| ERTMS | |
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| European Rail Traffic Management System | |
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| Fondazione | 1998/1999 |
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L'ERTMS o, più precisamente, l'ERTMS/ETCS (EuropeanRailTrafficManagementSystem/EuropeanTrainControlSystem) è un sistema di gestione, controllo e protezione deltraffico ferroviario e relativo segnalamento a bordo, progettato allo scopo di sostituire i molteplici, e tra loro incompatibili,sistemi di circolazione e sicurezza delle varie ferrovieeuropee allo scopo di garantire l'interoperabilità deitreni soprattutto sulle nuovereti ferroviarie ad alta velocità.
Le varie ferrovie europee, nate in un contesto storico-politico differente da quello odierno e al servizio di interessi nazionali o imprenditoriali a volte contrapposti, si trovarono con il passare del tempo ad avere molto poco di comune, poco più che loscartamento di 1435 mm. Le differenze, notevoli, includevano differenti sistemi di trazione, di alimentazione elettrica, diversisistemi di accoppiamento e repulsione, diversi impianti di segnalamento e di controllo del traffico e molto spesso incompatibili tra loro. Con l'avvento dell'integrazione europea venne a definirsi la sempre più cogente necessità di stabilire delle norme progettuali comuni che permettessero ai singoli vettori deltrasporto ferroviario la libera circolazione in tutte le reti ferroviarie dei Paesi aderenti.
Le decisioni per studiare l'unificazione furono concordate in una riunione deiministri dei trasporti dei paesi aderenti tenutasi alla fine del1989; l'obiettivo era quello di ottenere l'interoperabilità dei vettori e ciò venne definito nei suoi requisiti essenziali da un gruppo di esperti ferroviari, inquadrati nelGruppo di studioUIC-ERRI-s 1069; due anni dopo l'UIC e un pool di industrie ferroviarie (UNISIG) stabilirono le linee operative sviluppando il progetto unificato per un cruscotto di bordo (Eurocab), e un sistema di trasmissione dati terra-treno: quello discontinuo venne denominatoEurobalise e quello continuoEuroradio: il primo in seguito divenne l'ETCS di 1º livello e il secondo l'ETCS di 2º livello.[1] Il sistemaERTMS/ETCS venne sviluppato, in relazione al progetto comune definitoEuropean Rail Traffic Management System, dalGruppo europeo di utilizzatori costituito nel1995 dalleferrovie francesi,tedesche editaliane che iniziarono la fase sperimentale ed attuativa; ad esse successivamente si aggiunsero leferrovie spagnole,britanniche eolandesi. Il tutto è stato definito dalConsiglio dell'Unione europea con la direttiva 96/48/EC del 23 luglio1996 che ha stabilito le condizioni per l'interoperabilità del sistema ferroviario adalta velocità e le linee guida per le specifiche tecniche relative.
Nel2001 è stata adottata una nuova direttiva, la 2001/16/EC, che ha esteso l'interoperabilità anche alle reti ferroviarie convenzionali definendo leSpecifiche tecniche di interoperabilità (STI) per loSCC, ilSistema di Comando e Controllo. Nel2004 è stata istituita l'ERA (Agenzia Ferroviaria Europea) conlo scopo di contribuire, per gli aspetti tecnici, all'implementazione della legislazione comunitaria per il miglioramento della posizione competitiva del settore ferroviario, aumentando il livello di interoperabilità e sviluppando un approccio comune alla sicurezza del sistema ferroviario europeo.[2]
Anche altri paesi, come l'Ungheria, hanno iniziato ad adeguarsi; nella versione ETCS di 1º livello, venne attrezzata la linea traBudapest eHegyeshalom. Il primo sistema ERTMS/ETCS di 2º livello invece venne installato sullaRoma-Napoli, aperta nel2005. La previsione è quella di giungere all'installazione del sistema, per giungere all'interoperabilità piena, sulla rete deiCorridoi TEN individuati in sede europea.
Prima della definizione concordata delsistema ERTMS/ETCS nelle varie ferrovie degli stati europei erano stati implementati svariati sistemi di controllo della sicurezza della circolazione ferroviaria basati su differenti concezioni di principio. InItalia leFS avevano sviluppato il sistema diblocco automatico a correnti fisse, poi quello a correnti codificate (BAcc) basando la sicurezza di marcia sul riconoscimento da parte del macchinista degli aspetti dei codici che ripetevano con congruo anticipo l'aspetto dei segnali fissi di terra. Il mancato riconoscimento o il mancato rallentamento di marcia in tempo utile provocava l'arresto rapido del treno. InGermania si era sviluppato il sistema INDUSI con boe induttive di trasmissione a bordo poste in punti prefissi delbinario; sistemi di controllo e frenatura automatica rendevano sicuro il sistema, ma è evidente che la circolazione di locomotive tra le due reti, italiana e tedesca era del tutto incompatibile a meno di attrezzarle con ambedue i sistemi. Altre reti adottavano altrettanti differenti sistemi comeASFA/LZB inSpagna, AWS inGran Bretagna ed altri ancora al punto che si contavano circa 20 sistemi differenti.[3] Tale situazione obbligava i treni atti alla circolazione internazionale a montare a bordo diverse apparecchiature in grado di funzionare ciascuna con il sistema della rete in cui circolava con un'enorme complicazione tecnica, costi elevati e necessità di macchinisti in possesso di svariate abilitazioni alla condotta; un esempio illuminante in tal senso erano i treniTGVThalys i cui costi di produzione risultavano molto più elevati dei TGVclassici. Anche se i sistemi utilizzati erano differenti tutte le tecnologie implementate si basavano su due sottosistemi essenziali: ATP, ovveroAutomatic Train Protection, e ATC ossiaAutomatic Train Control[4].
Il sistema ERTMS/ETCS è costituito da differenti equipaggiamenti che hanno lo scopo di integrare le due funzioni suddette ed è caratterizzato da tre diversi livelli funzionali: 1º, 2º e 3º. La definizione del livello dipende da come la linea è equipaggiata ed il modo in cui le informazioni sono trasmesse tra treno e posti di controllo.
Nell'ETCS di 1º livello l'autorizzazione al movimento e le corrispondenti informazioni sul percorso vengono trasmesse al treno e visualizzate in cabina almacchinista (cab signalling) in modo discontinuo mediante boe che realizzano l'autolocalizzazione del treno e trasmettono ad esso la condizione di via. Il tutto può essere integrato da un'ulteriore serie di punti trasmittenti che forniscono in modo continuo le informazioni al treno e i relativi dati di controllo di marcia e posizionamento; il sistema può anche essere integrato con ilGSM-R. Il sistema ECTS di 2º livello permette la gestione del distanziamento dei treni, anziché con le boe, tramite un sistema trasmittente a terra e un posto centrale (Radio Block Center) che, conoscendo lo stato della linea e degli altri treni, invia in continuità, tramite un collegamento GSM-R, informazioni ai treni relative all'autorizzazione all'avanzamento; questi possono così determinare il proprio profilo di velocità anche in base alle proprie caratteristiche di peso e frenatura.Il sistema interviene tempestivamente ad ogni possibile rischio per la sicurezza.
Un rotabile attrezzato di apparecchiature ERTMS/ETCS (EuroCab) può operare su ogni linea ETCS senza particolari restrizioni tecniche. Questo innovativo sistema ha come obiettivi principali la massimizzazione delle prestazioni delle linee ferroviarie, sia quelle adalta velocità, che quelle di massimo interesse commerciale per realizzare l'interoperabilità dei vettori sulle diverse reti europee.[5]
Il sistema è stato sviluppato in collaborazione traAlstom,Thales,Invensys,Ansaldo Signal,Siemens eBombardier.
Quando un rotabile con ETCS percorre una tratta non-ETCS si definisce a livello 0. In tale situazione il treno percorrerà la linea osservando isegnali fissi e rispettando le normali disposizioni di esercizio in vigore. Nel caso in cui i regolamenti e le norme di esercizio abbiano differenti significati sarà possibile solo la circolazione con macchinisti abilitati dalla rete locale.
ETCS di 1 livello è un tipo di segnalazione a bordo (cab signalling system) che può essere aggiunto al sistema di segnalamento tradizionale esistente nella linea integrandolo con boe induttive (Eurobalise) e lasciando in funzione i segnali tradizionali esistenti a terra per la circolazione dei convogli tradizionali. Le boe fisse trasmittenti (Eurobalise) ripeteranno codificandoli opportunamente gli aspetti e le informazioni fornite dai segnali fissi di linea e forniranno alle apparecchiature di bordo del treno le necessarie autorizzazioni al movimento. Ilcomputer di bordo dei rotabili attrezzati elaborerà le velocità massime e le curve di frenatura in base ai dati recepiti. Dato che il treno ottiene le informazioni necessarie dalle boe a terra è necessario che le impegni passandovi sopra per poter ottenere le necessarie autorizzazioni per i successivi movimenti. Le informazioni relative all'integrità del convoglio e il suo posizionamento vengono rilevate tramite i circuiti di binario. Mediante l'installazione diEurobalises aggiuntive (Euroloop) tra un segnale di inizio tratta e uno di uscita è possibile ottenere una trasmissione abbastanza continua di informazioni. Le informazioni possono essere trasmesse per via induttiva al passaggio del locomotore o per via radio.
Il sistema permette l'attrezzaggio di linee a segnalamento tradizionale e la coesistenza dei due tipi di traffico, quello nazionale e quello interoperabile.[6] Leferrovie italiane hanno in corso iniziative per rendere compatibile con il ETCS di 1º livello il sistemaSCMT in corso di installazione su buona parte dellarete ferroviaria nazionale.
ETCS di 2 livello è un sistema di segnalazione e protezione del treno basato su una trasmissione radio didati digitali. Nella cabina di guida su apposito pannello vengono visualizzate direttamente le informazioni relative alla via e le autorizzazioni al movimento dei treni. Le esatte posizioni dei treni, la direzione di marcia assieme a tutte le altre necessarie informazioni vengono trasmesse automaticamente al Radio Block Centre (RBC) a intervalli determinati. Il movimento dei treni è così monitorato in continuità per mezzo dei radio block centre.
L'autorizzazione al movimento viene trasmessa al veicolo in continuità viaGSM-R assieme a tutte le informazioni relative alla linea come rallentamenti o velocità massima. Le boe Eurobalises in questo livello 2 vengono ad assumere soltanto la funzione di sensori di posizione e di riferimento con funzione di controllo e correzione eventuale di posizionamento del treno sulla linea. Il computer di bordo provvede ad elaborare in continuità i dati trasferiti e le massime velocità permesse punto per punto.
Il sistema risulta meno oneroso rispetto ad altri in quanto scompare la necessità dei circuiti di binario codificati in grado di trasmettere informazioni a bordo dei treni, dei segnali fissi luminosi e quanto ad essi connesso. Le boe di linea sono di tipo semplice passivo e servono esclusivamente come sensori di certificazione del posizionamento del treno. Per contro è richiesta la presenza di un certo numero diStazioni Radio Base BTS per garantire un regolare flusso di dati tra terra e treno. Il sistema in totale automatismo interviene in caso di qualunque azione che pregiudichi la sicurezza della circolazione ferroviaria.[7] Ad integrazione del tutto sono presenti anche punti di rilevamento termico che trasmettono segnali di controllo ed allarme in caso di riscaldamento anomalo diboccole ecuscinetti delleruote dei treni.
Il sistema permette la circolazione, sullelinee ferroviarie attrezzate con ETCS di 2º livello solo ai rotabili attrezzati con ETCS-2º e GSM-R, mentre ne esclude i mezzi tradizionali in grado di circolare mediante segnalamento a terra. Tali rotabili tuttavia sono in grado di circolare su tutte le linee attrezzate con apparecchiature di livello inferiore.
Il livello 3 è ancora allo stadio di studio. Sono infatti ancora da determinare alcuni aspetti relativi alla sicurezza dei treni. Di massima il sistema prevede l'eliminazione di molte apparecchiature di terra affidando sia la localizzazione che ilcontrollo di integrità dei convogli ad appositi apparati trasmittenti di bordo che dialogano in continuità con ilposto centrale di elaborazione e controllo dei dati relativi alla marcia dei treni sulla tratta. Inoltre supera il concetto disezione fissa di blocco introducendo quello disezione di blocco dinamica modellata non sullo spaziofisico predeterminato ma creata in funzione delle esigenze della circolazione e delle possibilità offerte dal sistema radiotrasmittente.L'ulteriore sviluppo del livello 3, con l'integrazione delle nuove tecnologie di comunicazione digitali senza fili nei sistemi di controllo dinamico del traffico sulle reti ferroviarie, è supportata anche dal Programma d'innovazione 2 dell'Impresa comune Shift2Rail[8].
IlRadio Block Centre, (acronimo RBC) è il componente basilare dello ETCS di 2º livello: è posto infatti in un apposito posto centrale dal quale tramite ilSistema di Comando e Controllo viene tenuta sotto controllo e gestita la circolazione dei treni. Mediante la trasmissione via radio con sistemaGSM-R dedicato a 900 MHz ciascuntreno riceve tutti i parametri da rispettare come velocità, vincoli relativi al percorso, possibili rallentamenti temporanei e quant'altro sia necessario a mantenere il corretto distanziamento tra i treni in circolazione. Contemporaneamente lo stesso RBC raccoglie le informazioni inviate dai treni. Tutto l'insieme delle informazioni relative al posizionamento dei convogli sulla tratta ferroviaria e alle infrastrutture permette di trasmettere al treno direttamente in cabina al sottosistema di bordoEVC (European Vital Computer) la cosiddettaAutorizzazione al movimento concessa dal sistema, cioè la libertà di circolazione rispetto al punto in cui iniziano le condizioni restrittive. Le informazioni che arrivano dal Radio Block Centre elaborate vengono visualizzate dallo schermo sul cruscotto dellalocomotiva, (DMI) che indicherà la velocitàobiettivo, la distanza libera avanti e una serie di informazioni tra cui la velocità massima consentita.
Le trasmissioni su rete aperta sono vulnerabili rispetto ad accessi non autorizzati. Al fine di garantire l'integrità e l'autenticità dei messaggi ricevuti ed inviati vengono utilizzate tecniche crittografiche a chiave segreta. Lo standard UNISIG Subset-137[9][10] specifica le modalità di gestioneon-line delle chiavi per applicazioni ERTMS/ETCS.
La necessità di garantire in tempi accettabili l'interoperabilità ha spinto la maggior parte dei paesi europei ad adottare il sistema;alcuni paesi dell'est-europeo e l'Austria hanno iniziato presto l'attivazione dell'ETCS di 1º livello sulle linee convenzionali; altre come Italia, Germania, Paesi Bassi, Francia, Gran Bretagna e Svizzera hanno optato per la realizzazione di ETCS di 2º livello su buona parte delle lineeAV.[senza fonte]
Arrivate in ritardo per quanto riguarda il completamento di una rete funzionale adalta velocità, leferrovie italiane per contro sono state le prime in Europa ad avere scelto per le proprie tratte AV/AC il sistema ERTMS più avanzato, quello di 2º livello. La prima linea ad essere completata è stata laferrovia ad alta velocità Roma-Napoli. Successivamente il sistema è stato applicato alle linee dedicate all'alta velocitàTorino-Milano,Milano-Bologna,Milano-Brescia eBologna-Firenze (compresa la stazione e il passante sotterraneo di Bologna). Resta da operare l'adeguamento della prima linea veloce, laferroviaDirettissima Firenze-Roma, la cui implementazione è prevista entro il 2025[11]. Nel giugno 2022 ilgestore dell'infrastrutturaRete Ferroviaria Italiana (gruppoFerrovie dello Stato Italiane) si è aggiudicata, per un importo di 2,7 miliardi di euro, la gara d’appalto multitecnologica per la progettazione e la realizzazione su tutto il territorio nazionale dell’ERTMS (sempre di livello 2), che interesserà un totale di circa 4.220 km in tutto il territorio nazionale.
Nel 2022 è stato approvato ilpiano ERTMs Accelerato che prevede la progressiva copertura della rete nazionale ERTMS entro il 2036 con contemporanea dismissione del sistema SCMT a partire dal 2024
Le nuove linee AV/AC, sulle quali è stato attivato il sistema ERTMS/ETCS di 2º livello, sono state rese atte allabanalizzazione, cioè alla marcia, indifferentemente, a destra, a sinistra o anche parallela dei convogli. Il percorso è privo disegnali luminosi del tipo tradizionale a terra (ad eccezione dei segnali di confine) e di blocco elettrico a correnti codificate, ed al suo posto è stato attivato un sistema diblocco radio che assicura il controllo dei treni mediante uncontinuum di informazioni scambiate tra i treni e un posto centrale RBC mediante boe "Eurobalise" e GSM-R. L'esercizio della linea e dei suoi parametri avviene in telecomando tramite ilSistema di Comando e Controllo. Le sezioni di blocco sono di lunghezza fissa di 1800m , sono individuate da apposite boe e segnalate mediante una segnaletica rifrangente di inizio e fine sezione. La segnaletica è posta anche a protezione deiposti di servizio (PdS) siano essiposti di movimento,posti di comunicazione obivi. Tali segnali sono del tipoimperativo, cioè impongono l'arresto del treno a meno che abbia un'autorizzazione al movimento (MA). Alcuni binari da cui ha inizio la corsa di un treno (Start on Mission) attrezzato con la tecnologia ERTMS/ETCS sono muniti di un ulteriore segnale a tabella rettangolare rifrangente con la scrittaSTART, posta in corrispondenza con un Punto Informativo (PI) collegato con il Radio Block Centre. In tale punto il sistema riceve la posizione del treno (Position Report), informazione fondamentale perché il RBC possa concedere autorizzazioni al movimento per l'inizio della corsa.
Gli unici punti delle linee AV/AC muniti di segnali luminosi tradizionali a lato sono quelli diconfine, cioè i punti di interconnessione con lelinee tradizionali, nelle quali il sistema ERTMS non è presente: in tali punti i treni commutano tra l'uso del sistema ERTMS e la circolazione conSCMT e/o con il riconoscimento a vista dei segnali.
Lo stesso argomento in dettaglio:Segnalamento ferroviario in Italia § Segnali per linee ad Alta Capacità / Alta Velocità (AC/AV).
I treni, per potersi avviare in linea, ricevono dei messaggi elettronici visualizzati a bordo sul cruscotto delDMI denominatiautorizzazione al movimento (MA).Queste possono essere di 3 tipi:
Solo il primo caso permette altreno la marcia alla velocità piena ma sempre imposta dalla MA (univoco per quel treno), sul cruscotto DMI di Bordo treno vengono visualizzate tutte le indicazioni relative e la marcia si svolge sotto la piena supervisione del blocco radio. Nel secondo caso, il treno non supererà la velocità di 30 km/h. Nel terzo caso il treno, a seconda dell'opportunità, non supererà la velocità di 30 km/h o 50 km/h arrestandosi al successivo segnale fisso, ovvero segnale imperativo di fine sezione/di protezione/di confine/di posto di esodo, in quanto la circolazione treni avviene incondizioni degradate, cioè inoverride del cruscotto DMI prescritta dalDirigente Centrale Operativo ed operata dalmacchinista. La trasmissione delle prescrizioni avverrà mediante moduli M.40 TELEC/1 e TELEC/2 (BLOCCO RADIO) e comunque con comunicazioni registrate verbali (se debitamente autorizzate) o scritte.
Quando il treno proviene da un tratto di linea, o stazione, della linea tradizionale, esistono delle località di servizio denominateinterconnessioni che consentono ai treni attrezzati di immettersi sulla linea AV ERTMS/ETCS L2 a determinate condizioni, da cui dipende la disposizione a via libera del segnale. Le condizioni sono:c-con consenso connessione (treno connesso con RBC),consenso immissione DCO,predisposizione dell'itinerario,libertà della sezione di blocco a valleesistenza dell'MA.In questa località di transizione tra i due regimi di esercizio il macchinista disinserisce la funzione SCMT oripetizione segnali e verifica il passaggio daETCS Livello 0 aETCS Livello 2 e l'attivazione dellaicona difull supervision; avvenuto questo la marcia avverrà rispettando l'indicazione di velocità indicata dal cruscotto DMI e il punto obiettivo a cui raggiungerla. Le operazioni di cambio RBC avverranno automaticamente assieme a tutte quelle relative al cambio difase dellalinea elettrica a 25 kV (ogni 12 km). Tutti i segnali a terra non avranno alcun significato nella marcia infull supervision mentre lo riprenderanno in caso anomalo di circolazione degradata. Al termine della tratta, al rientro nellalinea tradizionale, il macchinista ripeterà le operazioni iniziali all'inverso riattivando i sistemi classici di controllo della marcia.
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