Fabio Senesi
Standard Tecnologie
Direzione Tecnica RFI
Roma 25.01.2018
“Tecnologie e gestione del rischio: i
protagonisti della mobilità integrata”
“Le tecnologie alla base delle possibili sinergie strada-ferrovia”
GNSS satellites
Satellites for environment survey
small satellites
Contesto :Evolutzone Satellite & telecom technology
5G
4
Contesto: EGNOS e GALILEO: migliore
accuratezza, ma non solo …
Uso Civile di
un sistema militare:
Nessuna
responsabilità e
garanzia ….
Monitoraggio
prestazioni:
Consapevolezza
sulla qualità e
validità del dato
Sistema Civile:
Controllato dagli
Stati Membri,
Garanzia del
Servizio,
Service Level
Agreements
GPS/GLONASS: 10-20 m
+ EGNOS / WAAS: 2-5 m (EU and USA)
GPS + GLONASS + Galileo: 1-2 m
Sinergia Strade-Ferrovie per una smart automation
Strade e Ferrovie
possono condividere le tecnologie
abilitanti per la smart mobility
16,700 Km di
linee
ferroviarie
26,400 Km di
strade
Sistema Controllo marcia treno
ATO e Driveless GoA4
Grade of AutomationGuida autonoma
- Comando e controllo
- Passaggi a Livello
- Monitoraggio infrastruttura
Aree di possibile sinergia (Sicurezza)
Comando e
Controllo
•Sicurezza
•Disponibilità
e Puntualità
•Capacità
e Gestione ottimizzata
•Standards
e Interoperabilità
•Integrazione vecchio
e nuovo
Comando e Controllo Treni
10
Railway Technology Innovation in Italy
Commandand Control SCC
SCC
Comman
d and
Control
SCMT
Safety
SCMTATP system
GSM-
RGSM-RGlobal Switching Mobile -Railway
SSCSSCVigilance
Support
ATP
System
Diagnostics
ERTMSEuropean
Railway Traffic
Management
System
Developementand efficiency
ACC
Simple or DistrubutedInterlockings
Diagnostic Trains
ACC
Distributed IXL
DIRETTIVA UE 96/48DIRETTIVA UE 96/48
OTTO SISTEMI DI INTEROPERABILITA’
STRUTTURALI
FUNZIONALI
INFRASTRUTTURA
ENERGIA
CONTROLLO/COMANDO(segnalamento)
MATERIALE ROTABILE
MANUTENZIONE
AMBIENTE
ESERCIZIO
UTILIZZATORI
DE
VO
NO
SO
DD
ISFA
RE
- SICUREZZA
- AFFIDABILITA’
- SALUTE
- PROTEZIONECONSUMATORI
- COMPATIBILITA’TECNICA
- ESERCIZIO
STI (Specifications techniques Interoperabilité )
elaborate su mandato della Commissione da esperti delle ferrovie e dell’industria
Si è partiti 20 anni fa…..
Direttive di Interoperabilità -Sistema a tre 3 «strati»
ESSENTIAL REQUIREMENTS
FUNDAMENTAL PARAMETERS
TARGET SYSTEM
CONDITIONS TO ACHIEVE THESPECIFIED PERFORMANCES ON- newlines- upgradedlines- upgradedlines w/specific conditions
EUROPEAN STANDARDS
MODULES
CONFORMITYFITNESS
FOR USE
TSI
Define
Lay Down
Establish
Set Out
Refer to
Determine
EUROPEANSTANDARDS
TechnicalSpecifications forInteroperability
TSI
DIRECTIVE
Standard di Riferimento
LA NORMA EUROPEA
PER I COMPONENTI E LE
CONDIZIONI D’INTERFACCIA
È stabilita da
CEN
CENELEC
ETSI
Comité européen
de normalisation
Comité européen
de normalisation
électronique
Institut européen
de normalisation des
télécommunications
CENELEC STANDARDS
SY
ST
EM
E
N 5
0126
SW
E
N 5
0128
HW
E
N 5
0129
WHOLE RAILWAY SYSTEMOthers
technological
systems
SIGNALLING
CO
MM
UN
ICA
TIO
NS
E
N 5
0159
SIGNALLING SISTEMS
SPECIFIC APPLICATION
ETCS
THR 2x10-
9/HOUR
• NO HUMAN ERROR
• NO SISTEMATICS FAULTS
18
ERTMS - una struttura di collaborazione
EU
Stati
Membri
Industria
Europea
Ferrovie
EEIGEEIG EUROSIGEUROSIG
EUEU
DG VIIDG VII
Alstom
ADtranz
ACEC
Alcatel SEL
Ansaldo
Sasib Railway
CSEE
Siemens
Westinghouse
ERTMS Users
Group
DB
FS
SNCF
RAILTRACK
NS
RENFE
Consorzio MORANE
19
ETCS Driver Machine Interface: the Ergonomic Interoperability
UNICO CRUSCOTTO PER I MACCHINISTI EUROPEI (e non solo…)
21
New Technologies
Satellite positioning & new radio are included into
the ERTMS MoU
RFI is the Game Changer for satellite integration into the ERTMS
ITALIA - Hub & Spoke and mobility system
Residential density
Link Hub
Spoke
Lighting power density
Columbia University NY Royal Astronomical Society
The Italian Rail Network
~ 1000 km High Speed Network
Fast Lines~ 2.900 km
~ 3.900 km
Subsidiary + Low Traffic Lines
~ 950 km
~ 7.950 km
Middle performances +
Freight lines
Command Control System : ERTMS/ETCS L2
Train spacing with radio block
Command Control System : CTC, SCC, SCC-M
Train spacing with short block sections (High Capacity)
Command Control System : CTC, SCC
Train spacing with SCMT
Command Control System : CTCev, SCC
Train spacing with block sections: SSC,SCMT
Command Control System : CTC
Train spacing with block sections: SSC
(6%)
(5%)
(18%)
(23%)
(48%)
Metropolitan Traffic Lines
Lines classification related to the
traffic development
0
100
200
300
400
Migliaia
Area extraurbana
Area suburbana
410
mila 360
mila
180
mila 170
mila
Distribuzione della
domanda per
fascia oraria
7:00 – 8:00
Overbooking
2 mln pendolari
MILANO
ROMA
Sviluppo del Network – La domanda del TPL
Portfolio ERTMS in RFI
ERTMS (ETCS+ GSM-R+ETML)
Rete
Alta
Velocità
Level 2
(Baseline 2)
Senza fallback
High Density
Nodi Urbani
Level2 /Level 3
(Baseline 3)
Sovrapposto al
SCMT
Freight &
Passenger
Tent-T
Corridors
Level 1/Level 2
(Baseline 3)
Sovrapposto al
SCMT
Linee a
scarso
traffico
Level2 /Level 3
(Baseline 3)
Satellite &
Public Bearer
Integrazione
SST / SSB
IOP Test for
Safe Integration
Mistral
Analisi
Integrata
accudienze
Upgrading GSM-R
From ETCS To ERTMS
ETCS
Development 2000 ………
Exercise 2005 ………
ATO (Train Operation)
ATS (Train Supervision)
Adjustment
indications to
the driver
More capacity
by Optimizing
the lenght of the
sections
Optimization of
the speed profile
and the track
conditions
Traffic
Management
Reduction Total Cost
of Ownership (TCO)
Optimization2013 ………
ERSAT EAV
«Sinergia Intelligente» fra Infrastruttura e Materiale Rotabile
Le mie autorizzazioni dinamiche e la
descrizione dell ’infrastruttura
sono tutte aggiornate sul DMI via radio e non ho bisogno di segnali
luminosi
cdb
Protocollo Euroradio
Protocollo
Euroradio +
Air GapAir Gap
Dati di lineaDati di linea
ProfiliProfili
StaticiStatici
Calcolo Calcolo
del SSP pidel SSP pi ùù
restrittivorestrittivo
ProfiloProfilo
DinamicoDinamico
Intervento Intervento
curva di curva di frenaturafrenatura
ConfrontoConfronto
Dati TrenoDati TrenoDati Treno
Curva di Frenatura
Actual
speed
Target
speed
Max
speed
SISTEMI DI COMANDO E CONTROLLO DEI TRENI
Sicurezza
Ostacolo è la coda del Treno precedente,
passaggio a livello, variazione di velocità
Movement Authority da terra
Curva di frenatura a Bordo
Regolazione
ATS a terra e ATO a Bordo
ETCS (L1,2,3)
CBTCCommunications-Based Train Control System
Per massimizzare il ritorno
negli investimenti nelle
infrastrutture ferroviarie urbane:
Alta capacità e automazion.
Sistemi di telecomunicazioni
aperti
Per creare un ATC europeo interoperabile e aumentare la
competitività per le ferrovie europee per tutti i tipi di traffico
ferroviario:
•Alta velocità, Alta capacità, Bassa densità
•Traffico merci, Traffico misto; coesistenza con legacy
systems
• Automatic train protection (ATP); • Automatic train operation (ATO); • Automatic train supervision (ATS)
MoU-Migrazione ATO, GPRS e IP per ogni
sistema di comunicazione aperto
ETCS Regional,
Satellite application
Metropolitane e Treni: sistemi ed esigenze simili
Integrating satellite assets into ERTMS/ETCS
GNSS
&
Satcom
Interoperability
Safety
Cost Evolution
Safety
Resiliency
ERTMS-ECTSEGNOS
QoS
Coverage
Public Telecom
Resiliency
ERSAT satellite projects contribution
SAT4Train
3InSat
ERSAT EAV + GGC
ERTMS-ETCS Test Site
GNSS & Satcom
Signalling
Demonstrator
ERTMS Application
Pilot Line
Pinerolo –Sangone (RFI-
Ansaldo STS)
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
DB4RAIL
Antispoofing and Antijamming tecnology
TLC Application
SBS-2
Tecnology demonstrator
| Packet 44 (SCMT Data)
Euro Balise
SCMT
GSM-R BTS
and SCMT
Existing 12000 km
SCMT Train (5000)
SCMT same Eurobalises and Encoder of ERTMS
ETCS Train
RBC+ DAS
ETCS
ETCS L2 TelegramETCS L2+L3 functionalities for
High Density ERTMS
ETCS X
ERTMS Migration with an initial overlapping of SCMT:
TEN-T Corridors, HD Urban Nodes and Regional Lines
Per i Corridoi interoperabili
Possible dismission light signal and SCMT only when all RUs
train will be equipped by ERTMS
IXLelectronic
Virtual Balise
Satelliti GNSS
41
Security: interferenze e minacce di intromissione
Regione di
Fuori
Servizio
Regione di
corretto
funzionamento
10-5
10 -4
10-3
10-2
10 -1
100
Ave
rag
e B
ER
40353025201510Es/N0
Sinergia Auto-Treno «catalizzatore» del veicolo autonomo in una
infrastruttura intelligente
Localizzazione «precisa» in sicurezza
Reazione in tempo reale del veicolo
Nuovi sensori
Infrastrutture stradali informatizzate
controllo «centralizzato»
E veicolo autonomo
Controllo marcia treno automatizzato
intervento centralizzato in caso di
superamento limiti velocità o non rispetto
dello stop al segnale
Lo Spazio di frenatura di emergenza
(arresto + reazione - valori medi) terreno asciutto in piano
Autoveicolo – Strada Treno Ferrovia (% ppf 105)
50 Km / h = 25 m 250m
100 Km / h = 100 m 1000m
300 km/h = 4000m
Spazi di Frenatura Strada - Ferrovia
Frenatura in «Quality» serve più spazio,
quindi più visibilità dei sensori rispetto alla
emergenza
Distanza di Frenatura e velocità
La velocità dell’auto deve essere commisurata allo
spazio di frenatura
Lo spazio di frenatura è funzione della «vista» dei suoi
sensori (problema delle curve??)
Infrastruttura e Macchine Intelligenti
LA LIBERTA’ DELLA VIA E DISTANZA DI
FRENATURANecessità di un
controllo
centralizzato da
terra che conosce
la «libertà della via»
e anticipi i
movimenti reciproci
di altre auto o di
ostacoli
Driveless car: Need of Safety and Interoperability
ER TMS
Railway
Road ??
Technological exchange Rail and Automotive
(eg.:Ferrovie dello Stato Italiane & ANAS)
2
Passaggi a livello
Sono circa 6000
(comprese le linee regionali)
Vanno protetti lato sedime
ferroviaria per indebita
interferenza autoveicoli
Sinergie su Passaggi a Livello
Lato infrastruttura
ferroviaria
Protezione occupazione
indebita autoveicoli con
sistemi di rilevazione
ostacoli (PAI PL)
Quali tecnologie lato infrastruttura
stradale o sulle auto:
?
Monitoraggio Infrastruttura
Scambio di Know How fra
sistemi diagnostici e di
monitoraggio dell’infrastruttura
stradale e dell’infrastruttura
ferroviaria
L’Infrastruttura ferroviaria
Il territorio Infrastruttura
ferroviaria inserita in
un contesto territoriale
critico
Notevole complessitàorografica e
geomorfologica
Elevata sismicità
Dissesto
idrogeologico
e idraulico
I vincoli Vincoli territoriali
che condizionano
tracciati e
soluzioni
d’armamento
Le opere d’arte Elevato numero di opere
d’arte e in particolare
ponti/viadotti e
gallerie
L’infrastruttura Infrastruttura esistente che si
è sviluppata per la maggior
parte in un periodo che va
dalla seconda metà del secolo
XIX alla prima metà del XX
Perché il miglioramento della
sicurezza
I punti
d’attenzion
e
I ponti
Le opere
all’aperto
Le gallerie
L’armamento ed il tracciato
ferroviario
L’Infrastruttura Civile
Il territorio - Sismicità
La sismicitàLa causa
principale della
sismicità italiana
è costituita dal
reciproco
avvicinamento
della zolla
africana a quella
euroasiatica
Earth’s Tectonic
Plates
Il territorio - Sismicità
La sismicitàTerremoti dal 1000 –
2017 con Mw > 4.00 sulla
base del Catalogo
Parametrico dei
Terremoti Italiani CPTI15
e dei dati INGV.
I pontiEsposizione al rischio
sismico
27% zona 1 e 2
41% zona 3
32% zona 4
Catalogo Parametrico de
i Terremoti Italiani, versi
one CPTI15 ed INGV
Mw 4 –
5,38
Oltre 2.400 scosse superiori a
Mw 4Terremoti dal 1000 – 2017
1.87
2
Mw 5 – 6 478
Mw 6 –
6.5
48
Mw 6.5 –
72
9Mw 7 –
7.388
Il territorio – Dissesto idrogeologico
Estensione tratte
ferroviarie in aree con
criticità idraulica e
idrogeologicaD.T.P.
RFI
AlluvioniEstensione tratti
(km)
FraneEstensione
tratti (km)
Ancona 143 120
Bari 131 32
Bologna 332 217
Cagliari 26 20
Firenze 1018 465
Genova 115 335
Milano 322 30
Napoli 138 286
Palermo 116 61
Reggio C. 192 85
Roma 171 129
Torino 481 31
Trieste 73 13
Venezia 345 12
Verona 153 95
km
interessati
da alluvioni
3756
km
interessati
da frane
1951
Popolazione a rischio frane in aree a pericolosità PAI 5.624.402, pari
a circa il 10% del totale, di cui 1.200.000 nelle aree a pericolosità
elevata e molto elevata(P3+P4)
Aree di
attenzione
694.570
Molto
elevata
482.956
Media
1.577.553
Moderata
2.128.278
Elevata
741.045
L’infrastruttura Civile – I Ponti
n°1.427
I Ponti gestiti da RFI costituiscono uno tra i patrimoni di gran lunga più
cospicuo tra tutte le nazioni europee
Muratura
Acciaio e
miste
C.a. e C.a.p.
Età media ~ 70 anni
Ponte più vecchio ~ 170 anni
In circa 17.000 km
di rete ferroviaria
gestita da RFI
sono presenti
circa 19.000 ponti
con Luce >3m
Ponti ad arco
ed impalcato
N° 14.400 con
Luce >3m
Viadotti
n°7.926
Ponti
n°9.671Sottovia
46%
36
%
18%
I materiali
Sistemi di monitoraggio dei ponti
Diagnostica e Gestione della vita dell’Infrastruttura
Ispezione visiva
secondo
procedure
e in caso di
eventi
eccezionali
(sisma) e
monitoraggio
strumentale su
condizione
Strategia di Azione
Attuale
Strategia di
Azione Futura
Sviluppo di sistemi innovativi di diagnostica
intelligente
BIM
model
0 500 1000 1500 2000
Belgio
Olanda
Svezia
Norvegia
Finlandia
Svizzera
Portog…
Italia
Grecia
Regno…
Francia
Spagna
Germa…
Austria
km gallerie
L’infrastruttura Civile – Le Gallerie
500-1000m
Lung
. >1000m
Lung.100-500m
Lung.
In circa 17000 km
di rete ferroviaria
gestita da RFI
sono presenti
1671 gallerie
Le gallerie gestite da RFI costituiscono uno tra i patrimoni di gran lunga più
cospicuo tra tutte le nazioni europee
Gallerie totali
n°1671
Km 1592
- N. 1025
- Km. 246 - N. 309
- Km.
224
- N. 366
- Km.
1098