Trasporti nazionali e internazionali

Sistemi di navigazione satellitare per le ferrovie: una rivoluzione.

02 novembre 2013
In breve
L'uso dei sistemi satellitari per la navigazione ferroviaria è destinato a crescere sensibilmente in futuro. Ne parla il terzo rapporto dell'Agenzia europea GSA. Mentre un'azienda italiana - la Ansaldo STS del Gruppo Finmeccanica - ha già risposto alla sfida.
Premessa
Perché si parla di sfida?
Perché i sistemi di navigazione satellitare, applicati alle ferrovie, incontrano un sistema molto articolato, con elevati standard di sicurezza, e la presenza di problematicità come gallerie e stazioni coperte che rendono difficile la copertura.

Eppure, a breve, il sistema di navigazione satellitare incontrerà una diffusione significativa a livello mondiale e l'Europa può concorrere a questo mercato grazie al proprio sistema di navigazione satellitare Galileo.

Il segnale GNSS servirà, infatti, da supporto al programma europeo per introdurre lo standard ERTMS/ETCS (di cui avevamo parlato in questo articolo "Finanziamenti europei per le reti di trasporto TEN-T"), ovvero il sistema di gestione, controllo e protezione del traffico ferroviario progettato per sostituire i sistemi di circolazione e sicurezza delle Ferrovie Europee al fine di garantire l'interoperabilità dei treni, specialmente quelli sulle linee dell'Alta Velocità.

Vediamo, quindi, quali sono le caratteristiche di questa evoluzione e qual è il ruolo dell'italiana Ansaldo STS, che ha sviluppato, tra le altre, una soluzione innovativa che sfrutta i dati di più costellazioni satellitari (GPS, GLONASS ed in prospettiva GALILEO) grazie alla quale si raggiunge un alto livello di autonomia decisionale e anche di indipendenza dal solo GPS per soddisfare le norme di sicurezza che regolano la circolazione ferroviaria.

Una soluzione scelta dalle ferrovie australiane per la realizzazione di una linea ferroviaria di trasporto merci su lunga distanza completamente automatizzata e controllata via satellite, senza necessità di un guidatore.


I sistemi GNSS per il settore ferroviario
Il terzo rapporto dell'Agenzia europea GSA (GNSS_Market Report_2013) mette in luce, per la prima volta, proprio la relazione tra la navigazione satellitare e il settore ferroviario.

Il rapporto spiega che i sistemi di navigazione satellitare globale GNSS, oltre ai mercati delle strade, dell'aviazione, del trasporto marittimo, dell'agricoltura, vengono utilizzati nel settore ferroviario sia come supporto alla sicurezza sia in altre applicazioni come veicolo di informazioni riguardanti i treni.

L'installazione di questi sistemi è destinata a crescere, fino ad arrivare, nel 2022, a 3 per ogni abitante in Europa e in Nord America e ad 1 ogni 2 abitanti nel resto del mondo.

Galileo è il GNSS europeo, un sistema interoperabile con quelli GPS, GLONASS e BelDou, che si sta profilando all'orizzonte come un'opportunità per tutti i paesi membri.

Galileo sta infatti ultimando la cosiddetta fase di In-Orbit Validation (IOV), utilizzando un primo gruppo di 4 satelliti lanciati nel 2011-2012.
Il 12 marzo 2013, Galileo ha fatto un passo importante, con la prima determinazione di un luogo fisso al suolo.

Per l'Europa essere dotati di un proprio sistema di navigazione ha incidenze a vari livelli e la crescita dell'uso dei GNSS offre un'opportunità di business anche per il settore ferroviario.

Per i produttori, come Furuno, Leica, Omnicom e Trimble, in particolare per i sistemi legati alla sicurezza; per i cosiddetti "System Integrators", ovvero i produttori dei sistemi di equipaggiamento necessari a bordo del treno, tra i quali troviamo, a fianco di Alstom Bombardier, Siemens e Thales, anche la Ansaldo STS; per i produttori dei treni stessi (Alstom, Bombardier, Hitachi e Siemens), che devono organizzare in particolare la trasmissione dei dati alle società di gestione; per gli operatori che hanno un ruolo primario nella ricerca di sistemi a basso costo e nell'ottimizzazione dei sistemi di avviso al guidatore; infine per le società di gestione (ADIF in Spagna, DB in Germania, Network Rail in Gran Bretagna, SNCF in Francia e RFI in Italia), per quanto concerne le infrastrutture necessarie e gli investimenti, nell'ottica dell'implementazione dello standard ETCS per la sicurezza.


Utilizzo attuale e futuro
L'Europa, che dispone di una rete di treni passeggeri molto sviluppata, è stata storicamente il principale mercato per i dispositivi GNSS e le vendite sono state dominate dai sistemi di informazione dei passeggeri.

Rispetto ad altri settori, però, le ferrovie hanno tardato ad adottare la tecnologia GNSS, sia perché percepita come una sfida e difficilmente applicabile alle ferrovie, sia per quanto riguarda la sicurezza.

Così, il principale sistema GNSS utilizzato attualmente nel settore ferroviario è il sistema informativo per i passeggeri.

Eppure altre applicazioni, come la gestione del risparmio, stanno diventando significative, con una vendita nel 2012 di circa 1000 dispositivi.

La maggior parte dei treni, comunque, utilizza i sistemi GNSS non in connessione alle funzioni di sicurezza: come standard, nel caso dei produttori, per monitorare in tempo reale i treni, abituando gli operatori a fornire loro input per la gestione delle operazioni.

Nel corso del prossimo decennio si prevede che l'utilizzo della tecnologia GNSS per il settore ferroviario crescerà sensibilmente.

Tanto che si prevede che entro il 2022 il 30% dei treni in uso in tutto il mondo sarà dotato di GNSS.
Tra il 2015 e il 2019 i requisiti normativi per il controllo dei treni - Positive Train Control PTC - negli Stati Uniti guideranno le vendite ad alta densità di questi dispositivi di controllo dei treni.

Verso la fine del prossimo decennio anche l'Europa dovrebbe fare passi avanti: dovrebbe avvenire gradualmente la diffusione del sistema europeo roll-out ETCS di 3° livello.

I sistemi GNSS multi-costellazione, spiega il rapporto, offrono la possibilità di vincere alcune difficoltà intrinseche di questa tecnologia applicata al settore ferroviario.

La soluzione a doppia frequenza del sistema Galileo migliorerà significativamente la precisione dei sistemi GNSS, incontrando le esigenze ferroviarie di precisione, come per esempio abilitando la discriminazione della traccia.


Il progetto di Ansaldo STS
"La soluzione offerta dalla Ansaldo STS in Australia - spiega Francesco Rispoli, vicepresidente del Satellite Projects and Rail Telecommunications, Innovation and Competitivity della Ansaldo STS - ha una valenza tecnica significativa per l'intera industria ferroviaria globale, perché incrementa il routing centralizzato e di protezione automatica del treno (ATP), con il posizionamento satellitare, garantendo precisione delle prestazioni in linea con il Safety Integrity Level 4".

Una delle applicazioni più utili del GNSS per il trasporto ferroviario è la possibilità di localizzare, ad un buon rapporto di costo-efficacia, i treni e garantire la sicurezza per lunghi tratti anche in aree deserte, come nel caso dell'Australia, ma anche di molte parti degli Stati Uniti, del Sud America, della Russia e della Cina.

La Ansaldo STS si è aggiudicata un contratto da 118 milioni di euro per la linea ferroviaria passante per la regione di Pilbara in Australia, e non è l'unica società europea ad implementare queste tecnologie e a trovare un mercato florido in Australia.

Ad esempio la francese Alstom ha vinto nel 2011 la gara per un sistema ATP per le esigenze della CityRail di Sidney, basato sul Livello 1 del sistema europeo di controllo dei treni ETCS.

La gara, indetta dall'operatore australiano RailCorp, rientrava nel progetto del nuovo sistema di segnale satellitare in campo ferroviario, per un finanziamento complessivo di ben 65 milioni di dollari.

"L'Europa - spiega Rispoli - ha sviluppato il sistema ERTMS, che è di fatto uno standard mondiale, e nel frattempo sta investendo oltre 6 miliardi di euro per la distribuzione del sistema Galileo.
Il settore ferroviario potrebbe diventare il primo utente per la sicurezza dei servizi di navigazione satellitare in Europa, per la potenziale domanda di modernizzazione delle linee locali e regionali, che rappresentano il 50% della rete ferroviaria complessiva dei trasporti, 20 volte la dimensione dei passeggeri del trasporto aereo".

Trattandosi, appunto, di sicurezza, secondo Rispoli è necessario che, per prima cosa, i produttori rispettino le norme per consentire la piena interoperabilità tra le attività satellitari, utilizzando i localizzatori di bordo, aumentando le reti e utilizzando le piattaforme ERTMS.

E questo significa che servono normative e un pieno intervento del Governo in tal senso.
Per leggere l'intervista integrale a Francesco Rispoli è possibile consultare questa pagina http://www.insidegnss.com/node/3660


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