L'innovazione nelle linee metropolitane tradizionali
Uno sguardo al futuro: il caso di Norimberga


[27/03/2007]
L'innovazione nelle linee metropolitane tradizionali Norimberga è una città della Baviera di circa 450 mila abitanti nel centro urbano e 1,3 milioni nell’area
metropolitana. Nel panorama dei trasporti urbani europei Norimberga si sta rapidamente portando al centro della scena perché alla conclusione del progetto RUBIN ospiterà non solo la prima metropolitana automatica tedesca ma la prima metropolitana automatica implementata su standard tradizionali (traditional heavy rail).
Strettamente derivate dalle ferrovie, le metropolitane hanno inizialmente mutuato da queste i medesimi sistemi di esercizio e di armamento. Successivamente proprio questi impianti sono stati oggetto dei primi sistemi per il controllo della marcia dei treni e per la guida automatica (Metropolitana automatica o driverless).
Tale tecnologia prevede:
· Totale assenza di conducente;
· Controllo del treno a dispositivo remoto;
· Necessità di protezione totale della via di corsa.
Proprio quest’ultima necessità ha portato a due standard diffusi ormai a livello mondiale, il sistema tipo VAL o similari e lo Skytrain o similari.
Il VAL (Véhicule Automatique Léger) è un sistema di trasporto automatico esercitato con veicoli di dimensioni ridotte rispetto alle metropolitane tradizionali, progettato dalla società francese Matra poi assorbita dalla Siemens. Il sistema, testato e migliorato grazie all’esercizio sulle due linee della città francese di Lille si è diffuso in tutto il mondo.
Il VAL è caratterizzato da un alto grado di automazione, un controllo centralizzato di tutte le operazione in una centrale operativa, e dall'utilizzo in campo ferroviario della gomma, migliorando notevolmente il confort. La via di corsa è in sotterraneo o in viadotto e mai a raso; le fermate sono protette da aperture vetrate che si aprono in concomitanza dell’apertura delle porte del treno al suo attestamento in banchina. Lungo le banchine delle stazioni le porte di sicurezza impediscono in tal modo ogni accesso accidentale alla via di corsa. La stessa, al di fuori delle stazioni, risulta completamente inaccessibile.


Figura 1. Veicolo VAL di Lille (Francia).

Skytrain è il sistema di metropolitana adottato dalla città canadese di Vancouver ad automazione integrale. La linea viaggia completamente in viadotto. Le banchine non sono protette da diaframmi scorrevoli ma da videosorveglianza e sistemi di segnalamento acustico di arrivo del treno. La presenza di oggetti – tanto più persone - oltre la linea di sicurezza impone l’arresto del treno.


Figura 2. Veicolo Skytrain di Vancouver in ingresso in stazione.

RUBIN è l’acronimo di Realisierung einer automatisierten U-Bahn in Nürnberg - Realizzazione di una linea Metropolitana Automatica a Norimberga. Il progetto è il risultato di una joint-venture tra la VAG, la Società dei Trasporti della città tedesca e Siemens Transportation Systems. Punto di partenza fu lo studio di fattibilità – denominato SMARAGT, completato nel 2001 che ha dimostrato la validità e la sostenibilità di un’idea che in un primo momento sembrava alquanto azzardata. La domanda dei detrattori era più tanto semplice quanto legittima: non sarebbe più economico costruire ex-novo piuttosto che cambiare in maniera così radicale, un sistema concepito secondo criteri tradizionali?
Si stima che entro i primi mesi del 2008, la VAG – Verkehrs Aktiengesellschaft Nürnberg avvierà l’esercizio della prima metropolitana completamente automatizzata in Germania. Il servizio avverrà sulla nuova linea 3 (U3) – inaugurata nel 2006 – tra le stazioni Maxfeld a nord e Gustav-Adolf-Straße a sudovest del centro urbano.
Durante la fase I del nuovo servizio, la metropolitana automatica utilizzerà il cosiddetto tratto a sezione mista della rete urbana composto dalle sei stazioni centrali della linea 2. Successivamente nella fase II, l’intera U2 (tra Röthenbach e l’Aeroporto) sarà convertita con il nuovo standard.
La VAG aspira con questa operazione a migliorare il servizio, aumentando cospicuamente l’offerta da un lato e a unire ad un’alta affidabilità tecnica un costo ridotto di manutenzione e gestione della rete. La gestione automatica consentirà di modulare il servizio in maniera il più aderente possibile alla domanda
riducendo l’inerzia del sistema (tempi di risposta lunghi, marcia a stop-and-go per sovra saturazione). Dopo la completa trasformazione della linea 2, sarà possibile cadenzare i treni a intervalli di 100 sec. tra la stazione del municipio (Rathenauplatz) e Rothenburger Straße. Più si ridurranno i tempi di attesa più passeggeri saranno richiamati dal servizio. In tal modo si intende attrarre anche la fascia alta degli spostamenti, cioè quella costituita da chi, per maggiori disponibilità, tende a rinunciare difficilmente alla macchina per i propri spostamenti.


Figura 3. Attuale progetto di sviluppo della linea.

LA NUOVA LINEA 3 (U3)
La nuova linea 3 consiste in uno sbinamento di 3,4 km dal ramo nord della linea 2 verso ovest, dal Municipio (Rathenauplatz) alla stazione Nordwestring, con 5 nuove stazioni. È in programma un secondo sbinamento sud della linea 2 da Rothenburger Straße a Gebersdorf per una lunghezza di 4,7 km. Anche per questo tratto si prevedono 5 nuove stazioni.
Ramo sud e ramo nord saranno collegati dai 3,5 km del cosiddetto tronco principale della linea 2 (6 stazioni a servizio del centro storico di Norimberga). La nuova linea avrà così una lunghezza totale di 11,6 km e 16 stazioni.
L’esercizio in modalità tradizionale di due linee con tratto centrale in comune comporta una pesante limitazione dei passaggi in ora di punta: 5 minuti sui rami derivati per avere un transito ogni 2,5 minuti sul tratto centrale. Il prolungamento della linea 1 oltre il centro di Fürth (importante città di 99mila abitanti inglobata nell’agglomerato di Norimberga) implicherà un ulteriore sovraccarico del sistema. In questo quadro la scelta di procedere sulla strada dell’automazione si è rivelata l’unica percorribile per mantenere la competitività del sistema.

COSTI E FINANZIAMENTO
Il costo della fase 1, stimato sui 315 M€ verrà per il 60% finanziato con apposita legge dallo Stato, il restante 40% verrà suddiviso tra il governo regionale della Baviera, il comune di Norimberga e la VAG. Il costo della sezione nord della U3 ammonta a 115 M€: l’85% sarà a carico del Governo nazionale.
L’automatizzazione del tratto della U3 tra le stazioni di Gustav-Adolf-Straße e Maxfeld e la riconversione del tratto centrale della U2 avrà un costo di 90 M€. Lo Stato e il governo regionale della Baviera assorbiranno l’87,5% dell’importo. L’acquisto di 30 nuovi convogli DT3 avrà un costo di 110 M€, il 50% dei quali verrà saldato con fondi regionali. Il costo del completamento della rete nonché dell’acquisto dei nuovi treni verrà fornito dall’amministrazione comunale di Norimberga e dalla VAG. La sezione sud tra le stazioni di Gebersdorf e Nordwestring, avrà un costo di 110 M€ per le operazioni di automatizzazione, 140 M€ per l’acquisto di 37 nuovi treni DT3 e 360 M€ per lo scavo del tunnel e la costruzione delle 5 stazioni.

ATTRATTIVITÀ DEL SISTEMA
A fronte di costi di costruzione maggiorati del 30% rispetto a un sistema tradizionale, una metropolitana completamente automatica presenta costi di gestione e manutenzione considerevolmente più bassi.
Il sistema di automazione ottimizza le fasi di accelerazione, marcia a velocità costante e frenamento eliminando il tempo di reazione umano, oggettivizzando la marcia rispetto ai fattori intrinseci ed estrinseci della guida. Allo stesso tempo si riduce l’assorbimento di energia dal sistema (riduzione stimata del 10- 15%).
Il tempo di avvicendamento dei treni e ingresso/uscita dalla rete è ridotto al minimo: i veicoli risultano così disponibili in qualsiasi momento. Inoltre nessun nuovo macchinista dovrà essere assunto per incrementare il servizio sulla rete dopo l’apertura della prima tratta della linea U3. I macchinisti della linea U2, a seguito della completa automatizzazione del sistema, potranno essere impiegati come personale di stazione e di controllo a bordo dei veicoli in modo da aumentare la percezione di sicurezza per i passeggeri.
Il personale potrà comunque guidare manualmente i veicoli su aste di ricovero fuori linea in caso di emergenza e/o necessità.

COMPUTER ALLA GUIDA
Un avanzato sistema di sensori consente al Centro di Contro Centralizzato di monitorare continuamente la situazione sia lungo la linea che a bordo dei treni. I computer di controllo sono definiti “sistema 2 a 3” perché ogni operazione di percezione di segnali inviati dal sistema di guida e segnalamento viene elaborata da due processori in parallelo: il risultato raggiunto da entrambi in sede separata viene esaminato da un terzo processore (decisore) che valuta il protocollo da seguire in risposta del segnale percepito dalla rete.
Tutto il panorama mondiale del trasporto metropolitano sta attentamente valutando gli esiti del progetto RUBIN. La riconversione dei sistemi di metropolitana tradizionale (il 90% di quelli esistenti) è un settore di particolare interesse soprattutto per le grandi reti che implicano una gestione complessa e onerosa: Londra, Parigi e Honk-Kong stanno valutando seriamente di eseguire progetti di automatizzazione su alcune delle proprie linee più congestionate sulla falsariga del progetto della U2-U3 di Norimberga. Per questo RUBBIN rappresenta il prototipo di un prodotto che diverrà sicuramente uno standard nel futuro del trasporto pubblico metropolitano.

DATI TECNICI DELLE LINEE U2-U3
Lunghezza della linea comune alle linee U2 e U3 3,5 km
Lunghezza delle altre sezioni della linea U2 9,4 km
Lunghezza di progetto dei rami nord e sud della U3 (Nordwestring - Gebersdorf) 8,6 km
Fermate sul tratto in comune alle linee U2 e U3 6
Fermate sulle alter sezioni della linea U2 10
Fermate lungo i rami nord e sud della U3 (Nordwestring - Gebersdorf) 10

CONFIGURAZIONE DELLA BANCHINA
A differenza di quanto accade per il sistema tipo VAL, sulle banchine non saranno previste della porte di protezione. Un’apposita rete di monitoraggio costituirà una sorta di schermo elettronico in grado di assicurare una protezione totale del bordo banchina: in caso di invasione non consentita da oggetti e/o persone il treno subirà un rallentamento o l’arresto a seconda del grado di gravità assegnato al messaggio percepito dalla logica di controllo.


Figura 4. Configurazione della banchina.

Ciascun treno sarà equipaggiato con pedane estraibili che, al momento di apertura delle porte verranno estratte per 10 cm sino a riempire completamente lo spazio vuoto treno-banchina: in questo modo verrà velocizzato l’incarrozzamento eliminando l’azione involontaria esercitata dall’utente nel volgere lo sguardo verso il basso per controllare i propri passi salendo/scendendo dal treno.


Figura 5. Banchina sistema VAL (Tolosa): si nota la totale chiusura della banchina con porte scorrevoli e vetrate fisse.

I TRENI
È previsto l’acquisto di nuovi elettrotreni senza cabina di guida per l’esercizio sulle due linee automatizzate.


Figura 6.Nuovo elettrotreno DT3.

Il design esterno non è molto dissimile dai veicoli tradizionali ma particolare attenzione è dedicata al sistema di dialogo e interazione con i passeggeri tramite sistema citofonico do chiamata, altoparlanti di annuncio, schermate video.


Figura 7. Pulsante di apertura porta in stazione: posizionamento ribassato rispetto ai veicoli tradizionali per garantire l’accessibilità a tutti gli utenti.


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