Treno Metropolitano Innovativo
Renzo Emili
EVOLUZIONE DEL TRENO METROPOLITANO
ATTUALE SCHEMA DEL “TRENO METROPOLITANO”
Il TRENO METROPOLITANO (successivamente denominato anche Treno suburbano) è stato introdotto in Italia dalle Ferrovie dello Stato nei primi anni 90 a seguito dei Contratti di Servizio stipulati con le Regioni e i Comuni per il potenziamento del trasporto locale su ferro, orientato soprattutto alla domanda generata dal crescente pendolarismo.
Treno per trasporto locale ATR220.
Costruttore: Pesa Bydgoszcz (Polonia)
Costruttore: Pesa Bydgoszcz (Polonia)
questi costosi e raramente provvisti del numero di stalli sufficienti a raccogliere tutta la domanda giornaliera, con la conseguenza di generare il fenomeno della “sosta di fortuna” a cui si associano spesso situazioni di degrado e insicurezza.
In questo schema i rotabili, per quanto evoluti sotto il profilo del servizio metropolitano da compiere, continuano ad essere di concezione prettamente ferroviaria, con masse, sagome e caratteristiche tecniche che ne
In questo schema i rotabili, per quanto evoluti sotto il profilo del servizio metropolitano da compiere, continuano ad essere di concezione prettamente ferroviaria, con masse, sagome e caratteristiche tecniche che ne
Treno a due piani per trasporto locale TAF (Treno Alta Frequentazione).
Costruttore: Consorzio Ansaldobreda, ABB, Firema
Costruttore: Consorzio Ansaldobreda, ABB, Firema
Questa circostanza consente di immaginare nuove soluzioni e prospettive di sviluppo per il Trasporto Ferroviario Metropolitano!
LA TRASFORMAZIONE DELLO
SCHEMA DEL “TRENO
METROPOLITANO”
Si rende infatti possibile ovviare agli inconvenienti sistemici dell’attuale schema trasportistico sopra esposto, ribaltandone il principio fondatore con uno nuovo:
“In mancanza delle risorse economiche per costruire nuove infrastrutture si deve utilizzare al meglio tutto quello che è già esistente”
La nuova situazione renderebbe infatti possibile riconvertire il sistema di trasporto ferroviario locale portandolo direttamente ad attingere l’utenza nei
baricentri di origine/ destinazione, consentendo una totale riorganizzazione tecnico/gestionale dello schema del trasporto locale:
1) Adozione di rotabili più leggeri aventi caratteristiche ferrotranviarie in grado di circolare anche in ambiente urbano;
2) Riduzione delle dimensioni dei parcheggi di scambio potendo accedere direttamente ai baricentri dei bacini d’utenza;
3) Moltiplicare i punti di accesso al sistema sostituendo la “Stazione” con una molteplicità di “Fermate”;
4) Adozione di schemi gestionali
modello Karlsruhe.
2) Riduzione delle dimensioni dei parcheggi di scambio potendo accedere direttamente ai baricentri dei bacini d’utenza;
3) Moltiplicare i punti di accesso al sistema sostituendo la “Stazione” con una molteplicità di “Fermate”;
4) Adozione di schemi gestionali
modello Karlsruhe.
Con questo tipo di approccio nasce in Germania, e poi prende piede in molti paesi europei, l’idea del TRAM-TRENO e del quale si riferisce più in dettaglio in altre parti di questo sito.
Per il collegamento con la pagina tram-treno cliccare
Sono note le problematiche di ordine normativo, tecnico e gestionale di cui è costellata in Italia la strada del Tram-Treno (delle quali pure si darà conto in altre parti del presente sito).
Tram-Treno di Kassel (Germania)
Tram-Treno di Kassel (Germania) all’interno della stazione ferroviaria mentre esegue la fermata prima di immettersi nella rete tranviaria della città tramite un raccordo sotterraneo.
UN NUOVO SCHEMA PER IL “TRENO METROPOLITANO “
“Le nuove infrastrutture di tipo ferroviario costano molto e sono difficili da realizzare. I treni regionali in esercizio sono vecchi, lenti, obsoleti.
Nuovi treni di tipo metropolitano assicurerebbero un servizio più veloce e una cadenza di transito più consona a un servizio simile a una metropolitana.
Naturalmente servirebbero rotabili in grado di sviluppare forti accelerazioni e frenate, che consentano minori tempi di salita e di discesa con l’adozione del pianale ribassato e ampie porte d’accesso, di potenza adeguata per raggiungere velocità di 80-100 km/h”.
Sono di questo genere i ricorrenti discorsi degli Amministratori degli Enti Locali che si ascoltano da qualche anno nei convegni sui trasporti regionali e metropolitani.
Si coglie in queste motivazioni il senso di una indistinta insoddisfazione, come rivolta ad una potenzialità che pur esistendo manca ancora di dispiegarsi.
Nuovi treni di tipo metropolitano assicurerebbero un servizio più veloce e una cadenza di transito più consona a un servizio simile a una metropolitana.
Naturalmente servirebbero rotabili in grado di sviluppare forti accelerazioni e frenate, che consentano minori tempi di salita e di discesa con l’adozione del pianale ribassato e ampie porte d’accesso, di potenza adeguata per raggiungere velocità di 80-100 km/h”.
Sono di questo genere i ricorrenti discorsi degli Amministratori degli Enti Locali che si ascoltano da qualche anno nei convegni sui trasporti regionali e metropolitani.
Si coglie in queste motivazioni il senso di una indistinta insoddisfazione, come rivolta ad una potenzialità che pur esistendo manca ancora di dispiegarsi.
Infatti comunque si giri la questione, l’ottica con la quale vengono viste queste problematiche è sempre stata gioco forza quella tradizionale del TRENO (sia pure metropolitano); con tutte le limitazioni di questa modalità trasportistica in termini di “accessibilità” (occorre recarsi in una stazione, spesso fuori mano, fare il biglietto districandosi con un tariffario non sempre di immediata percezione, osservare sul tabellone l’orario e il binario di arrivo, avviarsi infine su un tortuoso e scomodo percorso al luogo di partenza).
Anche in termini di velocità non siamo sempre al massimo (il treno metropolitano dovrà districarsi tra intercity, espressi, ecc. avendo quasi sempre la più sfavorevole posizione gerarchica nelle precedenze).
Alla stazione di arrivo molto probabilmente ci accoglierà una situazione di disagio speculare a quella di partenza.
Alla stazione di arrivo molto probabilmente ci accoglierà una situazione di disagio speculare a quella di partenza.
Questo sistema è necessariamente derivato da quello ferroviario e pertanto basato sulla preesistente tradizionale rete ferroviaria e relative stazioni. Stazioni generalmente abbastanza decentrate rispetto al bacino origine/destinazione dell’utenza. Per questo motivo le stazioni sono generalmente servite con un servizio di autobus (costosi per l’Amministrazione esercente e scomodi per l’utenza costretta a sopportare i disagi della inevitabile rottura di carico), oppure con mezzi personali.
Quest’ultimo fatto comporta la costruzione di parcheggi di scambio, anche
Quest’ultimo fatto comporta la costruzione di parcheggi di scambio, anche
obbligano l’impiego esclusivamente in regime di esercizio ferroviario.
L’entrata a regime del sistema ferroviario ad Alta Velocità (nel seguito AV) sulla direttrice Torino-Milano-Roma-Napoli-Salerno nel dicembre del 2009 ha modificato profondamente il sistema di mobilità ferroviaria.
La AV è divenuta l’asse portante del sistema ferroviario nazionale (soprannominato “metropolitana d’Italia”) e di conseguenza il servizio intercity è stato fortemente ridimensionato.
Molta parte delle linee ferroviarie tradizionali preesistenti e i relativi nodi in prossimità delle grandi città, un tempo congestionati dal traffico, sono ora sottoutilizzati e in alcuni casi risultano ridondanti rispetto alle nuove necessità.
L’entrata a regime del sistema ferroviario ad Alta Velocità (nel seguito AV) sulla direttrice Torino-Milano-Roma-Napoli-Salerno nel dicembre del 2009 ha modificato profondamente il sistema di mobilità ferroviaria.
La AV è divenuta l’asse portante del sistema ferroviario nazionale (soprannominato “metropolitana d’Italia”) e di conseguenza il servizio intercity è stato fortemente ridimensionato.
Molta parte delle linee ferroviarie tradizionali preesistenti e i relativi nodi in prossimità delle grandi città, un tempo congestionati dal traffico, sono ora sottoutilizzati e in alcuni casi risultano ridondanti rispetto alle nuove necessità.
standard del Tram-Treno, trasferendo il residuo traffico intercity su altre linee e prevedendo il traffico merci esclusivamente nelle ore notturne.
Tuttavia confortano le soluzioni già adottate con successo da altri Paesi europei all’avanguardia nella tecnologia ferroviaria ed in particolare in Germania.
Riguardo le problematiche sopra accennate una semplificazione potrebbe provenire proprio dalla ridefinizione dell’impiego delle linee e nodi ferroviari non più sovraccaricati in virtù dell’entrata in esercizio del sistema AV e che ora possono essere riconvertiti alle finalità del traffico metropolitano.
Si potrebbe per esempio pensare di evitare, o limitare, la coesistenza di traffico promiscuo tra materiale ferroviario e ferrotranviario, omogenizzando il materiale rotabile circolante sulla rete dedicata al trasporto metropolitano sullo
Riguardo le problematiche sopra accennate una semplificazione potrebbe provenire proprio dalla ridefinizione dell’impiego delle linee e nodi ferroviari non più sovraccaricati in virtù dell’entrata in esercizio del sistema AV e che ora possono essere riconvertiti alle finalità del traffico metropolitano.
Si potrebbe per esempio pensare di evitare, o limitare, la coesistenza di traffico promiscuo tra materiale ferroviario e ferrotranviario, omogenizzando il materiale rotabile circolante sulla rete dedicata al trasporto metropolitano sullo
I veri colli di bottiglia sulla strada della “Metropolitana Ferroviaria”
E’ opinione corrente che il collo di bottiglia per aumentare la capacità di transito di un collegamento ferroviario sia costituito da una presunta insufficienza del numero dei binari.
Le soluzioni al problema
tradizionalmente vengono ricercate nel raddoppio o quadruplicamento degli stessi.
Le soluzioni al problema
tradizionalmente vengono ricercate nel raddoppio o quadruplicamento degli stessi.
THE OLD AND THE NEW SYSTEMS. This view of Brighton station shows the semaphore-arm signals which were formerly in use
ADVANTAGES OF COLOUR-LIGHT SIGNALLING. The new signals are not only easier to distinguish, but also give the same indications by day as by night-a great advantage in practice. Above each cluster shown is a route indicator.
Raddoppiare o quadruplicare un binario può essere molto difficile, se non addirittura impossibile, stante anche l’elevata antropizzazione del territorio intorno alle grandi città.
E quantunque non sussistessero vincoli del tipo accennato
E quantunque non sussistessero vincoli del tipo accennato
la costruzione di nuovi binari richiederebbe risorse economiche che oggi non sarebbero tanto facilmente reperibili.
Quindi ancora una volta si pone l’imperativo di utilizzare al meglio tutto quello che è già esistente.
Quindi ancora una volta si pone l’imperativo di utilizzare al meglio tutto quello che è già esistente.
ON THE ELECTRIFIED LINE TO BRIGHTON. Colour-light signalling is employed by the Southern Railway for their electric service to Brighton-the greatest scheme of its kind in the world. These are the Up Home signals, at Copyhold Junction, Sussex. The striped box on the signal post contains a telephone which can be used by the train-driver or motorman to get into touch with the signalman. The lamps used in the signals are of a special double filament type, to minimize delays which might arise from a burn-out.
A quanto sopra osservato si aggiunge che la costruzione di nuovi binari anche sotto il profilo strettamente sistemistico potrebbe non essere la soluzione più efficace per l’obbiettivo che ci si propone, potendosi raggiungere risultati probabilmente migliori rimuovendo altri colli di bottiglia del sistema ferroviario interessato e che riguardano:
1) Il Segnalamento a sezioni di blocco;
2) Il profilo dinamico dei rotabili;
3) L’insufficienza dei binari di precedenza;
4) Il modello di esercizio.
2) Il profilo dinamico dei rotabili;
3) L’insufficienza dei binari di precedenza;
4) Il modello di esercizio.
THE MAGIC OF MODERN SIGNALS
New Electrical Devices ensure Safety and Speed
La maturità tecnica e applicativa oggi raggiunta dai sistemi di Controllo Automatico dei Treni (ATC), unitamente all’impiego di rotabili più leggeri aventi migliori prestazioni dinamiche in avvio di marcia e, soprattutto, in frenatura, consentirebbe di instradare su un unico binario rotabili alla velocità di 80-70 Km/h con distanziamenti dell’ordine di 2-4 minuti.
In proposito si citano i seguenti esempi di applicazioni già realizzate in Italia:
In proposito si citano i seguenti esempi di applicazioni già realizzate in Italia:
Torino
Brescia
Milano
-VAL su gomma di Torino (Costruttore Matra, oggi Siemens Trasportation System), frequenza nell’ora di punta 2 minuti, frequenza minima consentita dal sistema 1 minuto e 10 secondi.
I treni sono costituiti da 4 carrozze per una lunghezza complessiva di 52 m, totale passeggeri trasportati 440, massa inerziale totale a pieno carico 91.000 kg, velocità massima 80 km/h, velocità commerciale 32 km/h.
- Metropolitana automatica di Brescia (Simile a quella realizzata a Copenaghen dal Costruttore dell’ATC Ansaldo STS), frequenza massima 1 minuto e 30 secondi;
-Metropolitana automatica di Milano (Costruttore dell’ATC Ansaldo STS), distanziamento minimo 75 sec, capacità treno 536 passeggeri, velocità commerciale 30 km/h.
-Sistema controllo treni del sietema italiano ad Alta Velocità ERTMS/ETCS (European Rail Traffic Management System/European Train Control System ), Costruttore Ansaldo STS.
I treni sono costituiti da 4 carrozze per una lunghezza complessiva di 52 m, totale passeggeri trasportati 440, massa inerziale totale a pieno carico 91.000 kg, velocità massima 80 km/h, velocità commerciale 32 km/h.
- Metropolitana automatica di Brescia (Simile a quella realizzata a Copenaghen dal Costruttore dell’ATC Ansaldo STS), frequenza massima 1 minuto e 30 secondi;
-Metropolitana automatica di Milano (Costruttore dell’ATC Ansaldo STS), distanziamento minimo 75 sec, capacità treno 536 passeggeri, velocità commerciale 30 km/h.
-Sistema controllo treni del sietema italiano ad Alta Velocità ERTMS/ETCS (European Rail Traffic Management System/European Train Control System ), Costruttore Ansaldo STS.
In buona sostanza oggi su può conseguire l’obiettivo di aumentare notevolmente il numero di treni instradabili su un percorso ferroviario in modo software, potendo disporre di collaudate tecnologie elettroniche, informatiche e di telecomunicazione per superare i limiti imposti dai tradizionali sistemi di segnalamento ferroviario basati sulle sezioni di blocco a correnti codificate.
Migrazione ai nuovi sistema di controllo marcia treni sulle tratte ferroviarie da destinare a traffico metropolitano.
Controllo marcia treni a “blocco mobile”, tipo nuovi sistemi Ertms/Etcs livelli 1 e 2.
Teoricamente a 50 km/h si potrebbero consentire distanziamenti ridotti anche a soli 50m.
Teoricamente a 50 km/h si potrebbero consentire distanziamenti ridotti anche a soli 50m.
Il Segnalamento
Fig.2: Ertms Livello 1. La posizione dei treni è determinata da sistemi di rilevamento
della posizione di tipo convenzionale (circuiti di binario e/o boe di localizzazione).
La logica di bordo gestisce la funzionalità descritta nella fig. 1 con le informazioni disponibili di terra e del treno.
della posizione di tipo convenzionale (circuiti di binario e/o boe di localizzazione).
La logica di bordo gestisce la funzionalità descritta nella fig. 1 con le informazioni disponibili di terra e del treno.
Fig.3: Ertms Livello 2. Il livello d’applicazione 2 utilizza, per la trasmissione a bordo delle informazioni di terra, una trasmissione di tipo continuativo attraverso collegamenti radio in sicurezza tra un Radio Block Centre (RBC) e il treno. La logica di bordo gestisce la funzionalità descritta in fig.1, utilizzando le informazioni disponibili a terra e nel treno per determinare i parametri di marcia di ogni treno è relativi i distanziamenti ottimali.
Con i nuovi sistemi di controllo marcia di cui si è fatto cenno, congiuntamente all’impiego di rotabili con migliori profili dinamici (tipo Tram-Treno o Light Rail Transit), sarebbe possibile ridurre i tempi di distanziamento dei convogli dalla attuale media di circa 8 minuti fino a 3-4 minuti, ed anche meno, raddoppiando la capacità degli attuali binari senza diminuire i livelli di sicurezza delle linee interessate.
Il profilo dinamico dei rotabili
Come si è già accennato, ai fini dell’aumento del cadenzamento dei treni che è possibile compattare in una determinata direzione di marcia in un predefinito intervallo di tempo, è fattore molto importante il comportamento dinamico dei treni stessi.
Infatti lo spazio necessario per dissipare l’energia cinetica “E” di un treno durante il processo di frenatura è tanto più grande quanto è più elevata la massa inerziale “M” del treno stesso e quanto più elevata è la sua velocita “v” all’inizio della frenata, secondo la nota relazione matematica
Infatti lo spazio necessario per dissipare l’energia cinetica “E” di un treno durante il processo di frenatura è tanto più grande quanto è più elevata la massa inerziale “M” del treno stesso e quanto più elevata è la sua velocita “v” all’inizio della frenata, secondo la nota relazione matematica
E= ½ M v 2
E’ evidente che rotabili dotati di minore massa inerziale rispetto ai treni tradizionali implicano spazi di frenatura più contenuti.
Per esempio un treno del sistema VAL di Torino (massa totale a pieno carico di 91.000 kg), alla velocità di 70km/h, per fermarsi deve dissipare durante il processo di frenatura circa 17,2x106 Joule.
Un convoglio ferroviario tipo TAF (massa a pieno carico di 277.000 kg), alla stessa velocità di 70 km/h, per fermarsi dovrà dissipare circa 52,2x 106 Joule.
Cioè una energia tre volte superiore al VAL, con tutte le conseguenze del caso in termini di spazio di frenatura e aumento dei tempi di cadenzamento tra i convogli che percorrono lo stesso binario.
Di qui l’opportunità di diminuire la massa inerziale dei rotabili dedicati al trasporto ferroviario metropolitano optando, secondo le esigenze e i modelli di esercizio da realizzare, per convogli tipo Tram-Treno o Light Rail Transit o semplicemente Metrò.
Per esempio un treno del sistema VAL di Torino (massa totale a pieno carico di 91.000 kg), alla velocità di 70km/h, per fermarsi deve dissipare durante il processo di frenatura circa 17,2x106 Joule.
Un convoglio ferroviario tipo TAF (massa a pieno carico di 277.000 kg), alla stessa velocità di 70 km/h, per fermarsi dovrà dissipare circa 52,2x 106 Joule.
Cioè una energia tre volte superiore al VAL, con tutte le conseguenze del caso in termini di spazio di frenatura e aumento dei tempi di cadenzamento tra i convogli che percorrono lo stesso binario.
Di qui l’opportunità di diminuire la massa inerziale dei rotabili dedicati al trasporto ferroviario metropolitano optando, secondo le esigenze e i modelli di esercizio da realizzare, per convogli tipo Tram-Treno o Light Rail Transit o semplicemente Metrò.
L’Insufficienza dei binari di precedenza
Utilizzando gli alti standard di sicurezza attiva consentiti dagli attuali sistemi di controllo marcia rotabili, la capacità delle attuali linee può essere ulteriormente aumentata anche solo implementandole adeguatamente con binari di precedenza.
Questo sia per favorire il transito dei treni regionali rispetto a quelli metropolitani, sia per diminuire i tempi di attesa per l’incrocio dei treni diretti in direzione opposta nelle linee ad un solo binario.
Configurazione attuale a “sezioni di blocco” e correnti codificate (ciascuna sezione ha una lunghezza di circa 1,5-1,2 km).
Mediamente permette 6-8 treni/h.
Mediamente permette 6-8 treni/h.
Fig. 1 Fonte RFI : Per il collegamento al sito premere
Schema di funzionamento di un moderno sistema controllo marcia treni a blocco mobile tipo Ertms/Etcs livello 1 e 2
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