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Progetto ATO

Con l’avanzare delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione, il sistema ATO (Automatic Train Operation) si è affermato come una tecnologia innovativa per ottimizzare l’efficienza operativa del traffico ferroviario. Questo sistema consente di automatizzare in tempo reale decisioni relative a comandi di accelerazione, coasting e frenatura.

Il progetto ERTMS/ATO Grade of Automation 4 della Direzione di Ricerca e Sviluppo di RFI si concentra sulla progettazione di un sistema ATO integrato con lo standard ERTMS/ETCS (European Rail Traffic Management System/European Train Control System) per le linee ad Alta Velocità (AV).Quest’ultimo garantisce la sicurezza della marcia, tramite il comando della frenatura di emergenza, mentre il sistema ATO ottimizza le performance di guida.

L’obiettivo è incrementare il livello di automazione dei sistemi di segnalamento nazionali, migliorandone prestazioni e affidabilità. Il sistema ERTMS/ATO è stato implementato per l’applicazione specifica del prototipo di veicolo ispettivo TINO (Train INspection Of railway lines) di Ricerca e Sviluppo di RFI.

Il sistema ATO progettato da RFI sarà in grado di realizzare un controllo remoto della guida e delle funzioni ATO vitali per la gestione di scenari degradati e di manovra sulla linea ferroviaria.

Il lavoro si avvale di strategie di co-progettazione e di un approccio interdisciplinare in modo da facilitare il co-design e la sinergia tra team con competenze diversificate messe in campo da enti di ricerca e accademici dislocati sul territorio italiano.

Il sistema ATO è costituito da due sottosistemi: quello installato a bordo (ATO-OB) e la componente di terra (ATO-TS). Quest’ultima ha il compito di gestire e trasmettere dati essenziali per l’operatività autonoma del veicolo e il sistema di bordo elabora i dati ricevuti da terra e produce comandi di marcia ottimizzati. La supervisione della sicurezza è garantita dall’ETCS, che interviene automaticamente in caso di anomalie o situazioni critiche.

Attraverso il lavoro della funzione Ricerca e Sviluppo di RFI e di una serie di test di collaudo del prototipo in ambiente controllato, il progetto ha raggiunto il TRL 6 e sta avanzando verso TRL 7 grazie alle prove effettuate nel Circuito Dinamico di Bologna San Donato di RFI.

 

 

Vista dell’interfaccia operatore ATO (funzioni treno) che include ad esempio: focus sui prossimi punti significativi della linea, dati di telemetria ricevuti dal bordo, comandi di guida remota, messaggi di testo

 

 

SIPAC / Protezione Interruzioni

SIPAC (Sistema Integrato per la Protezione Automatica dei Cantieri) è un sistema SIL-4 progettato per garantire la protezione tecnologica dei binari durante le attività di manutenzione nelle Località di Servizio gestite da Apparati Centrali a logica computerizzata in esercizio su linee ferroviarie tradizionali dotate di segnalamento luminoso laterale (ACCM).

Protezione Interruzioni è l’analogo Sistema SIL-4 progettato per garantire analoga protezione alle attività di manutenzione sulle linee a semplice binario gestite da ACEI in esercizio su linee ferroviarie tradizionali dotate di segnalamento luminoso laterale e supervisione tramite CTC.

Il sistema assicura condizioni di sicurezza rispetto alla circolazione dei treni, alle manovre e ai mezzi d’opera, estendendo la protezione non solo al binario interessato dagli interventi ma anche a quelli adiacenti, così da coprire l’intero ambito operativo. 

La funzione Ricerca e Sviluppo di RFI ha curato la progettazione, l’ingegnerizzazione e lo sviluppo dell’IMR (Interfaccia Mobile Remota), un sottosistema che acquisisce in modo sicuro lo stato delle condizioni di sicurezza e dei relè degli impianti ACEI o delle piattaforme ACC/ACCM. Le informazioni così raccolte vengono elaborate e rese disponibili su un tablet commerciale, attraverso il quale il personale può verificare lo stato dell’impianto e impartire i comandi previsti dal SIPAC. L’accesso e la consultazione avvengono secondo criteri rigorosi sia in termini di safety sia di security.

La funzione principale dell’IMR è quella di sostituire i tradizionali metodi di protezione basati sull’avvistamento con una soluzione tecnologica capace di monitorare e proteggere il binario interessato dall’attività di manutenzione e quelli adiacenti dai treni, manovre e mezzi d’opera. Tale approccio risponde alle prescrizioni dell’Agenzia Nazionale per la Sicurezza delle Ferrovie e delle Infrastrutture Stradali e Autostradali (ANSFISA), oltre a facilitare la gestione delle interruzioni di linea secondo quanto stabilito dall’articolo 11 dell’IPC (Istruzione per la Protezione dei Cantieri) e dall’articolo 18 del RCT (Regolamento per la Circolazione dei Treni).

La compatibilità con apparati provenienti da diversi fornitori di RFI rende l’IMR utilizzabile in un’ampia varietà di impianti. La visualizzazione dello stato dell’impianto su un dispositivo commerciale, anche quando si opera su reti non dedicate, è resa possibile da un sistema e da un metodo appositamente sviluppati per assicurare la trasmissione protetta delle informazioni.

Tra i principali benefici offerti da SIPAC e dall’IMR si evidenziano la riduzione dell’interferenza con la circolazione ferroviaria rispetto alle procedure tradizionali, l’eliminazione della gestione cartacea e una diminuzione significativa del rischio di errore umano. Questi fattori contribuiscono a migliorare la continuità operativa e la sicurezza durante le attività di manutenzione.

Il piano di progetto prevede cinque attività di sperimentazione per SIPAC, ciascuna collocata in una sede selezionata in rappresentanza dei diversi fornitori ACC/ACCM: le località individuate sono Imperia per la Direzione Operativa Infrastrutture Territorali (DOIT) di Genova, Pesaro per la DOIT di Ancona, Bussoleno per la DOIT di Torino, Ronchi Nord per la DOIT di Trieste e San Marcellino per la DOIT di Napoli, e un sito di sperimentazione per Protezione Interruzioni, nella tratta Poggibonsi-Badesse della linea Empoli-Siena.

EVC: European Vital Computer

Il progetto EVC (European Vital Computer) è un'iniziativa di ricerca promossa dalla struttura Sviluppo Sistemi in collaborazione con diverse università italiane. L'obiettivo principale del progetto è sviluppare un sottosistema di bordo che sia conforme alle specifiche della Baseline 3 (e futura evoluzione in Baseline 4) un insieme di requisiti tecnici stabiliti per garantire l'interoperabilità e la sicurezza nei sistemi ferroviari.

Il software EVC viene validato attraverso una serie di test automatici, eseguiti in conformità con le specifiche del Subset 076. Questi test sono condotti sia in ambiente host che su target, all'interno di un laboratorio appositamente configurato secondo le linee guida del Subset 094. Questo approccio consente di garantire che il sistema sviluppato soddisfi gli standard di sicurezza e di prestazioni richiesti, assicurando così la corretta integrazione del sottosistema EVC nei treni e nel sistema ferroviario complessivo.

L’interesse del gruppo FS verso l’attuazione di un piano strategico ERTMS motiva l’acquisizione di competenze interne sul ciclo di sviluppo e validazione di sistemi di bordo ETCS.

Inoltre, nel corso delle attività progettuali è emersa una specifica esigenza operativa, ovvero equipaggiare le locomotive di manovra di Rete Ferroviaria Italiana, distribuite sull’intero territorio nazionale, con un sistema di segnalamento in grado di garantire la protezione della marcia anche durante le operazioni di manovra negli scali merci. Proprio all’interno del progetto di sviluppo dell’EVC è stata quindi individuata l’opportunità di esplorare una soluzione ridimensionata nelle funzionalità, progettata specificamente per le esigenze delle locomotive di manovra. L’obiettivo è mantenere le funzioni essenziali per la protezione della marcia, riducendo al tempo stesso complessità, ingombri e costi di implementazione differenti da quelli comunemente progettati per treni e locomotive di linea.

In questo modo, l’attività della funzione Ricerca e Sviluppo non solo contribuisce all’evoluzione delle tecnologie di segnalamento ferroviario ma consente anche di rispondere in modo mirato a una necessità concreta dell’infrastruttura.

Circuito di Binario ad Audiofrequenza

Il sistema Circuito di Binario ad Audiofrequenza nasce per rispondere a specifiche esigenze operative del settore ferroviario. L’obiettivo principale è la realizzazione di un prodotto standard e versatile, pensato per essere utilizzato sia nelle stazioni sia lungo le linee ferroviarie, in linea con il Piano Nazionale ERTMS. Questo prodotto mira, in primo luogo, a eliminare completamente i giunti meccanici delle rotaie, contribuendo così a ottimizzare la conformazione dei piazzali delle stazioni. Inoltre, consente di migliorare l’efficienza del piano industriale, adottando un’unica tipologia di circuito di binario favorendo economie di scala e semplificando le attività di manutenzione e riducendo la necessità di parti di ricambio.

Tra le caratteristiche più rilevanti, va sottolineato l’impiego di un circuito accordatore a larga banda tra binario e controllore di ente, che permette di minimizzare le tarature in campo, risolvendo un problema critico riscontrato nei sistemi attualmente installati sugli impianti RFI. Il prodotto è progettato per essere perfettamente interoperabile con qualsiasi apparato ACC, avvalendosi del protocollo standard RFI, e dispone inoltre di un’interfaccia integrata per il collegamento diretto con dispositivi ACEI.

Il sistema è autoconsistente e può essere commercializzato a livello europeo, ad esempio tramite l’interfaccia EULYNX, garantendo una piena compatibilità con le infrastrutture europee.

Per quanto riguarda lo stato di avanzamento del progetto, la tecnologia è già stata testata in campo sul Circuito Dinamico di Bologna San Donato di RFI, dimostrando la sua efficacia e la sua affidabilità in condizioni operative reali.

Strumento di progettazione SCMT (TPS 3.0)

Nel contesto della progettazione degli impianti, RFI utilizza uno specifico strumento che consente di calcolare tutte le tavole SCMT e di generare la configurazione delle boe e degli encoder relativi a fornitori specifici. Tuttavia, è importante sottolineare che questo tool non è più manutenuto dal fornitore, il che comporta l’impossibilità di supportare nuove disposizioni attraverso lo strumento in questione. Il funzionamento del sistema si basa su doppie catene di generazione o su  generazioni inverse, e su attività di test, le quali, integrate a un macro-processo che include anche fasi manuali, concorrono alla certificazione SIL4 dello strumento.

Il progetto Strumento di progettazione SCMT, noto come TPS (Tool Progettazione SCMT), nasce con l’obiettivo di soddisfare le richieste di RFI, sviluppando una soluzione internalizzata che, in una prima fase, sia in grado di coprire tutte le funzionalità offerte dall’attuale strumento. In prospettiva futura, il TPS dovrà inoltre estendere le proprie capacità per interfacciarsi con fornitori diversi. L’intento è quello di rimanere il più possibile aderenti al macro-processo consolidato.

La progettazione e gli sviluppi del tool seguono l’approccio delle metodologie Model Driven Engineering (MDE). MDE è una metodologia di sviluppo software che si focalizza sulla creazione di modelli per astrarre concetti di computazione o tecnicismi algoritmici e concentrarsi sugli aspetti caratterizzanti il dominio di interesse. I principali benefici di tale metodologia sono: incremento della produttività, massimizzazione della compatibilità tra i sistemi, semplificazione del processo di progettazione.

La soluzione ad oggi realizzata è basata sullo sviluppo di 5 macro processi coordinati e ingaggiati mediante una GUI utente:

  • Redazione PS/BD (autocad): mediante lo strumento AUTOCAD ed una opportuna libreria di simboli sviluppata per il contesto applicativo il progettista qualificato SCMT può effettuare la rappresentazione dell’impianto da attrezzare;
  • Parsing PS/BD: analisi automatica del progetto autocad al fine di poter rappresentare in un formato più strutturato tutte le informazioni contenute nel file DXF. In questa fase, inoltre, vengono fatti controlli di consistenza sull’elaborato dell’utente;
  • Calcolo variabili telegrammi: in tale fase si effettuano tutti i calcoli delle variabili caratterizzanti il contesto SCMT gestendo le diverse casistiche impiantistiche:
  • Generazione automatica tavole applicativo: a partire dai dati calcolati precedentemente si effettua una generazione automatica di file DXF (autocad) o excel contenenti le variabili e le grandezze calcolate. In tale fase vengono anche aggiunte le informazioni del cartiglio di tutti gli elaborati;
  • Generazione file configurazione boe ed encoder: in base alla specifica tipologia di hardware utilizzata dal fornitore per l’attrezzaggio dell’impianto si generano i file di configurazione di boe ed encoder per programmare tali enti.

L’intera architettura prevede generazioni in doppio canale conformi ai principi della software diversity ai fini della certificazione dello strumento.

 

 Flusso di processo del TPS

Figura 1 - Flusso di processo del TPS

GUI utente TPS

Figura 2 - GUI utente del TPS