Power & Electrification

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1 italiano Power & Electrification Progetto Alta Velocità / Alta Capacità Italia

2 Progetto Alta Velocità / Alta Capacità Il progetto Il Piano Alta Velocità/Alta Capacità, varato dal Ministero dei Trasporti e da FS SpA agli inizi degli anni 90, è stato predisposto nell intento di potenziare e integrare la rete di trasporti attuale, e si sviluppa sulle principali direttrici di traffico ferroviario nazionale: il piano prevede circa 1000 km di linee a 300 km/h, attraverso il territorio di 150 comuni Italiani lungo tutta la penisola, da nord a sud sull asse Milano- Bologna-Firenze e Roma-Napoli e da ovest ad est, sull asse Torino-Milano-Venezia. Le linee sono state progettate per un traffico misto passeggeri e merci sulle medie e lunghe percorrenze, con la prospettiva di raddoppiare le attuali capacità di trasporto in stretta integrazione con la rete ferroviaria italiana esistente e quella europea. FRANCIA EUROPA OCCIDENTALE NORD EUROPA EUROPA ORIENTALE Il piano si propone, dunque, di migliorare l offerta di trasporto in termini di capacità di traffico complessiva, potenziando le linee esistenti e la sicurezza del sistema ferroviario con i benefici ad essa correlati, sia in termini di approccio ambientale, sia di migliore qualità di vita. Progetto Alta Velocità / Alta Capacità Linee in funzione Linee in costruzione Linee in progetto Futuri collegamenti 2

3 Lavori conferiti a BBRail Torino-Milano (125 km) Elettrodotto doppia terna 132 kv in cavo e aereo Linea di contatto 2x25 kv c.a. Sottostazioni 132/25 kv c.a./c.a. e 132/3kV c.a./c.c. Posti di parallelo 2x25 kv c.a. Luce e forza motrice Telecomando TE Milano-Bologna (182 km) Elettrodotto doppia terna 132 kv aereo Linea di contatto 2x25 kv c.a. Sottostazioni 132/25 kv c.a./c.a. e 132/3kV c.a./c.c. Posti di parallelo 2x25 kv c.a. Luce e forza motrice Telecomando TE Bologna-Firenze (78,5 km) Cavidotto doppio circuito 132 kv Linea di contatto 2x25 kv c.a. in tunnel Sottostazioni 132/25 kv c.a./c.a. Telecomando TE Roma-Napoli (205 km) Elettrodotto singola terna 150 kv aereo Linea di contatto 2x25 kv c.a. e 3 kv c.c. Sottostazioni 150 /25 kv c.a./c.a. Posti di parallelo 2x25 kv c.a. Telecomando TE Il Consorzio Saturno e le competenze di Balfour Beatty Rail Al fine di garantire l omogeneità nell impiego delle più moderne tecnologie ferroviarie è stato costituito nel 1986 il Consorzio Saturno, di cui Balfour Beatty Rail SpA fa parte. Il consorzio è fornitore unico della componente tecnologica della rete AV/AC ed è responsabile per la progettazione, la costruzione, l installazione, il collaudo e la messa in servizio di tutti gli impianti elettroferroviari delle nuove linee nazionali. Per ciascuna delle tratte attualmente in fase di esecuzione Balfour Beatty Rail SpA è responsabile, insieme ad altre consorziate, degli impianti fissi del sistema: linea di alimentazione primaria (aerea e in cavo) 132/150 kv, catenaria 2x25 kv c.a., sottostazioni (132/25 kv c.a. e 132/3 kv c.c.), posti di parallelo 2x25 kv c.a., alimentazione in bassa tensione, telecomando, luce e forza motrice. Il Sistema 2x25 kv c.a. Le linee Italiane AV/AC sono progettate con il sistema 2x25 kv c.a., in grado di alimentare una circolazione ferroviaria pari a due treni ETR 500 intervallati di 5 minuti, nelle due direzioni. Questo sistema di alimentazione viene introdotto per la prima volta in Italia: il resto della rete ferroviaria, infatti, funziona a 3 kv c.c. (compreso la Direttissima Firenze- Roma, 250 km/h). La scelta rende il nuovo sistema perfettamente compatibile per il collegamento con la rete europea ad alta velocità in fase di implementazione. Il nuovo sistema ha richiesto un grande sforzo, non solo dal punto di vista dello sviluppo dei caratteri progettuali e funzionali delle nuove linee, ma anche per assicurare i massimi livelli di efficienza e di sicurezza all utenza, in accordo agli standard europei. 3

4 Simulazione e dimensionamento La linea di contatto La linea di contatto è stata studiata e progettata interamente da Balfour Beatty Rail secondo le prestazioni richieste dalle specifiche del Cliente TAV, emesse da Italferr SpA. La linea di contatto è stata studiata al computer con un programma di calcolo in grado di simulare l interazione tra pantografo e catenaria. Lo studio è iniziato con la simulazione teorica al computer basata sul metodo degli elementi finiti, usando un modello sofisticato di simulazione pantografo/catenaria, nell ipotesi di treni dotati di due pantografi spaziati di circa 180 m. Il risultato di questo studio ha portato ad una catenaria avente le seguenti caratteristiche: Specifiche richieste Velocità di esercizio 300 km/h Affidabilità (guasti per km) 7,97 x 10-7 Perdita di contatto del pantografo <1:200 sec Forza di contatto Fcm -3σ 30N Nota: Fcm = valore medio della forza di contatto σ = deviazione standard Caratteristiche ambientali e della linea Velocità di esercizio Scartamento binari Interbinario Raggio minimo di curvatura Velocità max del vento per l esercizio 300 km/h 1435 mm 5 m 5450 m 100 km/h Filo di contatto Fune portante Pendini sezione 150 mmq e tensionamento di 20 kn sezione 120 mmq e tensionamento di 16,25 KN 9 pendini per tratta (lunghezza tratta standard 60 m) 4

5 Sospensione Tipo SAO C In seguito, è stato allestito un prototipo della linea di contatto sulla Direttissima Firenze-Roma per verificarne il calcolo teorico e i dati sperimentali hanno convalidato la simulazione. Si è riscontrato un valore della forza di contatto intorno a 50 N sia per il primo che per il secondo pantografo e non è stata rilevata nessuna perdita di contatto. La linea di contatto è stata progettata per garantire un tasso di guasto (MTBF) di ore per km di linea, equivalente ad una affidabilità di 0,994; risultato raggiunto mediante una scelta accurata dei componenti e una riduzione della necessità di manutenzione. Sospensione Tipo SAO T Componenti La sospensione è stata espressamente progettata per le linee AV/AC, con l intento di semplificare il montaggio e la manutenzione. La sospensione è di alluminio, con lunghezza regolabile sul posto per mezzo di spinotti, minimizzando così il tempo di messa in opera ed eliminando la necessità di effettuare misure. Gli isolatori sono del tipo composito, con nucleo in fibra di vetro e resine epossidiche e rivestimento alettato in gomma siliconica. I pali sono del tipo standard già in uso in Italia (tipo LS) e sono dotati alla base di una flangia per il fissaggio con bulloni alla fondazione. I pendini, infine, sono del tipo conduttore. 5

6 Sistema di alimentazione La dislocazione lungo il tracciato e la potenza delle sottostazioni sono state determinate in collaborazione con Italferr SpA, secondo le seguenti specifiche: - Traffico normale con un treno (ETR 500, 12 MVA) ogni cinque minuti nelle due direzioni - Possibilità di raddoppiare il traffico con treni a doppia composizione - Ridondanza completa in condizioni normali (due trasformatori in ogni sottostazione) Le sottostazioni sono disposte ogni 50 km circa e tra loro, a intervalli regolari, sono collocati tre posti di parallelo con autotrasformatori. I due trasformatori di ogni sottostazione sono entrambi in servizio e alimentano, ciascuno, circa 25 km di linea a doppio binario. Le due linee di contatto sono connesse al primo e al secondo posto di parallelo: il primo è tenuto normalmente con un solo autotrasformatore in funzione, il secondo è suddiviso tra due diverse alimentazioni, in modo che la sezione neutra rimanga aperta. Schema tipico di alimentazione 6

7 Sottostazioni e stazioni di autotrasformazione Generalmente le sottostazioni sono alimentate con una doppia linea a 132/150 kv dalla rete ENEL nazionale e sono dotate di due trasformatori da 60 MVA, /2x27,5 kv. I trasformatori sono collegati a fasi differenti, non possono operare in parallelo e alimentano una sbarra a 27,5 kv, con le due semi sbarre normalmente sezionate. Le sottostazioni sono telecomandate mediante il sistema SCADA, che controlla anche i posti di parallelo e gli interruttori delle linee di contatto. Un computer con software Microscada viene utilizzato per il controllo locale e per la diagnostica delle apparecchiature, avvertendo dell'eventuale necessità di manutenzione; vengono monitorizzati interruttori, trasformatori, batterie e carica-batterie. I relè di protezione, del tipo digitale e dotati di autodiagnostica, sono integrati nel sistema Microscada e vengono utilizzati anche per il controllo dell apparecchiatura. La linea di contatto è protetta da relè distanziometrici e da relè di massima per corrente come rincalzo. Anche le sottostazioni sono state progettate tenendo conto delle specifiche richieste di MTBF di ore o un affidabilità di 0,9987. L obiettivo è stato raggiunto prevedendo che le sottostazioni possano funzionare anche con una sola delle due linee di alimentazione e con solo uno dei due trasformatori, e che la doppia linea di contatto possa essere alimentata da un solo terminale attraverso l interruttore by-pass. I posti di parallelo e di autotrasformazione sono molto semplici. Sono normalmente dotati di due autotrasformatori da 15 MVA - 55/27,5 kv (eccetto l ultimo che ne ha uno solo) e hanno anche la funzione di mettere in parallelo le due linee di contatto. Il controllo locale viene effettuato mediante computer. Elettrodotti 132/150 kv Le linee primarie collegano fra di loro le sottostazioni del sistema dedicato di trazione AV e l alimentazione ENEL. Esse sono del tipo unificato ENEL con l utilizzo di sostegni tralicciati troncopiramidali s.t/d.t. o sostegni compatti s.t/d.t. Questo secondo tipo è il più interessante: esso è progettato per ridurre l impatto visivo sul territorio. Avendo le fasi più ravvicinate rispetto alla linea tradizionale, ha una reattanza inferiore con conseguente maggiore capacità di trasmissione e un impatto elettromagnetico sensibilmente inferiore. In alcuni casi, per ragioni ambientali, gli elettrodotti sono realizzati in cavo. 7

8 05/04 Printed in Italy BBRPS/027-it Balfour Beatty Rail SpA Via Lampedusa, Milano - Italy Tel Fax info.bbrps.it@bbrail.com Copyright 2004 Balfour Beatty Rail. All rights reserved. No part of this publication may be reproduced without the permission of Balfour Beatty Rail SpA. Balfour Beatty is a registered trademark of the Balfour Beatty Group.