Il segnalamento ferroviario

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1 Il segnalamento ferroviario ing. Eugenio FEDELI

2 Argomenti trattati Concetti Base della Sicurezza Segnali Circuiti di Binario Impianti di Blocco Apparati di stazione Deviatoi Passaggi a Livello Sistemi di Comando Centralizzato del Traffico

3 Concetti base della sicurezza Gli impianti di Segnalamento sono preposti alla gestione della circolazione ferroviaria La Sicurezza è il parametro più significativo fra quelli che concorrono a definire la Qualità del servizio offerto Gli elementi che determinano la sicurezza della circolazione sono: l infrastruttura f ferroviaria i (parte civile) il il materiale rotabile l impiantistica p di segnalamento gli operatori di terra (D.M.) e di bordo (Macchinista) i regolamenti e la normativa di esercizio l operatore e la normativa di manutenzione l organizzazione del modello di istruzione professionale

4 Concetti base della sicurezza Il processo di circolazione ferroviario si sviluppa nelle seguenti fasi: Definizione Programma di Servizio Predisposizione i i dell Infrastruttura tt per l impegno da parte del mezzo formazione percorso controllo libertà del percorso inalterabilità del percorso fino all esaurimento del suo utilizzo protezione da altri movimenti interferenti Autorizzazione per impegnare l infrastruttura per lo specifico mezzo Marcia del Mezzo mobile sull Infrastruttura Il livello di sicurezza di un processo aumenta al diminuire Il livello di sicurezza di un processo aumenta al diminuire delle incombenze affidate all uomo

5 Concetti base della sicurezza I 2 concetti fondamentali sottointesi nella Predisposizione dell Infrastruttura sono: collegamento di sicurezza, è un legame fisico-logico tra l autorizzazione all impegno dell infrastruttura e le operazioni che concorrono a formare il percorso, consistente nel consentire l autorizzazione solo se si sono compiute le operazioni richieste collegamento g di incompatibilità,, cioè il legame che impedisce l effettuazione di 2 movimenti interferenti in modo fisico (intersezioni) o in modo potenziale (convergenze) Nelle sue manifestazioni i i più evolute contiene informazioni i i sempre più ricche per la guida della marcia del mezzo rese disponibili a terra o a bordo

6 Concetti base della sicurezza Il segnalamento ferroviario è stato sempre caratterizzato da livelli di sicurezza altissimi Sicurezza intrinseca o fail-safe: qualsiasi guasto provoca il passaggio ad una situazione di maggiore sicurezza, in quanto più limitativa della circolazione, fino a raggiungere al limite il completo arresto treno. Per lo sviluppo di un prodotto i principi su cui poggiano gli aspetti tecnici sono: le condizioni più permissive richiedono sempre presenza di energia controllo ciclico dello stato degli elementi critici impiego di elementi pienamente adeguati all applicazione Conoscenza di tutti i modi di guasto Per rendere possibile che la circolazione prosegua esistono delle procedure che permettono all operatore di manovrare l impianto senza sentire eventuali condizioni di sicurezza e quindi sotto la propria responsabilità

7 Concetti base della sicurezza Per le Apparecchiature a logica programmata, fail-safe equivalente: ridondanza o diversità, ossia la tecnica di effettuare la stessa funzione in modo diverso comparando i risultati Non si fanno in nessuno dei 2 casi valutazioni numeriche per definire il livello di sicurezza. Il livello è unico, assoluto, deterministico. Il CENELEC ha introdotto il concetto dell Analisi del Rischio (individuazione pericoli o hazard, determinazioni frequenze di accadimento, analisi delle conseguenze) e della determinazione del livello di sicurezza (SIL) del sistema tecnologico da impiegare. Gli standards: EN 50126, La specificazione e la dimostrazione di Affidabilità, Disponibilità, Manutenibilità e Sicurezza (RAMS) EN 50128, SW per sistemi di protezione e controllo ferroviari EN 50129, Sistemi elettronici di sicurezza per il segnalamento

8 Concetti base della sicurezza La circolazione ferroviaria è regolata dal distanziamento a spazio Linea Verifica della libertà della tratta da parte del Dirigente Movimento (richiesta consenso) disposizione a via libera di un segnale di partenza occupazione del segnale bloccamento della tratta di via liberazione della tratta di via, nel momento in cui il treno esce dalla tratta

9 Concetti base della sicurezza stazione formazione dell itinerario assicurazione posizione scambi verifica compatibilità con altre vie (assunzione) verifica libertà della via disposizione a via libera e bloccamento dell itinerario occupazione segnale liberazione dell itinerario

10 Segnali Scopo: fornire da terra le indicazioni atte a regolare la marcia dei treni e delle manovre (via impedita e via libera) Il comportamento del macchinista di fronte ad un segnale è regolato dal Regolamento Segnali e dal Regolamento Circolazione Treni Segnali alti permanentemente luminosi Segnali a schermo mobile:luce unica + ventola mobile con 3 vetrini colorati, circuito di controllo efficienza lampada+ posizione ventola Segnali a specchi dicroici: 3 luci + 3 filtri, circuito di controllo efficienza lampada Rilevatore Differenziale controlla la corrente di lampada in cabina

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12 SEGNALI PERMANENTEMENTE LUMINOSI Danno ai treni indicazioni di via libera (v.l.) e di via impedita (v.i.) e si dividono in: Segnali di I a categoria - non possono essere oltrepassati se disposti a vi v.i. Preceduto ad una distanza che permette la frenatura (1200 m a 150 Km/h) dal Segnale di avviso, che informa dell avviso di v.l. o di v.i. ed in alcuni casi di riduzione di velocità da osservare al segnale di I a categoria Se due segnali di I a categoria si susseguono a distanza < di 2000m (p.e. segnale di protezione e di partenza della stazione, ) il primo fa anche da avviso del secondo Segnali di II a categoria - possono essere oltrepassati ti e quindi vengono posizionati prima del punto protetto (solo ad ala semaforica)

13 SEGNALI PERMANENTEMENTE LUMINOSI

14 SEGNALI PERMANENTEMENTE LUMINOSI Le informazioni fornite dai segnali devono essere chiare, univoche e tempestive Il segnale va posizionato: a sinistra i del binario i che comanda (vela circolare), ad eccezione dei binari per cui è consentita la marcia a destra (vela quadrata) prima del punto da proteggere (p.e. 100m per segnali di protezione delle stazioni) distanze stabilite fra segnale di I a categoria e avviso <2000m tavole di orientamento normali: m l una dall altra orizzontali per segnale di avviso e inclinate per segnale di I a categoria tavole distanziometriche: numero di strisce decrescenti da 4 fino all unità a distanza di 100 m

15 ASPETTI DEI SEGNALI ASPETTO del segnale è l informazione fornita al macchinista (via libera, via impedita per corretto tracciato o deviata, velocità di impegno della deviata) SEMPLICI AD UNA SOLA LUCE per il corretto tracciato o per la deviata Rosso R, Giallo G, Giallo lampeggiante Gx, Verde V SEMPLICI A 2 LUCI SOVRAPPOSTE R, G, Gx,V RG, RGx, RV, GG, GV, GxVx (contemporanei),gx Vx (alternativi) SEMPLICI A 3 LUCI SOVRAPPOSTE R, G, Gx,V RG, RGx, RV, GG, GV, GxVx, Gx Vx RGG, RGV, RGxVx, RGx Vx

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17 Altri segnali segnali di avvio e di chiamata: 2 luci gialle fisse o lampeggianti se accoppiato o meno l avviso, posto sullo stante t del segnale di partenza autorizza l avvio del treno anche se il segnale è spento o a v.i. per guasto indicatori di partenza: due centri luminosi a luce bianca fissa posti verticalmente su di un pannello normalmente spenti che fungono da ripetitore del segnale di partenza quando questo non è facilmente visibile segnali g di manovra segnali bassi girevoli, segnali bassi luminosi e segnali alti o medi per spostamenti in grandi impianti segnali ausiliari (limiti velocità, frecce indicatrici per segnali a destra,..) segnali protezione PL di linea

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20 RELE Interruttore o commutatore a comando elettrico, dispositivo logico elementare elettromeccanico per la realizzazione di apparati centrali o impianti di segnalamento. Può essere utilizzato per: sostituire una alimentazione in arrivo con una in partenza moltiplicare e in più circuiti c iti in partenza a un unica nica informazione ione Nella sua forma più semplice è costituito da un elettromagnete il cui avvolgimento è percorso dall alimentazione in arrivo e la cui ancora è meccanicamente collegata ad un equipaggio mobile che porta i contatti mobili a contatto o meno con dei contatti fissi (alti e bassi) Vengono generalmente montati su dei telai su cui sono fissate le contropiastre in materiale isolante, con altrettanti morsetti cui fanno capo i conduttori che, provenendo dal banco di manovra o dal piazzale realizzano lo schema elettrico dell impianto

21 RELE Corrente continua neutro, 2 posizioni, eccitato e diseccitato polarizzato, 3 posizioni, diseccitato, eccitato con polarità + o - stabilizzato, 2 posizioni eccitato e diseccitato, ma conservando la posizione anche in assenza di alimentazione Corrente alternata del tipo a disco: 2 avvolgimenti fissi percorsi da correnti alternate sfasate, che provocano una coppia capace di far ruotare un settore di alluminio libero di ruotare fra i 2 avvolgimenti. Il disco comanda la traslazione dei contatti mobili.

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25 Circuiti di binario CdB Accertamento della libertà della tratta e integrità del binario CdB corrente alternata impiegati nelle linee elettrificate alimentatore alimenta un relè tramite un circuito costituito dalle rotaie di cui si vuole accertare la libertà; se sulla tratta vi è un asse questo cortocircuita l alimentazione e il relè si diseccita. relè di binario ha i contatti o sul segnale o sui circuiti che controllano la possibilità di disporre a v.l. il segnale che protegge il cdb percorso dal treno affiancamento alimentazioni o delle ricezioni (per evitare interferenze tra CdB contigui) doppio sezionamento delle rotaie con giunti isolanti per creare la separazione di CdB adiacenti per il ritorno della corrente di trazione connessioni z e connessioni induttive

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27 IMPIANTI DI BLOCCO Un impianto di blocco ha lo scopo di garantire che in una determinata t tratta tt di linea, detta sezione di blocco, non si possa immettere un treno se prima non ne è uscito un altro precedentemente immessosi La tratta è delimitata dal segnale di blocco (p.e. partenza) e dal segnale di uscita (p.e. protezione) che da informazioni sulla libertà della tratta Si dividono in: BLOCCO ELETTRICO MANUALE (BEM) Km BLOCCO CONTAASSI (BCA) Km BLOCCO AUTOMATICO a CORRENTI FISSE (BACF) Km BLOCCO AUTOMATICO a CORRENTI CODIFICATE (BACC) Km

28 IMPIANTI DI BLOCCO BLOCCO ELETTRICO MANUALE I Dirigenti Movimenti impiegano ciascuno un Istrumento di blocco, dotato di maniglie e dischi informativi, idoneo a richiedere, ricevere e trasmettere consensi di blocco dall altro ad esso elettricamente collegato In tali impianti: la sezione di blocco è concepita normalmente occupata necessario l accertamento coda treno

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30 BLOCCO CONTA-ASSI Principio di funzionamento 2 Punti di conteggio costituiti ciascuno da 2 pedali elettronici ad alta frequenza Tali pedali inviano informazioni di occupazione, di passaggio di ciascun asse e di direzione del treno ad un Apparato di conteggio (per alcuni tipi sono 2), situato in stazione che paragona il numero degli assi entrati ed usciti; in tal modo determina la condizione di blocco occupato o libero materializzata nel pilotaggio di 2 relè di blocco e 1 relè di controllo Vantaggi non richiede ihid sezionamenti tidll della rotaia ti economico, basso numero di apparecchiature Svantaggi non controlla la continuità della rotaia non permette la ripetizione a bordo dei segnali

31 BLOCCO CONTA-ASSI

32 IMPIANTI DI BLOCCO AUTOMATICO BLOCCO AUTOMATICO Inserimento sul circuito di comando dei segnali i contatti di eccitato del relè del circuito di binario ricoprente la sezione di blocco non necessario accertamento coda treno aumento sicurezza e potenzialità, inserimento Posti Intermedi economico (tecnologico non di esercizio io per presenziamento) linea è considerata normalmente libera (permissività) per sfruttare al massimo le potenzialità si concatenano le sezioni (1200 m senza ripetizione, 1350 m con ripetizione, DD 5400 m) nel BLOCCO AUTOMATICO A CORRENTI FISSE alla ricezione i sono derivati i 2 distinti i i relè a disco che vengono eccitati i ciclicamente

33 BLOCCO AUTOMATICO A CORRENTI CODIFICATE ALIMENTAZIONE Nel CdB vengono fatte circolare delle Correnti codificate, ottenute da un alimentazione (50 Hz) ciclicamente interrotta tramite i relè codificatori in base a determinate frequenze modulanti RICEZIONE Relè seguitore TR di codice, che, se il binario è libero, batte alla frequenza del codice di alimentazione I contatti del relè seguitoretr vengono utilizzati per mandare, in un senso e nell altro una corrente continua al trasformatore decodificatore che trasferirà una tensione alternata che viene utilizzata per alimentare il relè HR (relè di binario agli effetti del blocco) a contatti tti insaldabili alimentati dal trasformatore ci sono anche i relè decodificatori

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36 BLOCCO AUTOMATICO A CORRENTI CODIFICATE Con la codificazione ad ogni segnale arriva non solo l informazione relativa al CdB che lo segue ma anche informazioni relative ai segnali successivi Significato dei codici del BAcc Frequenza mod. Codice Informazione 4.5 Hz 270 Via libera incondizionata 3 Hz 180 preavviso VI, VL deviata o riduzione V per rallentamento 2Hz 120 VL con riduzione V a 30-60km/h al successivo segnale 1,25 Hz 75 Avviso di VI a distanza>900m

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39 RIPETIZIONE IN MACCHINA DEI SEGNALI Le informazioni vengono ricevute a bordo tramite accoppiamento induttivo fra il campo magnetico creato dalle correnti circolanti sulle rotaie e i dispositivi di captazione presenti sul treno 2 bobine in serie costituiscono il secondari di un trasformatore il cui primario è costituito dalle rotaie e dal primo asse del treno, il sistema RSC è collegato con il sistema di frenatura Con esso si alimenta un relè HR e le unità decodificatrici 2 tipi di protezione: semplice invio informazione a bordo con riconoscimento da parte del macchinista controllo velocità (10% dei locomotori) Per aumentare le informazioni da trasmettere ai treni, si è scelto di alimentare i CdB con 2 frequenze sovrapposte (50 Hz e 178 Hz), ognuna separatamente codificata con i quattro codici

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42 IMPIANTI DI SICUREZZA NELLE STAZIONI Non è sufficiente garantire la libertà o il bloccamento della via ma è necessario formare l itinerario, manovrando,assicurando e controllando gli scambi e per garantire che non siano possibili movimenti i incompatibili ibili Ogni manovra di tutti gli enti di piazzale (scambi, segnali per treni e manovre, PL) è centralizzata in un unico posto di manovra ed è effettuata con un apparato centrale Apparati a leve e tiranti (segnale) Apparati idrodinamici a leve (acqua in pressione permetteva la manovra di segnali e scambi) Apparati elettrici (segnali, scambi e altri enti)

43 DEVIATOI (SCAMBI) MANOVRATI A MANO Dispostivi di armamento che consentono di inviare un convoglio da un binario ad un altro che da esso si dirami Manovra può avvenire a mano o a distanza fondamentali sono i dispositivi che garantiscono e controllano il mantenimento della posizione degli aghi Fermascambi o Fermadeviatoi Fermascambi a chiave: Il possesso della chiave da parte del DM garantisce l avvenuta manovra e il mantenimento della posizione Trasmettichiave: E un dispositivo che permette di trasmettere a distanza le condizioni di sicurezza Fermascambi elettrici: E un circuito elettrico che assicura l avvenuta manovra e il mantenimento della posizione

44 DEVIATOI MANOVRATI A MANO

45 DEVIATOI (SCAMBI) MANOVRATI A DISTANZA MANOVRA MECCANICA Manovrati tramite leve collegate con trasmissioni rigide o flessibili di acciaio Manovrati idrodinamicamente, fu necessario aggiungere il dispositivo di fermascambiatura, fatto agire dalla cassa o manovrato a distanza, e un dispositivo capace di rinviare in cabina il controllo della regolarità della manovra (trasmettichiave)

46 DEVIATOI (SCAMBI) MANOVRATI ELETTRICAMENTE Cassa di manovra elettrica alimentata a 144 Vcc, composta da: motore in continua con 2 distinti avvolgimenti di eccitazione avvolti in senso opposto tiranti di manovre e organi di fermascambiatura che bloccano i tiranti e gli aghi organi g di controllo che chiudono dei contatti quando la fermascambiatura è avvenuta che eccitano un relè polarizzato, che interrompe l alimentazione della cassa dispositivo di frizione, interposto fra motore e trasmissione per evitare i danni allo scambio cdb di immobilizzazione per evitare che lo scambio venga manovrato con treno sopra

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48 DEVIATOI (SCAMBI) MANOVRATI ELETTRICAMENTE REQUISITI NELLE MODERNE CASSE DI MANOVRA la puntata: certezza che l ago eserciti la giusta pressione sul relativo contrago a fine manovra la tallonabilità: possibilità di impegnare il deviatoio di calcio senza provocare danni alla cassa la intallonabilità: per impedire l autotallonamento che si può verificare sotto il treno per V> 60Km/h la degradabilità: possibilità di poter effettuare la manovra amano la manutenibilità: limitata necessità di interventi manutentivi

49 DEVIATOI (SCAMBI) MANOVRATI ELETTRICAMENTE FERMASCAMBIATURA INTERNA (Vmax = 180 Km/h) Manovre elettriche P80-L90 Manovra elettrica in traversa MET FERMASCAMBIATURA ESTERNA (Vmax = 300 km/h) Sistemi i Elettromeccanici i SE92 Sistemi Oleodinamici SO ( )

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51 SISTEMI DI MANOVRA OLEODINAMICI CARATTERISTICHE Adattabili ad ogni configurazione i di deviatoio i Fermascambiatura in tutti i punti di manovra Forza di trascinamento adeguata per ogni punto Assenza di regolazioni estate/inverno Ridotti interventi manutentivi Posa destra o sinistra i con gli stessi componenti

52 SISTEMI DI MANOVRA OLEODINAMICI

53 SO5 SISTEMI DI MANOVRA OLEODINAMICI telaio 60-0,022 Cogifer \ telaio 60-0,026 Vae

54 PASSAGGI A LIVELLO Sistema elettromeccanico di protezione della zona di interferenza fra la sede ferroviaria e la rete stradale in cui il piano del ferro si trova alla stessa quota del manto stradale Sulla rete FS circa 7000 PL Protezione lato treno da un segnale di I a categoria, con relativo avviso lato strada da segnaletica stradale prevista dal Codice La chiusura del PL deve essere accompagnata da segnalazioni acustiche e visive

55 PASSAGGI A LIVELLO

56 Sicurezza dei movimenti nella stazione Fasi dei movimenti in stazione formazione dell itinerario assicurazione posizione scambi verifica compatibilità con altre vie (assunzione) verifica libertà della via disposizione a via libera e bloccamento dell itinerario occupazione segnale liberazione dell itinerario

57 CENTRALIZZAZIONE MANOVRE ENTI DI PIAZZALE BANCO DI MANOVRA: concentrazione dei dispositivi i i i di manovra e del ritorno dei controlli inviati dagli enti stessi Realizzati at i collegamenti e che assicurano a il rispetto delle e fasi Le condizioni che vengono realizzata da una apparato centrale comprendono sia quelle delle singole manovre sia di quelle alle quali è subordinata; le principali sono: subordina l accensione di un segnale all esistenza di tutte le condizioni condizioni per disporre a via libera il segnale condizioni per mantenere la via libera (controlllo continuo) assicurare lo svolgimento regolare del ciclo, interviene sulla liberazione dell itinerario, lo blocca fino a quando il treno atteso non lo abbia percorso

58 CENTRALIZZAZIONE MANOVRE ENTI DI PIAZZALE In caso di guasto il DM può intervenire i azionando i tasti di soccorso o di liberazione artificiale piombati (se manca il controllo dello scambio non è possibile mettere a v.l. il segnale e si può far avanzare il treno con i segnali di chiamata e previa applicazione dei fermascambi portatili o a morsa le condizioni vengono realizzate a mezzo di collegamenti tra i circuiti di comando e di controllo dei vari enti Gli Apparati centrali si sviluppano su 5 livelli: Apparati meccanici a leve Apparati idrodinamici a leve ACE Apparati elettromeccanici a leve singole ACEI Apparati elettrici a pulsanti di itinerario, con pulsantiera di comando ACS Apparati elettronici

59 ACEI a pulsanti di itinerario Tutte le operazioni necessarie per l arrivo e la partenza di un treno vengono comandate da un unico pulsante, che permette la manovra contemporanea di tutti gli scambi e la liberazione progressiva non appena lo scambio viene abbandonato dal treno Le condizioni sono solo elettriche Quadro luminoso riproducente lo schema della stazione Pulsanti ha 3 posizioni: riposo, premuto (manovra) ed estratto (annullare manovra)

60 CENTRALIZZAZIONE MANOVRE ENTI DI PIAZZALE

61 ACEI con pulsantiera di comando Sostituito il banco con una pulsantiera a microprocessore, che permettere di selezionare l itinerario o l ente che si vuole manovrare e completare l ordine agendo su tasti di comando e di funzione eccita un relè che agisce sull ACEI come il pulsante o la leva sicurezza del comando voluto gli errori di trasmissione non hanno impatto sulla sicurezza perché essa è garantita dall impianto tasti di soccorso in cui i collegamenti di sicurezza dell impianto vengono meno Pulsantiera leggera ad alta affidabilità per i comandi semplici Pulsantiera pesante in sicurezza per i tasti di soccorso

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64 IMPIANTI PER IL COMANDO CENTRALIZZATO DEL TRAFFICO Regime di Dirigenza Centrale Operativa, il DCO telecomanda gli apparati dei singoli Posti Movimento, tramite il CTC impianto di Controllo Centralizzato del Traffico Telecomando ad alta affidabilità Sicurezza garantita dall impianto ACEI Tasti di soccorso azionati in loco Sistemi di ausilio al DCO: train describer: trasmissione automatica del numero del treno inizializzato nella stazione porta dal DM (solo con BACC) ATN, annuncio treni numerico, da stazione a stazione programmatore p g degli itinerari: sceglie l itinerario ottimo in funzione del treno effettivamente in arrivo

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66 ALTRI DISPOSITIVI DI SEGNALAMENTO Rilevamento Temperatura Boccole RTB e Freni dei treni Misuratore Velocità Treno MVT Trasmissione Dati in Sicurezza TDS Dispositivo Elettronico Accertamento Coda treno DEAC Sistemi di Diagnostica Centralizzata per enti di linea e di piazzale Monitoraggio Temperatura Rotaie Protezione Automatica Integrativa Passaggi a Livello PAI-PL Registratori Cronologici di Eventi RCE