tra l’RBC ed il treno. È costituito da antenne installate a terra in corrispondenza di stazioni radio-base (BTS) e antenne installate sui treni (stazioni mobili).

Impianti per il CTC Gli impianti di telecomando di segnalamento si dividono in: Impianti punto-punto; Impianti punto-multipunto (CTC); e possono essere per: linee a semplice binario; linee a doppio binario. Funzioni: Telecomando (comando a distanza degli itinerari). Telecontrollo (visualizzazione a distanza dei controlli). Traingraph (tracciamento automatico dell’orario grafico). Train Describer (indicazione della posizione e del numero del treno). Messaggistica (trasmissione di informazioni di servizio tra gli operatori). Previsionale (individuazione conflitti tra treni e suggerimenti operativi).

Impianti per il CTC Le prime due funzioni sono quelle base e si ritrovano in tutti i telecomandi. Le altre sono tipiche dei CTC per linee a doppio binario. La terza e la quarta si possono trovare anche in qualche CTC su linea a semplice binario nel caso di impianti complessi.

SCC Il Sistema di Comando e Controllo della circolazione (SCC) rappresenta un’evoluzione funzionale tecnologica degli impianti di telecomando tipo CTC. La sua caratteristica principale è l’integrazione di più funzioni: Circolazione Informazioni al pubblico Diagnostica e manutenzione Telesorveglianza e sicurezza Caratteristica importante legata alla funzione di circolazione è la disponibilità di comandi e controlli sicuri.

SCC: Architettura del Sistema

Sottosistema Circolazione SCC: Sottosistema Circolazione Le funzioni di regolazione sono molto potenziate rispetto alle applicazioni CTC per tener conto delle particolarità applicative (direttrici e nodi). Sottosistema Circolazione Comando e controllo (teleoperazioni). Regolazione della circolazione. Gestione delle informazioni.

Sottosistema di Informazioni al Pubblico SCC: Sottosistema di Informazioni al Pubblico Le Informazioni al Pubblico sono distribuite in modo automatico su tutta l’area di controllo dell’SCC, in funzione dell’andamento della circolazione, salvo in quei casi particolari quando è richiesto l’intervento dell’uomo, nel PC e/o in Periferia. Sottosistema di Informazioni al Pubblico Acquisizione automatica dello stato della circolazione o inserimento manuale da parte degli operatori. Aggiornamento automatico dei teleindicatori e dei monitor nelle stazioni e fermate. Diffusione automatica di informazioni di tipo acustico nelle località.

SCC: Diagnostica e Manutenzione-Organizzazione Funzionale

Sottosistema di Informazioni al Pubblico SCC: Sottosistema di Telesorveglianza e Sicurezza Il sottosistema T&S è finalizzato alla sorveglianza dei locali tecnologici, centrali e periferici dell’SCC, delle sale d’attesa e delle zone dei marciapiedi. Gestisce sia immagini da telecamere sia segnali di allarme provenienti dai PdS, resi su una serie di monitor presenti in più d’una postazione operatore del PC. Sottosistema di Informazioni al Pubblico Gestione immagini. Allarmi intrusione/incendio PP. Interfacciamento con Building Automation del PC. Supporto alla Sala Crisi. Supporto informativo ai sottosistemi laP e D&M.

SCC: sala DCO

Sistemi per la protezione della marcia del treno In ogni sistema di protezione della marcia del treno si individua un sottosistema di terra ed un sottosistema di bordo messi opportunamente in relazione tra di loro (accoppiamento induttivo tramite boa o rotaia, oppure di tipo radio).

Ripetizione in macchina dei segnali Le informazioni vengono ricevute a bordo tramite accoppiamento induttivo fra il campo magnetico creato dalle correnti circolanti sulle rotaie e i dispositivi di captazione presenti sul treno. 2 bobine in serie costituiscono il secondari di un trasformatore il cui primario è costituito dalle rotaie e dal primo asse del treno, il sistema RSC è collegato con il sistema di frenatura. Con esso si alimenta un relè HR e le unità decodificatrici 2 tipi di protezione: semplice invio informazione a bordo con riconoscimento da parte del macchinista; controllo velocità. Per aumentare le informazioni da trasmettere ai treni, si è scelto di alimentare i CdB con 2 frequenze sovrapposte (50 Hz e 178 Hz), ognuna separatamente codificata con i quattro codici.

SSC: in breve… SSC, il Sistema di Supporto alla Condotta

SSC: in breve… L'SSC (Sistema di Supporto alla Condotta) è un sistema di sicurezza per le linee a minor traffico e garantisce al macchinista lo stesso tipo di supporto del Sistema di Controllo Marcia Treno (SCMT). Riduce automaticamente la velocità o addirittura arresta il treno qualora non vengano eseguiti i comandi richiesti dal sistema.

SSC: Come funziona Sistema di diagnostica via GSM. Comunicazione digitale wireless a microonde unidirezionale terra-bordo Nessun apparato o cavi nei binari. Alimentazione direttamente dal segnale Installazione apparato di terra veloce e non intrusiva, con minima interruzione del servizio Semplice nel concetto ma tecnologicamente avanzato Apparato di bordo pronto da installare con poche interfacce al treno e nessun apparato sotto alla motrice.

SSC: Come funziona E' costituito da un Sottosistema di Terra e un Sottosistema di Bordo che dialogano tra loro. A terra troviamo i transponder a microonde (una tecnologia simile a quella utilizzata per i telepass in autostrada), installati vicino ai segnali. Il transponder trasferiscono a bordo treno l’aspetto del segnale (verde, giallo o rosso). A bordo troviamo un elaboratore che elabora le informazioni acquisite dai transponder e dal personale di macchina e le trasferisce su uno schermo.

SSC: Come funziona L’SSC confronta l’aspetto del segnale con quello segnalato dal macchinista. Se non c’è corrispondenza, il Sistema avvia, in automatico, la procedura di arresto del convoglio.

SCMT Il Sistema di Controllo della Marcia Treno (SCMT) è installato sulle linee a maggior traffico. È costituito da un Sottosistema di Terra e un Sottosistema di Bordo.

SCMT: in breve… Realizza il controllo della velocità di marcia dei treni se non vengono rispettati i limiti imposti dal segnalamento e dalla infrastruttura; in particolare attiva la frenatura d’emergenza per mancato rispetto dei: Segnali fissi. Velocità massima della linea e pendenze. Restrizioni temporanee della velocità. Velocità massima ammessa dalla linea. Velocità massima ammessa dal tipo di frenatura. Velocità massima ammessa dalle caratteristiche del materiale rotabile. Movimenti di retrocessione non consentiti.

SCMT: in sostanza… L'SCMT consente di verificare che la velocità dei treni non sia superiore a quella consentita dalle condizioni di linea (segnali, rallentamenti etc) e dal treno (capacità frenante). Garantisce, in ogni istante, il rispetto della necessaria distanza tra i treni, evitando qualsiasi pericolo di collisione. Se il treno non rispetta i limiti imposti, l’SCMT entra automaticamente in funzione bloccando il convoglio.

SCMT: come funziona E' costituito da un Sottosistema di Terra e da un Sottosistema di Bordo che dialogano tra loro in perfetta sintonia. Attraverso le “boe”, speciali apparecchiature presenti lungo la linea ferroviaria il Sottosistema di terra, al passaggio di un treno, invia informazioni sulla linea al Sottosistema di bordo, che elabora i dati di velocità, consentendo una marcia in piena sicurezza.

SCMT: architettura del sistema

SCMT: sottosistema di terra Il SST SCMT è composto da: Armadio encoder di stazione/linea. Boa. SSDT (sottosistema diagnostico di terra). ENCODER È l’elemento d’interfaccia tra l’impianto di segnalamento e le boe: acquisisce gli ingressi digitali vitali; individua per mezzo dello stato degli ingressi acquisiti i telegrammi da inviare alle boe. BOA Fissa. Commutabile (messaggio variabile tramite ENCODER). Telegrammi a 256 (180 utili) oppure 1024 bit.

(*) Ripetizioni Segnali Continua SCMT: SSB cruscotto (*) (*) Ripetizioni Segnali Continua

Curva di arresto su binario di corretto tracciato Il controllo della velocità di marcia previsto dal SCMT, di regola, prevede il controllo della velocità del convoglio fino ad un tetto di 30km/h detto Velocità di rilascio (Vril). Ovvero in caso di arresto previsto (segnale a via impedita), il sottosistema di bordo controlla la curva di velocità fino alla suddetta velocità. Il punto della velocità di rilascio è posto all'incirca 200m prima del segnale disposto a via impedita.

INFILL In alcuni punti particolari su linee senza RSC (specialmente ove il punto di fermata per servizio viaggiatori è particolarmente distante dal segnale) è prevista l'istallazione di alcuni dispositivi detti di infill che permettono di annullare il tetto della Vril in caso di disposizione a via libera del segnale al fine di evitare che il macchinista debba mantenere la velocità di 30 km/h fino al superamento del segnale disposto a via libera per un itinerario che non richiede tale limitazione. Tali dispositivi sono costituiti dai circuiti di binario già presenti nell'impianto la cui alimentazione, normalmente in corrente continua, con la disposizione a via libera del segnale a valle, viene commutata in corrente alternata a 178 Hz codificata con codice 420 (interrotto 420 volte al minuto). 123

Curva di protezione Curva di protezione per itinerario deviato e successivo arresto

Curva di protezione rispetto a segnali fissi Itinerario deviato di libero transito con velocità di ingresso maggiore di quella di uscita

SCMT: Armadio Encoder

SCMT: boa

SSC e SCMT a confronto Prestazioni SSC SCMT SPAD Frenatura emergenza per supero rosso Si Controllo della velocità permanente Protezione Passaggi a Livello Rilevamento della mancanza del punto informativo Si* Ripresa della catena di appuntamento Informazioni della velocità di linea per ogni Punto informativo 3 1 Punto Informativo addizionale per rallentamento di velocità No Programmazione del tempo di rallentamento Categoria dei treni per la velocità di linea 4 Curve di frenatura continue No** Controllo della velocità in relazione alla lunghezza treno Massima velocità del treno (limite tecnologico) 150 km/h 250 km/h * Tranne che per i rallentamenti temporanei ** A cinque scalini

Limiti per angolo e luce SSC e SCMT a confronto Terra e Trasmissione Terra - Bordo SSC SCMT Tipo Puntuale Frequenza 5,8 Ghz 27Mhz Contact lunghezza +- 3 metri +- 2 metri Numero di trasponder o Boa per segnale 1 2 Numero di trasponder o Boa tra segnali per limita di velocità 3 Istallazione del trasponder o boa Segnale Tra rotaie Media lunghezza dei cavi alla terra ( tra trasponder – encoder – ACS o Segnale, con encoder dentro stazione per SCMT) <15m > 700m Bordo SSC SCMT Tipo del cruscotto Pulsanti e lampade LCD Facilita istallazione cruscotto Facile Limiti per angolo e luce Numero di ricevitori (Antenna) per locomotore (doppia cabina) 4 2 Posizione dei ricevitori Tetto del treno Sotto il treno

SSC e SCMT a confronto Istallazione & manutenzione Terra istallazione/cambio trasponder , Impatto sul traffico nessuno Blocco del traffico Programmazione trasponder, Impatto sul traffico Smontaggio delle boe durante manutenzione infrastruttura necessario no si Scorte € +- 5 x € Istallazione & manutenzione bordo SSC SCMT Tempo fuori servizio di un Locomotore per istallazione (giorni) < 5 > 20 Smontaggio necessario per manutenzione del treno No Antenna Scorte € +- 5 x € Training SSC SCMT Per Macchinista (giorni) <2 >3 Per il personale di manutenzione (giorni) <3 >5

GRAZIE PER L’ATTENZIONE 131