Firenze, 9 giugno 2014 4 Incontro con VIS/NoBo SOTTOSISTEMI STRUTTURALI & RUMORE Revisione della Specifica Tecnica di Interoperabilità per il sottosistema «ENERGIA» del sistema Ferroviario nell Unione Europea (ENE TSI)
STI ENE Il mandato della Commissione era quello di raggiungere questi obiettivi: 1. Unione dei sottosistemi Convenzionale ed Alta Velocità (Merging); 2. Estensione del campo di applicazione anche alle reti NON-TEN; 3. Estensione del campo di applicazione alle reti a scartamento 1520/1524/1668mm 4. Applicazione del traction settlement system. principali novità strategia di migrazione : A. Strategia di migrazione per la tensione e la frequenza La scelta del sistema di alimentazione è dello Stato Membro tenendo in considerazione i seguenti fattori: a) il sistema di alimentazione esistente nello Stato Membro, b) eventuali connessioni alle linee ferroviarie dei Paesi limitrofi che utilizzano un altro sistema di alimentazione, c) power demand. Le nuove linee con velocità superiori a 250 km/h devono essere dotate di uno dei sistemi di alimentazione a Corrente alternata definiti nella STI. 2
STI ENE principali novità strategia di migrazione : B. Strategia di migrazione per la geometria della catenaria capace di supportare i pantografi (HS 1600mm, CR 1600 or 1950mm): L obbiettivo è quello di creare un percorso per arrivare nei prossimi anni ad avere un linea elettrificata capace di supportare sia pantografi larghi 1600 mm e 1950 mm, con le seguenti precisazioni: La strategia di uno Stato Membro dovrà essere basata su uno studio di fattibilità (incluso gli aspetti economici e gli aspetti tecnici del territorio); Gli archetti dei pantografi devono essere progettati tenendo conto delle regole definite nella STI; l ERA ha svolto un analisi tecnico/economica nel 2013/2014 su questi aspetti C. Sistema di raccolta dei dati di Energia a terra D. Integrazione con la rete a scartamento 1520 mm. 3
Specifica Tecnica di Interoperabilità Energia entrata in vigore Direttiva Interoperabilità (2008/57/CE) Allegato II Il sistema che costituisce il sistema ferroviario può essere suddiviso nei seguenti sottosistemi: ENERGIA (SOTTOSISTEMA DI TIPO STRUTTURALE) Dal REGOLAMENTO (UE) N. /.. DELLA COMMISSIONE Articolo 12 Entrata in vigore Il presente regolamento entra in vigore il ventesimo giorno successivo alla pubblicazione nella Gazzetta ufficiale dell Unione europea. Esso si applica a decorrere dal 1 gennaio 2015. Tuttavia, anteriormente al 1 gennaio 2015 può essere concessa un autorizzazione di messa in servizio in conformità alla STI come illustrata nell allegato al presente regolamento. 4
Specifica Tecnica di Interoperabilità Energia entrata in vigore STI ENE CR (Conventional Rail ) Decisione della Commissione 2011/274/CE del 26 aprile 2011 STI ENE HS (High Speed) Decisione della Commissione 2008/284/CE del 06 marzo 2008 STI ENE (merging che è stata già votata al RISC e rimane in attesa di essere recepita come decisione dalla Commissione Europea) Dal REGOLAMENTO (UE) N. /.. DELLA COMMISSIONE Articolo 11 Le decisioni 2008/284/CE e 2011/274/UE sono abrogate a decorrere dal 1 gennaio 2015. Esse continuano tuttavia ad essere applicate: (1)ai sottosistemi autorizzati in conformità alle stesse decisioni; (2)ai progetti per sottosistemi nuovi, rinnovati o ristrutturati che, alla data di pubblicazione del presente regolamento, sono in una fase avanzata di sviluppo o che sono oggetto di un contratto in corso. 5
STI ENE punti di maggior rilievo La struttura della nuova STI ENE segue un impronta della STI ENE CR più che quella HS anche se pur condividendo alcuni aspetti. Paragrafi oggetto di modifiche: INTRODUZIONE (campo di applicazione tecnico e geografico esteso anche le reti a scartamento 1500-1520-1668mm, reti off-ten) DISTANZA TRA I PANTOGRAFI PER LA PROGETTAZIONE DELLA CATENARIA ( 4.2.13) TRATTI A SEPARAZIONE DI FASE ( 4.2.15) TRATTI A SEPARAZIONE DI SISTEMA ( 4.2.16) SISTEMA DI RACCOLTA DEI DATI SULL'ENERGIA A TERRA ( 4.2.17) INTERFACCE ALTRI SOTTOSISTEMI ( 4.3) COMPONENTI DI INTEROPERABILITÀ( 5 ) VALUTAZIONE DELLA CONFORMITÀ DEI COMPONENTI DI INTEROPERABILITÀ E VERIFICA CE DEI SOTTOSISTEMI ( 6) ATTUAZIONE DELLA STI ENERGIA ( 7) APPENDICE B (NUOVO PARAMETRO FONDAMENTALE 4.2.17) APPENDICE F NUOVO PUNTO IN SOSPESO : PROTOCOLLO TRA (EMS) E (DCS) 6
STI ENE Pantograph spacing for overhead contact line design ( 4.2.13) un confronto tra le due tabelle illustra l inserimento della riga con V 250Km/h in cui si assume un valore di 200 metri per le distanze tra i pantografi in base alle tensioni in c.a. o c.c. necessarie per la costruzione della catenaria Tabella della STI ENE CR Nella STI HS abbiamo invece una distinzione in base alla categoria di linea 7
STI ENE Pantograph spacing for overhead contact line design ( 4.2.13) un confronto tra le due tabelle illustra l inserimento della riga con V 250Km/h in cui si assume un valore di 200 metri per le distanze tra i pantografi in base alle tensioni in c.a. o c.c. necessarie per la costruzione della catenaria Table 4.2.13 Pantograph spacing for OCL design Design speed [km/h] AC Minimum distance [m] 3 kv DC Minimum distance [m] 1,5 kv DC Minimum distance [m] Type A B C A B C A B C v 250 200 200 200 200 35 160 < v < 250 200 85 35 200 115 35 200 85 35 120 < v 160 85 85 35 20 20 20 85 35 20 80 < v 120 20 15 15 20 15 15 35 20 15 v 80 8 8 8 8 8 8 20 8 8 Dove con le colonne denominate A, B,C si intende suddividere la tipologia di linea di contatto a seconda delle performance : A fast passenger, B mixed traffic, C heavy freight n.b.1 non abbiamo più la suddivisione per categoria di linea (com era nella STI ENE HS) ma per velocità n.b.2 dalla linea guida : tali valori non definiscono le distanze tra pantografi dal punto di vista RST, ma servono per la costruzione della catenaria 8
STI ENE Phase separation sections ( 4.2.15) Si fa una distinzione ponendo l indice di velocità a 250 Km/h si rimanda alle nuove EN50367:2012 alla EN50119:2009 Linee con velocità v 250 km/h Possono essere adottati due tipi di progettazione dei tratti a separazione di fase: (a) una progettazione con separazione di fase dove tutti i pantografi dei treni della massima lunghezza, conformi alla STI, sono all'interno del tratto neutro. Il tratto neutro deve essere di almeno 402 m. (b) una separazione di fase con tre sezionamenti a spazio d aria. La lunghezza totale del tratto neutro è inferiore a 142 m inclusi gli spazi d aria e tolleranze. Linee con velocità v < 250 km/h La progettazione dei tratti a separazione fa riferimento all Allegato A.1 della norma EN 50367:2012. Quando viene proposta una soluzione alternativa, si deve provare che tale alternativa è almeno altrettanto affidabile. 9
STI ENE On-ground Energy Data Collecting System ( 4.2.17) E stata fatta un indagine in ambito europeo tra gli stati membri e ne è uscito uno studio sulla situazione dei sistemi e metodi si contabilizzazione dell energia E stato deciso di prevedere un sistema di monitoraggio e trattamento dei dati a terra; tali dati vengono inviati da un sistema a bordo treno verso terra tramite un protocollo di trasmissione unificato in ambito europeo. Dove troviamo questo parametro nella STI ENE? Capitolo 4, ( 4.2.17)quale parametro fondamentale del sottosistema Energia Capitolo 7 ( 7.2.4) Attuazione del sistema di raccolta dei dati sull energia a terra Appendice B parametro indicato con N/A in tutte le fasi di verifica di sottosistema. Appendice F il tipo di protocollo tra (EMS) e (DCS) è indicato come punto in sospeso 10
STI ENE Traction Settlement System WHAT METHODS ARE USED FOR TRACTION CURRENT BILLING? HOW MANY ELECTRIC TRACTION UNITS ARE IN USE? 11
STI ENE Traction Settlement System Gestione delle funzioni di scambio delle informazioni tra sistema on-board e sistema on ground Lato On - Ground Compiled Energy Billing Data Sistema CEBD: paragrafi 4.2.17, 7.2.4 della STI, allegato B certificazione di sottosistema 12
STI ENE Interfacce altri Sottosistemi ( 4.3) oltre ai tradizionali sottosistemi che vengono richiamati in entrambe le STI ENE CR e HS STI ENE : 4.3.2 Interface with Rolling Stock subsystem. 4.3.3 Interface with Infrastructure subsystem 4.3.4 Interface with Control - Command and Signalling subsystems Nella nuova STI ENE merging troviamo l interfaccia con: 4.3.5 Interface with Operation and traffic management subsystem il motivo che ha condotto a tale necessità è stata la valutazione della composizione del treno legata alla massima corrente del treno e ai tratti di separazione di fase di sistema (par.4.2.4.1 4.2.15,4.2.16) 13
STI ENE Interfacce altri Sottosistemi ( 4.3) Alcune particolarità nell interfaccia con la STI LOC&PAS ( 4.3.2 STI ENE) Reference in the ENE TSI Reference in the LOC & PAS TSI Parameter Point Parameter Point Voltage and frequency 4.2.3 Operation within range of voltages and frequencies 4.2.8.2.2 On-ground energy data collecting system 4.2.17 On-board Energy measurement system 4.2.8.2.8 Alcune particolarità nell interfaccia con la STI OPE ( 4.3.5 STI ENE) Reference in the ENE TSI Reference in the OPE TSI Parameter Point Parameter Point Train composition Maximum train 4.2.2.5 4.2.4.1 current Preparation of the Route 4.2.1.2.2.1 Book Separation sections: Train composition 4.2.2.5 Phase System 4.2.15 4.2.16 Preparation of the Route Book 4.2.1.2.2.1 Dalla Application Guide ( 2.4.2) The Energy subsystem not only interfaces with an individual unit (defined in the LOC&PAS TSI) but also with a train (which can be a composition of units done by RU on the operational level). In this context there are some energy subsystem parameters (see point 4.3.5 of ENE TSI) which have an interface with the operation and traffic management subsystem. Those parameters having impact on the design of the energy subsystem, and affect the preparation and operation of trains are reflected in the Register of Infrastructure and RU documents (route book). 14
STI ENE Componenti di Interoperabilità ( 5 ) Nell ambito del gruppo di lavoro ci si è posti se la OCL doveva essere considerata ancora CI oppure no? Conseguenze: svolta un analisi dei vantaggi e svantaggi E stato deciso di mantenere la OCL come IC anche nella STI merging; una più semplice armonizzazione dei tipi di OCL con una riduzione delle diverse tipologie ed applicazioni di verifica. OCL si considera come un prodotto; riduzione dei processi di verifica del sottosistema, utilizzando OCL già certificate. 15
STI ENE Valutazione della conformità dei componenti di interoperabilità e verifica CE dei sottosistemi Alcune novità Procedura di valutazione particolare del componente di interoperabilità Catenaria (6.1.4) : due parametri di controllo : Valutazione del comportamento dinamico e qualità della captazione di corrente : Per maggior chiarezza rispetto alla STI ENE CR e HS si è deciso di suddividere in punti ben distinti le condizioni e modalità: Metodologia (contiene generalità) par.6.1.4.1 (1) Simulazione (revisione del progetto)par.6.1.4.1 (2) Misura (siti di prova) par.6.1.4.1 (3) Valutazione della corrente dei treni in stazionamento : svolta secondo la nuova norma EN 50367: 2012 aggiornata Dichiarazione CE dei componenti di interoperabilità par.6.1.5 La dichiarazione CE di conformità deve essere corredata di una dichiarazione attestante le condizioni d'uso: A. velocità massima di progetto; B. tensione e frequenza nominale; C. corrente nominale; D. profili del pantografo ammessi. NUOVI 16
STI ENE Procedure di valutazione particolari per il sottosistema "Energia" 6.2.4. 6.2.4.5 comportamento dinamico e della qualità di captazione della corrente L aspetto più interessante riguarda il punto (5) del par.6.2.4.5 : per velocità di esercizio fino a 120 km/h (sistemi CA) e 160 km/h (sistemi CC), la misurazione del comportamento dinamico non è obbligatoria. In questo caso sono utilizzati metodi alternativi per identificare errori di costruzione, quali la misurazione della geometria della catenaria a norma del punto 4.2.9. (possono essere la misura dell altezza del filo di contatto, della poligonazione, degli spazi di sollevamento). altri chiarimenti dalla linea guida ( 2.6.3.1) comportamento dinamico e della qualità di captazione della corrente riguardo la catenaria Quando la catenaria è già stata certificata IC e viene integrata in un sottosistema interoperabile ENE il test deve essere eseguito con la massima velocità operativa del binario nel caso velocità di esercizio di ogni binario sia minore della velocità di progetto della catenaria IC (per esempio per la disposizione e/o binario e/o vincoli di segnalamento), la massima velocità operativa del binario deve essere inclusa nella certificato di verifica CE preparato da un NoBo nelle condizioni di validità del certificato 17
STI ENE Implementation ( 7) capitolo 7 STI ENE tratta 3 campi di implementazione ( 7.2) 1. Implementation plan for voltage and frequency ( 7.2.2) 2. Implementation plan for OCL geometry ( 7.2.3) 3. Implementation of the on-ground energy data collecting system ( 7.2.4) Implementation plan for voltage and frequency ( 7.2.2) : approccio derivato dalla STI ENE CR: sistema di alimentazione è decisa sempre dallo Stato membro, ma si tiene conto anche del sistema di alimentazione degli stati confinanti E aggiunto un altro fattore potenza richiesta, importante non solo dal punto di vista del mercato ferroviario alimentazione dei veicoli e densità di traffico ma anche dal punto di vista della capacità e disponibilità del mercato dell energia in una determinata area. Per rimanere coerente con la TSI ENE HS si è specificato che le nuove linee con velocità superiori a 250Km/h devono essere alimentate con uno dei sistemi di alimentazione in AC ( 4.2.3) 25kV 50Hz 15kV 16,7 Hz c.a. Implementaion plan for OCL geometry ( 7.2.3) idea di OCL capace di consentire l uso di entrambi i pantografi con archetto di 1600mm e 1950mm per la rete a scartamento 1435mm tenendo conto di: A. Colmare i divari tra le differenti geometrie delle catenarie; B. Eventuali collegamenti tra le geometrie delle catenarie esistenti in aree confinanti C. Catenarie esistenti certificate come componenti di interoperabilità 18
STI ENE Implementation ( 7) geometria della catenaria 7.2.3.2 Norme di attuazione per gli scartamenti da 1435 mm (a) Le nuove linee con V > 250 km/h devono consentire entrambi i pantografi di cui ai punti 4.2.8.2.9.2.1 (1600 mm) e 4.2.8.2.9.2.2 (1950 mm) della STI LOC & PAS. Se ciò non è possibile, la catenaria è progettata per l'uso con almeno un pantografo (1600 mm). (b) Linee rinnovate o ristrutturate con V 250 km/h almeno del pantografo (1600 mm). (c) Altri casi: la catenaria progettata per uso di almeno uno dei pantografi con archetto (1600 mm) o (1950 mm) 7.2.3.3. Scartamenti differenti da quello da 1435 mm La catenaria deve essere progettata per l'uso con almeno un pantografo con la geometria dell'archetto specificata al punto 4.2.8.2.9.2 della STI LOC & PAS. (1600mm) o (1950mm) 19
STI ENE Implementation ( 7) geometria della catenaria Situation before CR TSI ENE (1435 mm track gauge) Situation after CR TSI ENE (1435 mm track gauge) New situation after TSI ENE Revision (1435 mm track gauge) 20
STI ENE Implementation ( 7) geometria della catenaria 21
STI ENE Casi specifici Punti aperti 7.4 Specific cases 7.4.2.3 Particular features on the Italian network 7.4.2.3.1 Phase separation sections lines with speed v 250 km/h (4.2.15.2) P case In case of upgrading/renewal of high speed line Rome - Naples special design of phase separation sections is allowed. Appendix F List of open points Specification related to interface protocols between energy measuring system (EMS) and data collecting system (DCS) (4.2.17). Implementation of the on-ground energy data collecting system ( 7.2.4) Within 2 years after the open point mentioned in point 4.2.17 is closed, Member States shall ensure that an on-ground energy data collecting system capable to exchange compiled energy billing data will be implemented. 22
STI ENE Norme EN aggiornate STI ENE Appendix E List of referenced standards Table E.1 List of referenced standards reference Document name version EN 50119 Railway applications - Fixed installations - Electric traction overhead contact lines 2009 EN 50122-1:2011+A1:2011 EN 50149 Railway applications - Fixed installations - Electrical safety, earthing and the return circuit - Part 1: Protective provisions against electric shock - 2011 Railway applications - Fixed installations - Electric traction - Copper and copper alloy grooved contact wires - 2012 EN 50163 Railway applications - Supply volt ages of traction systems - 2004 EN 50367 Railway applications - Current collection systems - Technical criteria for the interaction between pantograph and overhead line (to achieve free access) - 2012 EN 50388 Railway applications - Power supply and rolling stock - Technical criteria for the coordination between power supply (substation) and rolling stock to achieve interoperability - 2012 EN 50317 Railway applications Current collection systems Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line -2012 EN 50318 Railway applications Current collection systems Validation of simulation of the dynamic interaction between pantograph and overhead contact line - 2002 23
Grazie per l attenzione Dino Zago Settore Standard Tecnici Ufficio 3 Ricerca e Sviluppo Email: dino.zago@ansf.it Web: http://www.ansf.it/ 24