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ETCS : una breve introduzione >>

ITALIA : l'applicazione sulle linee esistenti >> 04.2013

GERMANIA : cambio di rotta del Governo di Berlino >> 05.13

 

 

 

ERTMS / ETCS : applicazione dei sistemi di controllo del traffico unificati sulle linee del Corridoio 24

 

aggiornamento 28.08.2013: importanti precisazioni nella descrizione dei livelli 1, 2 e 3 dell'ETCS grazie al contributo di L.Di Rocco

 

 

 

Le linee ferroviarie comprese nei Corridoi TEN-T dovranno essere attrezzate, secondo le normative UE, con i sistemi di controllo del traffico e di sicurezza unificati :

ERTMS (European Rail Traffic Management System)

ETCS (European Train Control System)

anche ai fini di una più semplice interoperabilità del materiale di trazione e della integrazione dei dati di gestione del traffico ferroviario.

 

Il Corridoio TEN-T 24 Genova Rotterdam è stato indicato come il primo a dover essere attrezzato con queste tecnologie (Corridoio A nei documenti relativi a questo progetto), indicando come data il 2015 per la messa in esercizio

 

I vari Paesi interessati (Italia, Svizzera, Germania, Belgio, Olanda) hanno programmi diversi per adempiere all'obbligo imposto dalla politica UE.

Qui di seguito alcuni aggiornamenti sulle fasi di attuazione, a partire da aprile 2013.

 

 

ETCS: una breve introduzione di base  

Ringrazio per i materiali illustrativi:
ing. Giorgio Bonafé - RFI;

e per le precisazioni e i preziosi suggerimenti:
Leonardo Di Rocco;
Giovanni Grasso;
Giovanni Pighini;

Ogni altro suggerimento e dettaglio sarà il benvenuto.

 

Il dettaglio tecnico di questi sistemi è piuttosto complesso, in particolare per l'ETCS che può essere attuato su diversi livelli di operatività, prestazioni e costi.

In particolare, e semplificando, si riconoscono principalmente due livelli caratterizzati da:

 

- Livello 1 : mantenimento del segnalamento tradizionale luminoso (a vista) a lato binario; scambio di informazioni da terra al treno attraverso boe (Eurobalise) che forniscono al macchinista in cabina, attraverso le apparecchiature di bordo, i dati sullo stato della via in modo discontinuo-puntuale. La posizione dei treni e la loro integrità viene rilevata dagli apparati di controllo movimento attraverso i Circuiti di Binario (CdB) o il Blocco Conta Assi (BCA).

Le Eurobalises possono essere fisse o commutate: le prime trasmettono al treno sempre le stesse informazioni (dette telegrammi), e vengono usate per marcare i punti in cui variano le caratteristiche della linea (Vmax, pendenze) che influenzano la marcia del treno; le seconde (commutabili) sono collegate agli impianti di segnalamento e il loro telegramma varia secondo gli aspetti del segnale collegato. I contenuti informativi dei telegrammi e le modalità della loro codifica e allocazione nel messaggio trasmesso dalla boa sono standard definiti nelle specifiche ERTMS/ETCS.

Attraverso il sistema di bordo si attua la verifica della corretta risposta del macchinista alle variazioni dello stato della via mediante il controllo della adeguata velocità di marcia del treno e l'eventuale intervento correttivo di sicurezza (frentaura) in caso di superamento della velocità max consentita in base ai diagrammi elaborati dalle apparecchiature di bordo in funzione delle informazioni coordinate del singolo treno (curve di frenatura) e della linea (vincoli di tracciato e stato dei segnali).

In pratica per ogni tratto di linea sono assegnate ai singoli treni differenti velocità massime in funzione delle specifiche caratteristiche di frenatura impostate nel computer di bordo all'atto della partenza.

Durante la marcia poi i telegrammi ricevuti dai treni dalle boe fisse (vincoli di tracciato come curve e pendenze e informazioni sulle progressive chilometriche) e dalle boe commutate (vincoli di segnalamento) vengono elaborati, insieme alle caratteristiche proprie del materiale rotabile, dal calcolatore di bordo il quale costruisce ed aggiorna costantemente una curva di frenatura che il macchinista non deve superare, pena il taglio trazione o la più severa applicazione della frenatura di emergenza.

 

Il sistema a boe può essere integrato con l’adozione di un cavo radiante tra le rotaie (Euroloop) che consente la trasmissione semicontinua anticipata a bordo dell’aspetto del successivo segnale luminoso laterale (funzione di Infill) oppure via radio GSM-R, in questo caso il segnalamento tradizionale può essere opzionale.

 
  ETCS-L1-RFI
 

Le sezioni di blocco sono fisse, la verifica di occupazione delle sezioni di blocco-integrità del treno è affidata a sistemi tradizionali (generalmente circuiti di binario, blocco contaassi) ma come detto prima è possibile inserire entro una singola sezione uno o più punti intermedi di trasmissione o un collegamento continuo infill via cavo-antenna euroloop o via radio GSM-R principalmente per consentire la ripresa anticipata della piena marcia in caso di liberazione della via mentre è in corso una procedura di arresto comandata dal segnale di blocco precedente (interlocking), ma anche per favorire già con il Livello 1 la gestione flessibile delle sezioni di blocco in funzione della velocità massima del treno dipendente dalle prestazioni frenanti. (relaease Baseline 3)

 

 
  ETCS-L1-BS3-RFI
 

Sono possibili due modelli di implementazione:

Limited Supervision (LS), che offre solo la protezione della marcia del treno attraverso il confronto fra le informazioni puntuali trasmesse dalla Eurobalise e la reale marcia del treno, e interviene in caso di superamento dei parametri di velocità impostati in funzione della posizione e del treno.

Full supervision (FS), che costituisce un sistema completo di controllo marcia treno in grado di fornire in cabina le informazioni su segnalamento e stato della via, oltre alla verifica dei parametri di velocità impostati in funzione della posizione e del treno.

 

[Il Livello 1 corrisponde in pratica, come prestazioni offerte, agli attuali sistemi di controllo e protezione marcia treni dei diversi sistemi nazionali attivi sulle Reti dei Paesi europei. Infatti l' ETCS1-FS con Infill è in buona misura analogo, quanto a prestazioni, al BACC (Blocco Automatico a Correnti Codificate) in uso sulla Rete RFI.

Il Sistema di Conrollo Marcia Treni SCMT oggi largamente diffuso sulla rete RFI corrisponde in linea di massima all' ETCS1-LS, essendo "solo" un sistema di protezione del treno (è in grado di controllare e correggere la velocità massima del treno in ogni punto del tracciato, ma non fornisce sul cruscotto in cabina di guida informazioni circa la massima velocità raggiungibile; in altre parole è un sistema che interviene solo ed esclusivamente in frenatura e mai in trazione). Gli apparati SCMT sono però analoghi a quelli ETCS, e come descritto più avanti ne permetteranno una completa integrazione in fase di migrazione al sistema Europeo ]

 

Il Livello 1 è stato pensato anche per consentire una migrazione a costi contenuti dai sistemi nazionali di controllo movimento treni a quello unificato, con la possibilità di convivenza dei due sistemi.

 
 

 

- Livello 2 : scambio di informazioni fra terra e treno attraverso collegamento radio GSM-R in modo continuo, che fornisce al macchinista in cabina tutti i dati necessari alla condotta del treno in funzione dello stato della via; sono presenti le boe Eurobalise come punti informativi, per il rilevamento della posizione del treno e la comunicazione di istruzioni al computer di bordo che è in grado di verificare se la marcia del treno rispetta i parametri impostati; non sono necessari i segnali luminosi a lato via (cab signalling), che sono sostituiti da Eurobalise fissa di indicazione del punto di transizione fra le sezioni bi blocco, necessaria a garantire la ricalibratura dell'odometro di bordo in rapporto alla reale posizione sulla linea.

Le sezioni di blocco sono fisse, la verifica di occupazione delle sezioni e dell'integrità del treno è affidata a sistemi tradizionali (circuiti di binario, blocco contaassi) ma la comunicazione continua terra-treno permette di modulare il distanziamento dei treni su multipli delle sezioni di blocco : queste possono essere più brevi, grazie alla separazione delle lunghezze di frenatura e di blocco ottenuta con le impostazioni delle caratteristiche di ogni treno nel computer di bordo che aggiorna in modo continuo le specifiche di marcia e le curve di frenatura in funzione delle istruzioni inviate dal Radio Block Center (RBC) . L' RBC ha il compito di gestire il movimento dei treni su un tratto di linea che costituisce la sua giurisdizione (sulla linea AV Roma-Napoli, ad esempio, circa 70 km). RBC riceve le informazioni sulle caratteristiche e sulla marcia dei treni nella tratta di propria competenza ed elabora per ogni treno una autorizzazione, detta "Movement Authority" (MA), ad impegnare una definita porzione della linea. Poiché le sezioni di blocco sono fisse, ogni MA termina in ben precisi punti del tracciato ferroviario, corrispondenti ai cosiddetti segnali virtuali.

Semplificando quindi, ogni treno in relazione alla propria composizione (percentuale di peso frenato) ai dati ricevuti dalle boe Eurobalise e alle MA ricevute dall’RBC calcola la propria velocità massima in una data tratta e la propria curva di frenatura, che il macchinista deve rispettare pena il taglio trazione o la più severa applicazione della frenatura di emergenza.

Le sezioni di blocco perciò possono essere dimensionate su lunghezze inferiori a quella di frenatura del treno più veloce e con la peggior curva di frenatura, aumentando la capacità della linea: i treni dalle caratteristiche di frenatura più scadenti oppure con velocità più elevate saranno riconosciuti e la loro marcia regolata quando necessario su un distanziamento esteso a più sezioni di blocco. I treni più lenti ma con buone prestazioni frenanti avranno curve di frenatura impostate dal sistema che permetteranno il distanziamento anche su singole sezioni di blocco (per la Milano-Chiasso si prevedono sezioni della lunghezza di 900 metri).

 
  ETCS-L2-RFI
 

 

L'esperienza applicativa sta portando a successive versioni delle specifiche tecniche europee relative a questi sistemi, e come detto l'effettivo funzionamento è molto più complesso delle sommarie indicazioni date nel paragrafo precedente.

 

Ad esempio la determinazione dei protocolli di composizione dei messaggi di trasmissione di dati e ordini fra i sistemi di terra e di bordo (cosiddetti Telegrammi ETCS), per i quali si sta affinando il modello per consentire sia la migrazione dai sistemi attuali di ogni Paese verso l'ETCS, sia la convivenza sulle linee esistenti di entrambi i sistemi per l'impiego di macchine di trazione anche non attrezzate di ETCS. In questo caso viene utilizzato il Livello 1 in quanto i segnali fissi a lato via devono essere mantenuti, e le Eurobalise vengono usate per trasmettere sia messaggi destinati ai ricevitori ETCS (L1 telegram), sia messaggi destinati ai ricevitori dei sistemi nazionali (Packet 44).

 
  migrazione RFI
 

 

Si parla infine di livello STM (Specific Transmission Module) quando un treno equipaggiato con bordo ERTMS e sistema STM viene fatto circolare su una linea non ERTMS. Il modulo STM è un dispositivo che, installato a bordo dei treni, capta i telegrammi forniti dalle boe del sistema nazionale e le traduce in linguaggio ERTMS. In queste condizioni il macchinista regola la marcia del treno sulla base del segnalamento luminoso e il bordo controlla la massima velocità ammessa in relazione alle informazioni ricevute dal modulo STM .

 

 

Il segnalamento in cabina (cab signalling) offre vantaggi nell'uso della capacità dell'infrastruttura.

Infatti mentre con la marcia a vista, anche se assistita da apparati di controllo, il macchinista deve valutare empiricamente quale sia la velocità corretta per l'avvicinamento a un segnale a via impedita, e quindi per maggior sicurezza si terrà sensibilmente al di sotto della curva teorica che il computer di bordo ha memorizzata, con il cab signalling il sistema indica in ogni istante qual'è la velocità massima ammessa dalla curva di frenatura, e il macchinista può tenere la velocità reale poco al di sotto.

 
  cab signalling
 

 

E' previsto anche un Livello 3, completamente gestito attraverso scambio di informazioni via radio GSM-R per una totale flessibilità delle sezioni di blocco, indipendenti da punti fissi. Con una possibile futura adozione del sistema Galileo a scopo posizionamento treno non sarà necessaria l’adozione delle boe Eurobalise

Le sezioni di blocco sono mobili, (l’MA termina alla coda del treno che precede), la verifica di integrità del treno è affidata al sistema di bordo del treno stesso, e non sono necessari impianti fissi a terra.

Nessuna applicazione è ancora stata fatta, solo qualche esperimento in Svezia su reti di traffico locale ad alta frequenza.

 

Interessante articolo con altre informazioni sul sito segnalifs.it a questo link:

http://www.segnalifs.it/it/sa/N_avac.htm

Vedere anche il sito ufficiale di UIC nella sezione dedicata all'ETCS:

http://ertms.uic.asso.fr/2_etcs.html

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ITALIA: l'applicazione sulle linee esistenti

24.04.2013
 

[dalla conferenza organizzata dal CIFI (Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani) di Milano con RFI, il 23.04.2013]

 

In Italia, sulle linee AV questa tecnologia è già operativa (ETCS Livello 2) fin dall'origine ed ha consentito a RFI di acquisire una importante esperienza nella gestione del sistema.

 

La novità per quel che riguarda le linee convenzionali è data dalla opportunità/necessità di integrare nell'ERTMS le attrezzature esistenti facenti capo al sistema nazionale SCMT, sia facendoli coesistere funzionalmente, sia sfruttando la gran parte degli stessi apparati che erano stati concepiti, già dai primi anni 2000, prevedendone la trasformabilità verso piattaforme interoperabili grazie fra l'altro all'uso delle boe "eurobalise".

 

La prima fase sperimentale è in corso di attuazione sulla linea Milano-Treviglio (linea lenta), con operazioni preliminari alle prove in linea. L'applicazione riguarda la modalità di trasmissione continua delle informazioni ETCS Livello 2 con l'integrazione fra boe a terra e connessione radio GSM-R.

 

Immediatamente dopo il sistema sarà applicato sulla Milano-Chiasso, con l'obiettivo di aumentare la capacità della linea per accogliere un maggior numero di treni di categorie diverse di velocità. Il sistema verrà impostato su sezioni di blocco di 900 metri, mentre il distanziamento dei treni sarà regolato fondamentalmente dalla combinazione dei sistemi di posizionamento e comuncazione e delle impostazioni prestazionali dei sistemi di bordo.

 

In questa fase dovrebbe essere anche coinvolta la linea di attraversamento del nodo di Milano, che dovrebbe consentire una maggiore densità di tracce utilizzabili.

 

La linea Domodossola-Novara, unico accesso P400 in Italia dalla Svizzera e già quasi saturato dal traffico delle RoLa, sarà oggetto di un upgrade ERTMS basato sull'ETCS Livello 1 Full Protection, in quanto attualmente operata con il blocco conta assi e adatta all'implementazione di un sistema discontinuo come il Livello 1. E' però prevista la realizzazione di punti "infill" all'interno delle sezioni di blocco, per la fluidificazione del traffico grazie alla più diffusa tramissione delle variazioni di assetto delle condizioni di linea. Questo dovrebbe consentire un sensibile aumento della capacità della tratta. Il progetto è già in fase di appalto e sarà realizzato anch'esso presumibilmente entro il 2015

 

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GERMANIA : cambio di rotta del Governo di Berlino - via alla installazione dell'ETCS sulle linee della rete TEN-T

20.05.2013

 

minirex AG

*: Editore MINIREX AG
Maihofstrasse 63
CH-6002 Luzern

[da Railway Update 5-6/2013 pag.89-90 – riproduzione e traduzione autorizzate dall’Editore*]

 

Anche la sezione tedesca del Corridoio 24, o Corridoio A Genova-Rotterdam, il più importante dei corridoi ferroviari della rete europea, dovrà essere attrezzata nel minor tempo possibile con l’ ETCS come parte del sistema ERTMS, secondo quanto contenuto in una relazione del Ministero dei Trasporti di Berlino alla Commissione Trasporti del Bundestag.


Il Governo Federale inverte così del tutto la sua precedente posizione di isolamento.
Infatti, per garantire l’interoperabilità sui quattro Corridoi Europei che attraversano la Germania, il Ministro tedesco dei Trasporti aveva deciso nel 2011 di far installare sulle locomotive il modulo STM (Specific Transmission Module), ritenuto più conveniente sul piano dei costi e della disponibilità in tempi brevi. I mezzi di trazione stranieri dotati di ETCS avrebbero perciò dovuto poter ricevere ed elaborare le informazioni sullo stato della linea dall’esistente sistema tedesco di controllo dei treni PZB. L’installazione di questi “moduli traduttori” sarebbe stata sussidiata dallo Stato come misura transitoria per ogni locomotiva straniera con ETCS circolante sulle sezioni tedesche dei Corridoi, al posto dell’adeguamento con impianti ETCS dell’infrastruttura sulle linee corrispondenti.
Il costo per i sussidi era stimato a circa 200 mio EUR, mentre l’investimento per dotare di ETCS l’infrastrutura era stimato da DB Netze a oltre 4.5 miliardi EUR.
Comunque, secondo il Ministero questa non è mai stata vista come una alternativa permanente.


Ora il Ministero ha deciso di non finanziare l’installazione del STM, per varie ragioni, una delle quali è la necessità di imporre un fermo macchina per consentire il lavoro. Inoltre, un intervento sugli apparati tecnologici del controllo treno compromette le certificazioni del veicolo in tutti i Paesi dove deve operare. Pertanto l’obbligo degli STM difficilmente potrebbe non avere effetti discriminatori su varie Imprese Ferroviarie.

 

In effetti la Germania è tenura a dotare l’infrastruttura con ETCS sui Corridoi Europei entro il 2015/2020, in accordo con un decisione delle CE (2006/679/EC).
Il Commissario Europeo ai Trasporti Siim Kallas aveva già minacciato all’inizio dello scorso anno di avviare una procedura di infrazione contro la Germania per violazione degli obblighi di unifcazione dei sistemi di controllo dei treni (TCS) in Europa. Kallas aveva fatto notare che soluzioni meno costose per attrezzare le linee con l’ETCS sono possibili, e che”l’esperenza svizzera, dove queste soluzioni sono state esaurientemente testate, dimostra che si possono ottenere costi di circa 70.000 EUR a chilometro.”
Per la Germania questo porterebbe a un investimento di circa 250 mio EUR, che potrebbero essere co-finanziati dalla UE fino al 50%.

 

Berlino ha tuttavia ancora qualche problema con i tempi: per ragioni tecniche ed economiche, la scadenza richiesta non potrà essere interamente rispettata, secondo il Ministero. Anche puntando sulle manchevolezze delle Specifiche Tecniche per l’Interoperabilità la Germania intende richiedere una proroga fino al 2018. Il fatto che le specifiche per l’ETCS Livello 1 (L1) Limited Supervision (LS) siano state pubblicate sulla GU dell’Unione a fine 2012 in effetti pare giustificare qualche obiezione.

 

La versione semplificata ETCS L1 limita la necessità di onerosi e lunghi lavori di rinnovo delle cabine di segnale. La relazione assume che “una oculata scelta delle sezioni su cui installare ETCS L2 e ETCS L1 LS, secondo le necessità, permetterà probabilmente una significativa riduzione dei costi di adeguamento. In questo scenario, appare più sensato destinare le risorse finanziarie disponibili al miglioramento dell’infrastruttura piuttosto che in una soluzione transitoria appllicata sui veicoli. Il Ministero ha già comunicato la sua decisione alla CE.

 

Il passo successivo è seguire i Paesi confinanti con la Germania e individuare l’ERTMS per l’operatività quotidiana. Per questo il Ministero ha deciso di dotare la parte in Germania del Corridoio Genova-Rotterdam per sezioni, il più rapidamente possibile, con ETCS L1 LS o ETCS L2, con priorità alla più economica versione ETCS L LS. ETCS L2 sarà installato solo dove ci sono cabine di segnale elettroniche che già soddisfano i requisiti richiesti, o che lo saranno in breve, o dove è necessario aumentare la capacità di linea.
L’utilizzazione di entrambe le versioni permetterà anche di comparare le prestazioni e la fattibilità economica di entrambe. La relazione evidenzia come sarà possibile in questo modo raccogliere esperienze sulla connessione dei componenti unificati europei con i diversi sitemi nazionali di segnalamento, e grazie all’elevato volume di traffico internazionale sul Corridoio la compatibilità di locomotive equipaggiate con apparati ETCS molto differenti potrà essere verificata e migliorata.
Il sistema nazionale tedesco di controllo treni PZB / LZB resterà comunque disponibile in fallback.


La Germania inoltre dispone di numerose strutture per le prove dei componenti ETCS, in termini di compatibilità, verifiche sulla sicurezza, potenziale di incremento della capacità di linea, risparmio energetico e riduzione del rumore. Il Centro Aerospaziale Tedesco dispone infatti di un laboratorio indipendente ETCS, il centro sperimentale di Wegberg-Wildenrath offre un circuito per prove di mezzi dotati di ETCS, e sulla linea Berlino-Frankfurt am Oder si stanno facendo esperienze operative con il sistema ETCS L1 LS.


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