TRASPORTO FERROVIARIO Impianti di segnalamento ferroviario

TRASPORTO TRASPORTO FERROVIARIOFERROVIARIO

Impianti di segnalamento ferroviarioImpianti di segnalamento ferroviario

a.a. 2003-2004

corso diGestione ed Esercizio dei Sistemi di Trasporto

Gli impianti di segnalamento di linea costituiscono quell’insieme di dispositivi che sono preposti allo scambio di informazioni tra gli impianti fissi ed il veicolo in movimento per garantire che la marcia avvenga in condizioni di sicurezza.

La sicurezza della circolazione dipende fondamentalmente da due condizioni:

stabilità rispetto al binario; assenza di situazioni di interferenza tra veicoli diversi.

Definizioni

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Impianti di segnalamento ferroviario

L’aumento della velocità e del traffico rendono ancora più critico il problema della sicurezza per cui non è possibile lasciare al conducente (macchinista) la regolazione della marcia sulla base della sola percezione visiva (marcia a vista).

Per rendere sicura la circolazione ci si avvale degli impianti di segnalamento preposti a:

segnalare lo stato della via (libera/occupata); consentire l’entrata in stazione; consentire la partenza dopo la sosta in stazione; indicare i limiti di velocità dovuti al tracciato (curve/deviatoi); indicare la posizione dei veicoli lungo la linea.

Impianti di segnalamento

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Umberto Crisalli

I limiti di velocità dipendono oltre che dalle condizioni della via (circolazione, tracciato) anche dal tipo di veicolo: ad esempio la distanza di frenatura varia in funzione della v e della potenza frenante, la v max in curva varia in funzione dell'assetto (vedi Pendolino).

Impianti di segnalamento

SEGNALI DI LINEA SEGNALI DI STAZIONE

Segnali laterali fissi Segnali automatici in cabina

ad aspetto fisso

Tabelle

ad aspetto variabile

Semafori Segnali luminosi

di 1° categoria o protezione

di avviso

di 1° categoria + avviso

SEGNALAMENTO FERROVIARIO

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La linea è suddivisa in tratte elementari, chiamate SEZIONI DI BLOCCO, di lunghezza variabile. La lunghezza standard è di 1350 m.

Su ogni sezione di blocco può circolare un solo veicolo alla volta.

La lunghezza della sezione di blocco dipende dal tracciato della linea e dalla posizione delle stazioni: sezioni di blocco lunghe riducono la potenzialità della linea, viceversa sezioni di blocco corte l’aumentano.

I sistemi di segnalamento di linea forniscono principalmente le indicazioni sullo stato di occupazione o libertà delle sezioni di blocco.

Esistono due tipologie di sistemi di segnalamento:

Segnali laterali fissi Segnali automatici da terra a bordo del veicolo

Sistemi di segnalamentoSEGNALI DI LINEA

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I segnali laterali fissi possono essere di due tipi:

Segnali ad aspetto fissoSono delle tabelle fisse che forniscono informazioni indipendenti dalla circolazione(ad esempio i limiti di velocità dovuti al tracciato)

Segnali ad aspetto variabileSono di norma segnali luminosi dotati di una o più luci (fisse o lampeggianti) che forniscono informazioni variabili con la circolazione(ad esempio lo stato di libertà della via)

Segnali laterali fissiSEGNALI LATERALI FISSI

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Tabelle SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO

Inizio zona codificata (ripetizione del segnale in cabina)

Fine zona codificata (ripetizione del segnale in cabina)Limiti di velocità per ranghi

Limiti di velocità

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(1/3)

TabelleSEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO

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Inizio/fine zona con caduta massi

Punto telefonico sulla linea

Punto di culmine di un tratto in forte pendenza

Progressiva chilometrica

Ponte con particolari restrizioni di circolazione (limitazioni di velocità)

Ostacoli posti a distanza ridotta dal binario

(2/3)


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Deposito in galleria delle torce rosse di emergenza

Squadra di operai della manutenzione in lavoro lungo la

linea

Punto particolare della linea (passaggio a livello, curva a

scarsa visibilità, zone di manovra in stazione, ecc.)

Inizio/fine cantiere di lavori

(3/3)

I segnali laterali fissi ad aspetto fisso sono tabelle che vengono utilizzate per fornire quelle informazioni che non variano con la circolazione.

Essi sono simili ai segnali stradali, e riguardano principalmente:

limiti di velocità dovuti al tracciato;

limiti di velocità dovuti a rallentamenti temporanei (ad esempio per lavori);

indicazioni sul tipo di segnalamento (zona attrezzata per la ripetizione dei segnali in macchina);

indicazioni sulla elettrificazione (ad esempio la massima corrente che può essere assorbita dalla linea).


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I segnali laterali fissi ad aspetto variabile di tipo semaforico possono essere principalmente di tre tipi:

Segnali di prima categoria o di protezione

Segnali di avviso

Segnali di prima categoria + avviso

SemaforiSEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE

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SemaforiSemafori tradizionali (1960):

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Impianti di segnalamento ferroviarioSEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE

SemaforiSemafori moderni (2000):

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Segnale semaforico tondo in corretta corsia (sx)

Segnale semaforico quadrato in inversa corsia (dx)

SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE

Segnali di prima categoria o di protezioneSono posti all’inizio di ciascuna sezione di blocco e possono assumere due aspetti:

(verde) – segnale di via libera (la sezione a valle è sgombra)(rosso) – segnale di arresto (la sezione a valle è occupata)

Segnali di avvisoSono posti prima del segnale di prima categoria, ad una distanza sufficiente per la frenatura (la distanza minima è di 1200-1400 m), e danno indicazioni sull’aspetto del segnale successivo di prima categoria. Possono assumere due aspetti:

(verde) – il successivo segnale di prima categoria è verde(giallo) – il successivo segnale di prima categoria è rosso

Semafori

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Umberto Crisalli

1200 m corrisponde alla distanza di frenatura nelle peggiori condizioni per velocità di 140 km/h

Il sistema di segnalamento composto dai segnali di prima categoria insieme ai segnali di avviso a due aspetti è adatto per velocità massime che consentono l’arresto del treno nello spazio compreso tra il segnale di avviso e quello di protezione.

1° cat. 1° cat.avviso avviso

Sezione di blocco

Sistema di segnalamento a due aspetti:

Semafori

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Sistema di segnalamento a due aspetti:Semafori


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Segnale di prima categoria + avvisoSono segnali di prima categoria, posti all’inizio di ciascuna sezione di blocco, che svolgono anche la funzione di avviso.Possono assumere tre aspetti:

(verde) – segnale di via libera (la sezione a valle è sgombra)(giallo) – il successivo segnale di protezione + avviso è rosso(rosso) – segnale di arresto (la sezione a valle è occupata)

Semafori

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Riducendo la lunghezza della sezione di blocco aumenta la densità di segnali a due aspetti lungo la linea e si riduce la distanza tra il segnale di avviso e quello di protezione. Per mantenere il margine di sicurezza in frenata si trasferisce la funzione di avviso al segnale di protezione, il quale assume quindi tre aspetti.

1° cat.+ avviso

Sistema di segnalamento a tre aspetti:

1° cat.+ avviso1° cat.+ avviso

Sezione di bloccoSezione di blocco

Semafori

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1° cat.+ avviso

Sistema di segnalamento a tre aspetti:

1° cat.+ avviso1° cat.+ avviso

Semafori

1° cat.+ avviso1° cat.+ avviso1° cat.+ avviso

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Segnali luminosi

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Segnale a luce unica integrato da indicatore a

via libera per la direzione 3.

Segnale a candeliere integrato da indicatore a


Segnale a candeliere integrato da indicatore a


I segnali luminosi non semaforici sono posti in corrispondenza dei bivi per indicare la direzione da intraprendere.

La distribuzione lungo la linea e la tipologia dei segnali semaforici è condizionata dalla lunghezza delle sezioni di blocco e anche dalla velocità del convoglio.

SEZIONI DI BLOCCO

lunghe(bassa potenzialità)

corte(alta potenzialità)

VELOCITA’CONVOGLI

medie 2 aspetti 3 aspetti

elevate 3 aspettipiù aspetti

automatici

Tipologie dei sistemi di segnalamento ad aspetto variabilein funzione della lunghezza delle sezioni di blocco e delle velocità dei convogli

Semafori

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Se le velocità dei convogli sono molto elevate occorre disporre di spazi di arresto più lunghi.

In tali condizioni, per rientrare nei limiti di sicurezza, i segnali laterali fissi devono essere in grado di indicare lo stato (libero/occupato) di più sezioni a valle contemporaneamente.

Ciò si ottiene raggruppando più sezioni di blocco e fornendo al macchinista, tramite la combinazione di più segnali, le indicazioni relative al numero di sezioni di blocco libere davanti a sé insieme ad altre informazioni necessarie.

Raggruppando più segnali luminosi si ottengono segnali multipli che aumentano il numero di informazioni che si possono fornire con un solo segnale.

SemaforiSegnali a più aspetti: (1/2)

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Oltre ai tre aspetti principali (verde, giallo, rosso) si possono ottenere altre indicazioni con lampeggiamenti delle luci.

Non tutte le combinazioni vengono utilizzate a causa della difficoltà a percepire con sicurezza l’aspetto del segnale durante la marcia.

In genere:

le luci singole indicano lo stato della sezione;

le luci doppie danno indicazioni sulla velocità;

le luci triple danno indicazioni sulla posizione ravvicinata dei segnali.

SemaforiSegnali a più aspetti: (2/2)

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Segnali automaticiQuando le velocità aumentano, oltre alle maggiori informazioni date dai Quando le velocità aumentano, oltre alle maggiori informazioni date dai segnali laterali, è necessaria la ripetizione del segnale in cabina.segnali laterali, è necessaria la ripetizione del segnale in cabina.

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Impianti di segnalamento ferroviarioSEGNALI AUTOMATICI

SEGNALI AUTOMATICI

Circuiti di binario Sono circuiti elettrici realizzati utilizzando come conduttori le rotaie.Sono circuiti elettrici realizzati utilizzando come conduttori le rotaie.Collegando le due rotaie del binario ad una sorgente di forza elettromotrice Collegando le due rotaie del binario ad una sorgente di forza elettromotrice PP e e chiudendo il circuito su uno strumento di misura chiudendo il circuito su uno strumento di misura BB si ottiene la circolazione di una si ottiene la circolazione di una corrente elettrica attraverso le due rotaie.corrente elettrica attraverso le due rotaie.

B

i

i

PBB

i

i

P

Il transito di un veicolo sul binario mette in contatto elettrico le due rotaie e interrompe Il transito di un veicolo sul binario mette in contatto elettrico le due rotaie e interrompe la corrente nel tratto di circuito su cui è inserito lo strumento di misura il quale rileva, la corrente nel tratto di circuito su cui è inserito lo strumento di misura il quale rileva, pertanto, la presenza del veicolo sul binario.pertanto, la presenza del veicolo sul binario.

i

B

ii

P

i

B

ii

PB

ii

P

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SEGNALI AUTOMATICI

B

G’i

i

G

R

P

B

G’i

i

G

iLegenda:G, G’ = giunti isolantiB = relèP = pilaR = resistenzai = corrente

relè eccitato

relè diseccitato

Circuiti di binarioCircuiti di binario a corrente continua:

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I circuiti maggiormente utilizzati sono quelli a corrente alternata a 50 Hz.I circuiti maggiormente utilizzati sono quelli a corrente alternata a 50 Hz.

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Circuiti di binarioCircuiti di binario a corrente alternata:

La lunghezza di un circuito di un binario non può essere superiore ai 2 km La lunghezza di un circuito di un binario non può essere superiore ai 2 km (problemi di dispersione del segnale), occorre quindi collegare più circuiti che (problemi di dispersione del segnale), occorre quindi collegare più circuiti che fungeranno da ripetitore del segnale.fungeranno da ripetitore del segnale.

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Circuiti di binarioCircuiti di binario collegati:

I circuiti di binario vengono utilizzati per:I circuiti di binario vengono utilizzati per:

controllare i segnali di lineacontrollare i segnali di lineai relè dei circuiti di binario sono collegati ai circuiti che controllano la i relè dei circuiti di binario sono collegati ai circuiti che controllano la possibilità di disporre i segnali di linea a via libera o impeditapossibilità di disporre i segnali di linea a via libera o impedita

ripetere il segnale in cabinaripetere il segnale in cabinai circuiti di binario vengono utilizzati anche per ripetere a bordo del i circuiti di binario vengono utilizzati anche per ripetere a bordo del veicolo l’aspetto del segnale successivo. La ripetizione in cabina è veicolo l’aspetto del segnale successivo. La ripetizione in cabina è possibile quando si usi un sistema di circolazione con correnti codificate.possibile quando si usi un sistema di circolazione con correnti codificate.

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Circuiti di binario

La corrente alternata a 50 Hz dei circuiti dei binari viene fatta passare La corrente alternata a 50 Hz dei circuiti dei binari viene fatta passare attraverso dispositivi codificatori che la interrompono ciclicamente. attraverso dispositivi codificatori che la interrompono ciclicamente. Ogni frequenza corrisponde ad una informazione.Ogni frequenza corrisponde ad una informazione.

Attualmente le frequenze a 4 codici in uso presso le FS sono:Attualmente le frequenze a 4 codici in uso presso le FS sono:

7575 impulsi/min impulsi/min

120120 impulsi/mim impulsi/mim



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Correnti codificate

Il codice 0 corrisponde alla sezione occupata.Il codice 0 corrisponde alla sezione occupata.

A seconda del segnale letto a valle, si ripete opportunamente codificato a monte.A seconda del segnale letto a valle, si ripete opportunamente codificato a monte.

75 impulsi/min - via impedita (il successivo segnale è rosso) 120 impulsi/min - riduzione di velocità 180 impulsi/min - attenzione (il successivo segnale è giallo) 270 impulsi/min - via libera (il successivo segnale è verde)

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Correnti codificate

La ripetizione dei segnali in cabina aumenta la sicurezza perché si evita il rischio La ripetizione dei segnali in cabina aumenta la sicurezza perché si evita il rischio di una mancata percezione del segnale dovuta a disattenzione del personale di di una mancata percezione del segnale dovuta a disattenzione del personale di guida.guida.

Il passaggio attraverso la sezione con segnale è accompagnato in cabina da:Il passaggio attraverso la sezione con segnale è accompagnato in cabina da:

suono emesso da un dispositivo acustico;suono emesso da un dispositivo acustico; lettura permanente su un monitor del codice per tutto il tratto interessatolettura permanente su un monitor del codice per tutto il tratto interessato..

Con questo dispositivo è possibile conoscere lo stato per più sezioni di blocco e Con questo dispositivo è possibile conoscere lo stato per più sezioni di blocco e non solo per la prima che il convoglio sta per imboccare.non solo per la prima che il convoglio sta per imboccare.

Con la combinazione e ripetizione in cabina dei 4 codici modulati a 50 Hz è Con la combinazione e ripetizione in cabina dei 4 codici modulati a 50 Hz è possibile regolare la circolazione fino ad una velocità massima di 180 km/h.possibile regolare la circolazione fino ad una velocità massima di 180 km/h.

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Correnti codificate

Per aumentare ulteriormente la potenzialità della linea e per consentire il transito Per aumentare ulteriormente la potenzialità della linea e per consentire il transito dei convogli a velocità superiori a 180 km/h è necessario aumentare il numero di dei convogli a velocità superiori a 180 km/h è necessario aumentare il numero di informazioni a bordo.informazioni a bordo.

Per le tratte ad alta velocità, l’originale alimentazione a 50 Hz è stata affiancata Per le tratte ad alta velocità, l’originale alimentazione a 50 Hz è stata affiancata ad un’alimentazione a 178 Hz, realizzando in modulazione 9 codici differenti.ad un’alimentazione a 178 Hz, realizzando in modulazione 9 codici differenti.

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Correnti codificate

SEGNALI AUTOMATICI

Correnti codificate Tabella del significato dei 9 codici:

Con l’introduzione dei 9 Con l’introduzione dei 9 codici è aumentata la codici è aumentata la potenzialità della linea in potenzialità della linea in quanto sono aumentate le quanto sono aumentate le informazioni relative alla informazioni relative alla velocità del convoglio.velocità del convoglio.

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SEGNALI AUTOMATICI

Sistema a segnalamento multiploPer aumentare ulteriormente la potenzialità della linea, un’ulteriore Per aumentare ulteriormente la potenzialità della linea, un’ulteriore sofisticazione del sistema automatico è il sistema a segnalamento multiplo.sofisticazione del sistema automatico è il sistema a segnalamento multiplo.

Al macchinista viene indicata, all’inizio di Al macchinista viene indicata, all’inizio di ogni sezione di blocco, la velocità che può ogni sezione di blocco, la velocità che può mantenere senza il rischio di collidere con mantenere senza il rischio di collidere con il treno che segue.il treno che segue.Tale sistema è permesso dal Tale sistema è permesso dal radiosegnalamento delle velocità dei radiosegnalamento delle velocità dei convogli attraverso l’utilizzo di boe poste convogli attraverso l’utilizzo di boe poste lungo la linea.lungo la linea.Se il macchinista non rispetta l’indicazione Se il macchinista non rispetta l’indicazione sulla velocità massima consentita, sulla velocità massima consentita, interviene un sistema di blocco automatico interviene un sistema di blocco automatico che frena il convoglio.che frena il convoglio.

Con tale sistema, viaggiando ad una velocità di 250 km/h, è possibile distanziare di Con tale sistema, viaggiando ad una velocità di 250 km/h, è possibile distanziare di 4 km il treno che precede anziché di 5,4 km (4 sezioni di blocco lunghe 1350 m).4 km il treno che precede anziché di 5,4 km (4 sezioni di blocco lunghe 1350 m).

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SEGNALI AUTOMATICI

Capacità di linea

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80 treni/gg singolo binario 4 codici (ogni 12 km un posto di movimento)

220 treni/gg doppio binario 9 codici

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Impianti di segnalamento ferroviarioSEGNALI DI STAZIONE

Segnali di stazioneI principali segnali di stazione sono costituiti da:

segnali semaforicisegnali in corrispondenza di bivisegnali di manovra:

- segnali bassi di manovra- segnali alti di manovra- segnali manuali di manovra

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Segnali bassi di manovraI segnali bassi di manovra possono essere di tipo meccanico girevole o di tipo luminoso e valgono, in alcuni casi, anche per i treni in partenza. I segnali di tipo meccanico (bassi) sono costituiti da fanali girevoli che hanno due facce, disposte ad angolo retto fra loro, dipinte l'una a strisce diagonali di colore bianco e nero alternate e l'altra in bianco con filettatura di colore nero. A queste due facce corrispondono di notte, rispettivamente, una luce violetta ed una luce bianca lattea.

La faccia a strisce diagonali bianche e nere con luce violetta ordina alla manovra di arrestarsi prima del segnale. La faccia bianca con luce bianca autorizza la manovra a proseguire fino al prossimo segnale basso o binario tronco o punto determinato.

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Segnali bassi di manovraI segnali luminosi di manovra sono costituiti da tre lampade a luce bianca posti su uno schermo nero a forma triangolare.

Il segnale ordina l'arresto della manovra quando sono accese le due luci orizzontali mentre ne permette il passaggio quando sono accese le due luci verticali.

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Segnali alti di manovraIn alcune stazioni principali sono piazzati su apposito palo o sui pali dei segnali di 1ª categoria dei segnali a forma esagonale detti "segnali alti di manovra" ove strisce luminose bianche danno indicazioni ai movimenti di manovra. I movimenti comandati dai segnali alti di manovra non richiedono l'osservanza delle indicazioni fornite dai segnali bassi posti sul percorso e terminano ad un successivo segnale alto di manovra o paraurti di binario tronco o punto determinato.

via impedita via libera

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Segnali manuali di manovraI movimenti di manovra vengono comandati, oltre che mediante ricetrasmittenti e i segnali di manovra, con i segnali a mano fatti con la bandiera rossa (di giorno) o con il fanale a luce bianca o rossa (di notte).

I movimenti in "avanti" vengono comandati movendo orizzontalmente la bandiera avvolta o il fanale a luce bianca.

di giorno di notte

(1/4)

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Segnali manuali di manovraI movimenti "indietro" vengono comandati movendo verticalmente la bandiera avvolta o il fanale a luce bianca.

di giorno di notte

(2/4)

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Segnali manuali di manovraL'ordine di "rallentare" viene dato esponendo la bandiera estesa ferma o il fanale a luce rossa fermo.

di giorno di notte

(3/4)

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Segnali manuali di manovraL'ordine di "fermare" viene dando muovendo verticalmente la bandiera estesa o il fanale a luce rossa.

di giorno di notte

Tutti i segnali manuali suddetti possono essere sussidiati dal fischio di moderata lunghezza dato con il fischietto "a trillo" o col fischio del locomotore che esegue la manovra.

(4/4)

Regolazione e controllo della circolazionePer regolare e controllare la circolazione esistono tre sistemi, in funzione della tecnologia adottata:

Regime del giunto o del blocco telefonico

Blocco elettrico semiautomatico o manuale

Blocco elettrico automatico

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Regolazione e controllo della circolazioneRegime del giunto telefonicoIn questo caso le estremità delle tratte coincidono con stazioni o posti di movimento. Un convoglio non può transitare se non gli viene concessa via libera dall’operatore di stazione. La comunicazione tra le due stazioni avviene tramite telefono.

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Lo scambio di informazioni avviene tramite un circuito elettrico che termina con due dispositivi di comando a leva, azionati al passaggio della testa del treno. Il dispositivo è direttamente collegato con il semaforo che scatterà al rosso. Lo sblocco della leva, ed il conseguente ripristino del verde, dovrà essere azionato da un addetto di terra tramite il macchinario in figura, che si accerterà del completo passaggio del treno.

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Regolazione e controllo della circolazioneBlocco elettrico semiautomatico o manuale

Lo scambio di informazioni avviene tramite il circuito di binario a correnti codificate.

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Regolazione e controllo della circolazioneBlocco elettrico automatico

TRASPORTO FERROVIARIO Impianti di segnalamento ferroviario

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