Negli ultimi anni nel mondo sono stati realizzati una media di 4 sistemi di metropolitane driverless all’anno, per un totale di circa 500 veicoli con guida automatica. L’Europa riveste il ruolo di culla delle tecnologie per i trasporti ferrotranviari e in particolare per le metropolitane driverless.
di Finmeccanica Innovazione
Alla generale risposta che i sistemi di trasporto collettivo a guida vincolata su ferro danno alle tematiche ambientali e di sviluppo sostenibile, unitamente alle esigenze di realizzazione di nuovi sistemi di trasporto in ambito urbano e metropolitano fortemente guidate dai nuovi paesi emergenti, si aggiungono i vantaggi di tipo gestionale dei sistemi driverless, che dal semplice people mover (sistemi di trasporto punto a punto, del tipo navetta) si sono evoluti sino ai sistemi complessi di metropolitane automatiche.
Ne consegue che i produttori hanno dovuto affrontare negli ultimi anni molteplici sfide tecnologiche, in ragione di esigenze diverse, in termini di prestazione dei veicoli, capacità di trasporto, accelerazione e alimentazione, accomunate da scelte gestionali nel rispetto ambientale.
In questo contesto, con le sue Metro Leggere (MLA) e Metro Pesanti Automatiche (HRV), le prime installate e operative tra l’altro a Copenhagen, Milano, Brescia, Riyadh Honolulu e Taipei, le seconde a Salonicco e Roma, l’AnsaldoBreda (Azienda del Gruppo Finmeccanica) evidenzia come l’Italia abbia raggiunto punte di eccellenza mondiale in un settore particolarmente critico, come quello dei sistemi automatici del trasporto urbano.
Il primo sistema driverless realizzato da AnsaldoBreda è entrato in servizio nel 2002 a Copenhagen e a oggi, grazie ad una perfetta integrazione tra sistema automatico di guida e sistema di controllo e monitoraggio del treno, garantisce una disponibilità superiore al 99 per cento.
Tutti i veicoli della piattaforma MLA sono configurabili da 2 a 6 vagoni, per una capacità di trasporto totale che va da un minimo di 220 a un massimo di 800 passeggeri trasportati per veicolo. Tutte le configurazioni ottimizzano la potenza di trazione installata e il numero dei carrelli motorizzati, in funzione delle prestazioni e della capacità di trasporto richiesta. La velocità massima di esercizio può raggiungere i 90 km/h.
Le soluzioni offerte si completano con l’architettura a 6 vagoni (in cui il massimo numero di passeggeri trasportati supera i 1200) e a 2-4 vagoni, studiate per i veicoli pesanti di Metro Roma linea C e Metro Honolulu.
La piattaforma umanned consente vantaggi gestionali ed elevate prestazioni e capacità di trasporto altrimenti non raggiungibili, con ridotti tempi di cadenzamento (headway tra i 60 secondi ed i 90 secondi), un funzionamento in servizio 24 ore su 24 e una massimizzazione del numero dei passeggeri trasportati per ora e per direzione di marcia in totale sicurezza.
Completano il quadro l’elevata affidabilità dei veicoli, che riduce i tempi di fermo-macchina, e la maggiore flessibilità di esercizio, mirata alla riduzione dei consumi energetici grazie alla possibilità di ottimizzare le curve di accelerazione e frenatura dei veicoli in accordo ai picchi di affollamento.
La piattaforma si basa su moduli tecnologici service proven perfettamente integrati con l’architettura di controllo e supervisione del treno (TCMS) e con il sistema di marcia automatico (ATC/CBTC). Le principali innovazioni tecnologiche che sono alla base dei veicoli AnsaldoBreda, mirano all’incremento della disponibilità, del comfort e dell’affidabilità e possono venire sintetizzate nelle seguenti.
– Sistema di controllo elettronico di ultima generazione (Train Control and Monitoring System) a ridondanza “calda” che assicura il mantenimento del servizio in caso di singola failure, aumenta la disponibilità del servizio e consente un monitoraggio in tempo reale di tutti i sottosistemi del veicolo: l’Ethernet, come veicolo di comunicazione tra i sottosistemi di bordo, assicura una grande capacità e velocità di trasporto delle informazioni con la possibilità di ricevere in tempo reale gli stati del veicolo (telemetria al posto centrale).
– Sistema di propulsione con inverter che impiegano IGBT ad alta efficienza di ultima generazione e che consentono il raffreddamento assistito dal moto del veicolo.
– Sistema di alimentazione ausiliaria a ventilazione naturale e a elevata efficienza energetica.
– Tecnologia di raffreddamento a ventilazione naturale che abbassa i consumi energetici e riduce il rumore.
– Capacità di frenatura elettrica rigenerativa fino a bassissime velocità, che massimizza il recupero energetico verso la linea di alimentazione.
– Sistema di condizionamento di ultima generazione con inverter integrato ad alta efficienza e doppi circuiti di refrigerazione e riscaldamento, che consentono una bassa riduzione del grado di comfort anche in condizioni degradate e aumentano la disponibilità del veicolo.
– Utilizzo di finestrini, parabrezza e materiali per isolamento termoacustico a basso coefficiente di trasmissione termica: l’incremento dell’inerzia termica del veicolo (inferiore ai 3 W/m2K) permette il mantenimento del comfort passeggeri in condizioni climatiche estreme, aumentando l’efficienza del veicolo e riducendone in parallelo i consumi. L’utilizzazione di tali materiali consente il mantenimento di un’elevata efficienza energetica in tutte le zone del globo, a partire da quelle calde e tropicali di Riyadh e Honolulu fino ad arrivare a quelle rigide di Copenhagen.
– Sistemi di illuminazione interna ed esterna a LED (strip lines) a basso consumo energetico (ridotto del 50 per cento rispetto alla tecnologia delle lampade a fluorescenza).
– Cassa in alluminio, che permette un alleggerimento dei pesi del veicolo a vantaggio dell’efficienza energetica complessiva.
– Sistemi freno elettronico con controllo antipattinante integrato (WSP) ad attuazione idraulica o pneumatica e a controllo indipendente per carrello, per il mantenimento della prestazione in frenatura in condizioni di singolo guasto e in qualsiasi condizione di peso.
– Attivazione automatica (Automatic Vehicle Start-Up) del veicolo dal posto centrale: l’attivazione automatica del veicolo in presenza della tensione di alimentazione primaria permette di abilitare il treno al servizio senza personale a bordo e consente di ridurre i tempi di preparazione e i costi associati al personale.
– Sistema bidirezionale terra-bordo integrato con filodiffusione e microfoni ambientali per la comunicazione tra passeggeri e posto centrale in caso di emergenza.
– Sistema Wi-Fi optional per la navigazione su Web.
Il binomio Safety&Security rappresenta una delle caratteristiche fondamentali della tecnologia driverless di AnsaldoBreda grazie all’impiego di un sistema di automazione con il più alto livello di integrità sino a oggi realizzato e in commercio.
L’impiego di sistemi di sorveglianza integrati per la registrazione e l’invio delle immagini al posto centrale, l’utilizzazione di sistemi di rilevazione incendio a controllo ottico (smoke detection) e termico (thermal detection) indipendenti sia in comparto, sia nei vani tecnici permettono di massimizzare la sicurezza e il controllo a distanza delle condizioni operative del veicolo.
Tutti i veicoli driverless sono equipaggiati con un sistema ridondato di automazione (ATC-Automatic Train Control) che consente:
– La modifica e l’adattamento degli speed diagrams alla capacità di trasporto in funzione della domanda.
– Il coordinamento funzionale tra gli equipaggiamenti di bordo e la stazione, in particolare tra le porte di banchina e le porte di veicolo, per garantire il corretto funzionamento in sicurezza, anche in condizioni degradate.
– La massima precisione dell’arresto a bersaglio in banchina (con un’accuratezza inferiore ai 30 cm.) con funzione di riposizionamento automatico in caso di over/undershoot.
– La perfetta integrazione tra gli allarmi a bordo del veicolo e la centrale operativa.
– Il recupero automatico, rescue operation, di un veicolo in avaria mediante un altro veicolo, in configurazione push/pull.
– Il coordinamento centralizzato delle funzioni di wake up automatico via radio dei veicoli in sosta in area di parcheggio/deposito per inizio servizio.
Lo stile interno ed esterno rappresenta un ulteriore elemento distintivo dei prodotti driverless di AnsaldoBreda: tutti i veicoli sono caratterizzati da un design moderno, essenziale e confortevole, che esalta l’assenza della cabina di guida e permette ai passeggeri di godersi il panorama offerto dall’ampio e luminoso parabrezza. Un elevato confort di marcia, gli interni progettati per garantire facilità nelle pulizie e nel controllo dei comparti, ampi e intercomunicanti, completano il tratto distintivo del design di questa famiglia di veicoli.
Tutti i prodotti driverless di AnsaldoBreda sono caratterizzati inoltre da un unico ampio corridoio che permette il libero passaggio tra i vagoni, favorendo la distribuzione uniforme dei passeggeri all’interno del veicolo, massimizzandone il comfort.
Quali le prospettive e le prossime sfide tecnologiche del prodotto metro driverless?
Per quanto concerne le prospettive di mercato, sono considerate positive in termini di volumi e trend attesi, mostrando un lento, ma continuo consolidamento e soprattutto uno spostamento di domanda dai paesi più tecnologicamente all’avanguardia o sfidanti in termini di tecnologie a una più diffusa applicazione geografica.
Per quanto concerne il fronte dell’ evoluzione delle tecnologie, in un settore caratterizzato da una continuità tecnologica, già i sistemi driverless rappresentano una sfida determinante, destinata a trovare affinamenti e updating tecnologici continui in termini di cadenzamento in risposta all’incremento di capacità di trasporto, flessibilità di servizio, risparmio energetico e tecnologie per la connessione terra treno.
