d Sistemi di protezione

Diversi sistemi sono stati concepiti per proteggersi da possibili errori dei macchinisti, che si differenziano per le funzioni che svolgono e i livelli di protezione che consentono. Essi possono essere classificati in:

8 Apparecchi vigilanti: si limitano a verificare la presenza e la vigilanza dei macchinisti, mediante l’azionamento di pedali o pulsanti secondo regole stabilite. Non sono quindi sistemi di sicurezza connessi al segnalamento vero e proprio;

8 Ripetizione dei segnali: trasmettono a bordo della cabina di guida informazioni riguardo i segnali. Nei sistemi meno evoluti semplicemente si richiama l’attenzione del macchinista in precedenza a un segnale, indipendentemente dal suo aspetto, come nel sistema polacco, oppure può dare indicazione dell’aspetto restrittivo di un segnale, indipendentemente dal tipo del segnale (avviso o imperativo) come il Coccodrillo francese, oppure dare indicazioni più complete sull’aspetto dello stesso, come nei sistemi più evoluti (come la Ripetizione Segnali a 4 o a 9 codici italiana). In ogni caso è richiesto da parte del macchinista un riconoscimento dell’informazione restrittiva, pena l’attivazione della frenatura di emergenza. È anche possibile nei sistemi più moderni verificare che il macchinista agisca in conformità all’aspetto del segnale, mediante sistemi di controllo della velocità del treno rispetto a quella prescritta dal regolamento (come nella

ripetizione segnali a 9 codici o il sistema per l’alta velocità). La ripetizione dei segnali può essere discontinua, cioè realizzata con punti informativi posti in corrispondenza o in precedenza degli stessi, oppure continua se l’aspetto viene trasmesso a bordo con continuità.

8 Train stop: si limitano ad arrestare il treno in caso di superamento di un segnale a via impedita o eventualmente al superamento di una velocità massima in alcuni punti singolari (trappole di velocità);

8 Automatic Train Protection (ATP): effettuano una sorveglianza sull’operato del macchinista in maniera più o meno ampia, controllando in tutto o in parte il rispetto del profilo dinamico e non solo riguardo i segnali. Naturalmente comprendono al loro interno un sistema completo di ripetizione segnali (tali sono ad esempio Ebicab, KVB, SCMT ecc);

8 Automatic Train Control (ATC): sono i sistemi più complessi ed evoluti in quanto forniscono al macchinista tutte le indicazioni per la guida, come la velocità da non superare istante per istante, le future riduzioni di velocità o arresti con le relative distanze ecc. a questo gruppo appartengono per esempio i sistemi per Alta Velocità francese TVM e tedesco LZB e il nuovo sistema europeo ETCS.

Dal punto di vista tecnologico i sistemi di protezione si possono invece dividere in sistemi discontinui e continui e ciascuno di essi in sottoclassi a seconda del principio di funzionamento. Esistono nei sistemi più evoluti la combinazione dei due sistemi a seconda delle informazioni da fornire.

SISTEMI DISCONTINUI

L’informazione viene trasmessa in alcuni punti singolari (segnali, ecc.) mediante organi di accoppiamento fra bordo e terra.

8 Elettromeccanici: in corrispondenza dei punti informativi è posizionato al centro del binario un conduttore di una lunghezza di alcuni metri con il quale viene a contatto durante il transito del treno una spazzola metallica posta sotto alla cabina di guida. A seconda della polarità di alimentazione del conduttore, viene ricevuta a bordo una indicazione liberatoria o restrittiva. Tipica applicazione è il sistema detto coccodrillo tipico della Francia.

8 Induttivi: Il collegamento terra-treno è basato su circuiti a risonanza con frequenze diverse, accoppiati magneticamente in modo tale da poter trasmettere diversi dati. A terra è posta una boa con un circuito risonante che è commutabile su una frequenza differente a seconda dell'aspetto del segnale. Il circuito di bordo si accoppia magneticamente tramite una antenna e rileva la frequenza a terra e quindi decodifica l’informazione. Tipici di questa categoria sono i sistemi Indusi (DB,OBB), Signum (FFS) che possono fornire due o tre informazioni

8 Digitali: Il sistema è composto da dispositivi a terra, detti boe o balise, che sono dei transponder6 e contengono un apparato elettronico con codificatori di segnali per comunicazioni seriali, ma privo di un sistema di alimentazione proprio e quindi da considerare passive. La

6 _{Un transponder è un dispositivo di comunicazione senza fili che riceve un segnale in} entrata e automaticamente risponde a questo segnale. Il termine è la contrazione delle parole

transmitter e responder. I transponder possono essere passivi o attivi. Quelli passivi sono

privi di una propria alimentazione e sono alimentati dal segnale che ricevono, come gli skipass, quelli attivi hanno una fonte di energia propria, come i telepass autostradali.

trasmissione dei dati avviene tra le balise passive disposte lungo i binari (in genere più di una per punto informativo) e un'antenna posta a bordo al di sotto del veicolo, che ha la doppia funzione di fornire l’energia per eccitare le balise e di captare le informazioni. L'accoppiamento tra la balise e l'antenna a bordo è di tipo induttivo e l’antenna, che emette con continuità un segnale in alta frequenza, al suo passaggio energizza la balise che diventa attiva e inizia a trasmettere su un’altra frequenza, una serie di telegrammi codificati che vengono ricevuti e interpretati dalle apparecchiature informatizzate a bordo. Le boe possono avere una programmazione predeterminata (boe fisse) e quindi trasmettere sempre la stessa informazione oppure essere programmate di volta in volta tramite appositi encoder ad esse collegate (boe commutabili) come nel caso dei segnali. I telegrammi possono contenere un rilevante numero di informazioni: segnali, velocità, distanze, pendenze eccetera. Tipiche applicazioni si hanno nei sistemi Zub (DB,FFS), KVB (SNCF), Ebicab e l’italiano

SCMT.

I sistemi discontinui possono eventualmente essere integrati da un infill Con il termine “infill”, cioè iniezione, si intende, nei sistemi di segnalamento discontinui, l’introduzione di informazioni continue per un certo tratto di binario (qualche centinaia di metri) in precedenza a un segnale imperativo, basata su una spira (loop) di cavi o un circuito di binario codificato o altro sistema. Lo scopo è lo snellimento della circolazione: infatti con un sistema discontinuo, se un segnale di avviso viene superato con avviso di via impedita, il sistema di bordo memorizza l’informazione e sviluppa una curva di sicurezza che consente l’arresto prima del successivo segnale imperativo e di

approcciarlo a una ridottissima velocità . Se nel frattempo quest’ultimo si dispone a via libera, il sistema di bordo non ne ha conoscenza fino ad un nuovo punto informativo e continua a sviluppare la curva di frenatura rallentando ulteriormente il treno fino a velocità molto basse, anche se il segnale è visibilmente a via libera. Con l’infill si può fornire con tempestività in un tratto sufficientemente esteso prima del segnale l’informazione liberatoria e annullare la curva di rallentamento.

SISTEMI CONTINUI

L’informazione viene trasmessa con continuità mediante supporto fisico, generalmente con circuiti di binario e quindi si possono suddividere in sistemi a:

8 Circuiti di binario codificati: i circuiti di binario sono alimentati con correnti alternate in genere a bassa frequenza modulata con codici differenti ciascuno dei quali corrisponde a un aspetto dei segnali o eventualmente un livello di velocità massima. Le informazioni trasmissibili sono poche e di limitato contenuto. Le apparecchiature di bordo captano tramite antenne poste in prossimità delle rotaie il campo magnetico delle correnti di binario e interpretano il codice. Tipica applicazione è il Blocco automatico a correnti codificate delle FS con C.d.b. (circuito di binario) con portante a 50Hz codificato con 4 codici, esteso a 9 codici con una seconda frequenza portante a 178 Hz;

8 Circuiti di binario digitali: circuiti di binario a frequenza fonica modulati in frequenza in modo da trasmettere ciclicamente e in continuazione segnali digitali costituenti dei telegrammi con possibilità di trasmettere molte

informazioni quanto è più lungo il telegramma. Tipico il sistema TVM delle SNCF

8 Supporti specifici: tipico caso è il sistema LZB della DB in cui si ha un collegamento bidirezionale a radiofrequenza mediante un cavo posato fra le rotaie lungo tutto il percorso e collegato con posto centrale di comando, che riceve le informazioni da tutti i treni e trasmette loro gli ordini di marcia in sicurezza.