FERROVIA

Enciclopedia Italiana - V Appendice (1992)

FERROVIA

Domenico Muzzioli-Giuseppe Guidi Buffarini
Dante Cosi

(XV, p. 123; App. II, I, p. 921; III, I, p. 601; IV, I, p. 775)

Sistemi ad Alta Velocità (AV). − L'evoluzione tecnologica e i risultati ottenuti nelle prime applicazioni hanno fatto trasferire le esigenze dell'alta velocità dalla dimensione linea a quella di rete. Di questo processo evolutivo non si può prendere a campione la rete giapponese (Shin Kansen) che trova giustificazione nell'esigenza di sostituirsi alla originaria rete a scartamento ridotto. La vera e autorevole conferma si trova, invece, nell'orientamento delle maggiori società ferroviarie europee, che hanno delineato programmi di reti integrate per l'alta velocità. Di particolare significato sono le iniziative che esporremo qui di seguito e che risultano già concertate nell'ambito dei sistemi ferroviari SNCF (Société Nationale des Chemins de fer Français), DB (Deutsche Bundesbahn) e FS (Ferrovie dello Stato), rispettivamente della Francia, della Germania e dell'Italia.

SNCF: alla prima linea TGV.SE (Train Grande Vitesse du SudEst), entrata in servizio sul percorso Parigi-Lione nel 1981, con standard di esercizio di 250 km/h, è seguita la linea TGV.A (TGV-Atlantique), con standard di esercizio di 300 km/h, sul percorso Parigi-Courtelain e da qui un ramo verso Le Mans e l'altro verso Bordeaux, entrati rispettivamente in servizio nel settembre 1989 e nel settembre 1990.

Lo slancio verso l'alta velocità della SNCF, confermato a livello tecnico con il record mondiale di velocità, prosegue con i progetti:

a) TGV Nord Européen (TGV.N) per Lilla e il passo di Calais, dal quale si accederà al tunnel sottomarino della Manica ( attualmente in costruzione);

b) estensione del TGV.SE al tratto Lione-Valenza;

c) interconnessione delle tre linee situate nella periferia di Parigi (via Roissy, Orly, Massy).

DB: il programma AV ha avuto inizio con una rete IC (Inter City) a orari cadenzati e coincidenze sistematiche. Per portare il sistema Inter City a complessivi 3500 km con velocità massima di 250 km/h, sono stati previsti sia un potenziamento di sei tronchi di linea esistenti, sia nuovi collegamenti di rinforzo a tratte ad alta densità di traffico, ossia: Mannheim-Stoccarda per 100 km circa, della quale nel 1986 è stato attivato il tratto Mannheim-Neudorf, e Hannover-Würzburg di 327 km, di cui, dal 1988, è in esercizio il tratto Fulda-Würzburg di circa 100 km. L'avvio di un regolare esercizio ad alta velocità sulla intera estensione delle due linee è avvenuto nel giugno 1991.

FS: la direttissima Roma-Firenze è stata la prima linea europea progettata e realizzata secondo gli standard AV. Il suo tracciato supera di poco i 250 km; la velocità massima di esercizio è di 250 km/h.

Il programma prosegue per la rete delle Ferrovie dello Stato con un complesso di opere di grande interesse operativo, che aderiscono alla struttura geografica del paese. È stato configurato un itinerario Milano-Roma-Napoli per un totale di circa 850 km, su cui si concentra una grossa percentuale di traffico ferroviario italiano; l'attivazione completa di questo collegamento è prevista per il 1998.

Altra importante direttrice della nuova rete AV è quella trasversale sul tracciato Torino-Milano-Venezia, per un'estensione di 420 km. Gli standard di queste nuove infrastrutture prevedono una velocità massima di tracciato di 300 km/h.

Coordinamento tra le varie reti europee. - La Comunità delle f. europee, che raggruppa le reti nazionali dei paesi aderenti alla CEE e inoltre le f. austriache e svizzere, ha elaborato un'ipotesi di sviluppo di una rete europea ad alta velocità che il Parlamento europeo ha adottato con una risoluzione del 16 settembre 1987.

In sintesi, il programma prevede l'integrazione dei progetti nazionali di sviluppo della rete AV e di velocizzazione delle linee. Nell'arco di 20 anni si dovrebbero realizzare 9100 km di nuove linee AV e 9900 km di linee velocizzate. Questo sistema avrà come punti di forza quattro direttrici Nord-Sud: Scozia-Londra-Lilla-ParigiLione-Marsiglia; Lilla-Parigi-Bordeaux-Madrid/Lisbona; Amsterdam-Colonia-Zurigo-Milano-Napoli; Copenaghen-Colonia-Monaco-Vienna, e cinque direttrici Est-Ovest: Londra-Lilla-BruxellesColonia-Hannover-Amburgo; Parigi-Francoforte-Stoccarda-Monaco; Lione-Torino-Milano-Venezia-Trieste; Madrid-BarcellonaMarsiglia-Nizza-Genova.

La situazione negli altri paesi europei è la seguente:

Spagna: nel 1988 è stato varato un piano per l'adozione dello scartamento 1435 mm per le nuove linee ad alta velocità Madrid-Siviglia e Madrid-Barcellona; la prima, della lunghezza di 471 km, è entrata in esercizio nell'aprile del 1992 ed è stata elettrificata con il sistema monofase 25 kV; i convogli sono del tipo AVE, versione spagnola del TGV Atlantique, aventi composizione di 2 motrici + 8 rimorchiate, massa 421 t, 329 posti, potenza 8000 kW, velocità massima 300 km/h.

Portogallo: è in progetto una linea AV che da Lisbona si collegherà con l'asse spagnolo Madrid-Siviglia in modo da realizzare un collegamento AV tra Madrid e Lisbona.

Gran Bretagna, Danimarca, Irlanda, Grecia, Svizzera, Austria: sono previsti interventi di potenziamento e velocizzazione così da portare la velocità massima delle linee principali a 200÷225 km/h.

La concezione moderna della sede AV. - Si è delineata una tendenza favorevole all'eliminazione del ballast e al fissaggio delle rotaie su solettoni di cemento armato prefabbricato. Questa soluzione è ancora in fase evolutiva, però ha già trovato applicazione in sede di metropolitane; importante è l'orientamento favorevole delle giapponesi JNR (Japanese National Railways) per le linee Shin Kansen.

In linea generale, prescindendo da varianti a carattere secondario, le modalità di sistemazione del ferro in questa soluzione si caratterizzano nell'attacco delle rotaie a piattaforme in cemento armato precompresso allettate su una fondazione in cemento tramite uno strato di malta bituminosa, a cui è affidata la duplice funzione di rendere uniforme l'appoggio e di assorbire le vibrazioni. Tale soluzione presenta il vantaggio di non avere esigenze di manutenzione, a fronte però di un maggior costo di costruzione e del rischio di prolungati fuori servizio in caso di cedimenti del piano di posa; per cui il suo impiego si presenta più favorevole in galleria e su viadotto. In sede europea, quindi, gode ancora preferenza la soluzione classica con ballast, almeno nei tratti allo scoperto e in condizioni normali. Si tratta naturalmente di una massicciata di consistente volume sia per lo spessore dello strato che per l'ampiezza trasversale (per le FS il volume minimo per metro di binario è poco meno di 4 m3). Le caratteristiche standard fondamentali relative alle linee AV sono riportate nella tab. 1.

Per completare l'argomento, si dovrà accennare agli scambi adottati o, almeno, studiati dalle FS per l'esercizio AV. Ai due tipi, uno a tg 0,055 e l'altro a tg 0,034 con velocità massima sul ramo deviato rispettivamente di 100 e 150 km/h, già utilizzati sulla direttissima Roma-Firenze, si prevede di affiancare un tg 0,022 e un tg 0,015 per velocità massima rispettivamente di 160 e 220 km/h sul ramo deviato.

Sviluppi nei mezzi di trazione. - Il progressivo incessante sviluppo, verificatosi nell'ultimo decennio, dell'elettronica di potenza basata sull'impiego dei diodi controllati (tiristori) e più recentemente dei GTO (Gate Turn Off), tiristori a spegnimento comandato, ha reso possibile e conveniente realizzare, a bordo dei locomotori, apparecchiature di conversione dell'energia elettrica sia per quanto riguarda la forma (da continua ad alternata, oltreché da alternata a continua) sia per quanto riguarda il livello di tensione (per la corrente continua), così da poter impiegare il tipo più conveniente di motore di trazione, indipendentemente dal sistema di alimentazione della linea di contatto. I principali impieghi dell'elettronica di potenza a bordo, applicati anche in cascata tra di loro e, ovviamente, in combinazione laddove necessario con un normale trasformatore, riguardano:

− la conversione da tensione alternata monofase a tensione continua regolata;

− la conversione da tensione continua a tensione continua regolata di livello più basso (choppers);

− la conversione da tensione (o corrente) continua a tensione (o corrente) alternata trifase a frequenza regolabile (inverters).

L'uso dei choppers nei sistemi di trazione a corrente continua, quale il 3 KV della rete FS, ha consentito una migliore regolazione dei motori di trazione a corrente continua evitando il ricorso ai reostati e di sfruttare al meglio l'aderenza, data la possibilità di alimentare i motori singolarmente, anziché per gruppi in serie tra di loro.

Le realizzazioni più recenti, in particolare per la trazione per l'alta velocità, sono orientate sull'impiego di motori trifasi alimentati tramite inverters, a frequenza regolabile entro una gamma che consenta la regolazione della velocità in maniera continua secondo le esigenze della marcia. Rispetto al motore a corrente continua, sono evidenti i vantaggi in fatto di peso, ingombro e necessità di manutenzione, derivanti principalmente dall'assenza del collettore a lamelle. Questa soluzione è stata adottata, in particolare, sui principali treni AV, tra cui si citano il TGV francese, l'ICE tedesco e l'ETR 500 italiano (v. tav. f.t.): il primo impiega motori trifasi sincroni autopilotati, mentre gli altri due impiegano motori trifasi asincroni.

Per tutti e tre i suddetti treni, la cui velocità massima è intorno ai 300 km/h, è stata scelta la soluzione di convoglio simmetrico con una motrice in ciascuna delle due estremità e interposte vetture. Le motrici sono tipo BoBo, cioè a due carrelli, la loro massa è dell'ordine di 70 t e la potenza continuativa resa ai cerchioni è di circa 4400 kW (per ciascuna motrice). Nel TGV, ciascuna vettura ha i carrelli in comune con quelli delle vetture adiacenti, con i vantaggi di minor costo e minor resistenza al moto, ma la composizione del convoglio è ovviamente bloccata. Il primato di velocità, per trasporti guidati convenzionali, è di 515,3 km/h, raggiunto dal TGV Atlantique, naturalmente in condizioni speciali di prova, il 18 maggio 1990.

Sistemi guidati non convenzionali. - Allo scopo di realizzare sistemi di trasporto a guida vincolata con velocità molto elevate, a partire dagli anni Sessanta si sono sviluppate in varie parti del mondo ricerche, sperimentazioni e realizzazioni di sistemi guidati non convenzionali, in quanto non più basati sull'interazione ruota-rotaia, che è il principale fattore limitativo della velocità. Ma, togliendo la ruota che assolve da sola alle funzioni di portanza, guida e trasmissione delle azioni motrice e frenante, a tali funzioni occorre provvedere separatamente mediante dispositivi complessi e costosi.

Per la propulsione, a parte alcune iniziali realizzazioni mediante turboreattori, si è fatto ricorso a motori lineari trifasi, sostanzialmente riconducibili ai 2 tipi seguenti:

1) motore asincrono (LIM: Linear Induction Motor), detto anche a statore corto, in cui gli avvolgimenti statorici, alimentati a tensione e frequenza variabile, sono portati dal veicolo, mentre l'indotto è costituito da lamine conduttrici (di alluminio) continue applicate sulle vie di corsa;

2) motore sincrono (LSM: Linear Synchronous Motor o anche Long Stator Motor), detto anche a statore lungo, in cui il veicolo porta gli elettromagneti di eccitazione alimentati in corrente continua, mentre gli avvolgimenti trifasi statorici sono sviluppati a terra lungo tutta la via di corsa.

Il tipo LSM risulta evidentemente più costoso, ma ha il vantaggio, che appare notevole soprattutto per le velocità elevate, che l'energia per la propulsione non dev'essere trasmessa a bordo mediante organi di strisciamento; e anche l'energia per gli altri usi può essere trasmessa dagli stessi avvolgimenti statorici del LSM mediante accoppiamento elettromagnetico con avvolgimenti appositi situati sul veicolo e distinti da quelli di eccitazione. Altro vantaggio è il minor peso a bordo delle apparecchiature per la propulsione.

Nel caso del LSM, la regolazione della marcia viene fatta direttamente a terra alimentando a tensione e frequenza variabili gli avvolgimenti statorici della sezione di linea in cui viene a trovarsi il veicolo, e il sistema ben si adatta a una marcia completamente automatizzata.

I sistemi non convenzionali possono essere suddivisi sostanzialmente in tre categorie:

a) a cuscino d'aria, nei quali sia il sostentamento che la guida sono ottenuti mediante un cuscino d'aria in pressione. Tra le realizzazioni si ricorda l'AEROTRAIN francese, con propulsione a turboreattore, che già nel 1970 aveva raggiunto la velocità di 430 km/h avendo a bordo un carico di 40 persone;

b) a sospensione ad attrazione magnetica. Di questo sistema la realizzazione sperimentale più importante è il TRANSRAPID, costruito da un consorzio di imprese tedesche. Il veicolo è praticamente sospeso alla struttura fissa di guida mediante l'azione attrattiva tra magneti permanenti applicati sotto la struttura stessa ed elettromagneti montati nella parte inferiore del veicolo su una rientranza che viene a situarsi al di sotto della struttura fissa. Tale sistema di sospensione non è intrinsecamente a equilibrio stabile, in quanto a una variazione di traferro corrisponde una variazione della forza di attrazione tendente a esaltare la variazione di traferro; pertanto è necessaria una regolazione molto affidabile e a risposta molto rapida, che agisca sulla corrente di alimentazione degli elettromagneti in modo da mantenere il traferro entro i limiti stabiliti (8÷10 mm).

La propulsione e la frenatura sono realizzati con il sistema LSM e gli elettromagneti di eccitazione del motore lineare sono gli stessi utilizzati per la sospensione. Per la guida sono applicati sul veicolo appositi elettromagneti che esercitano l'attrazione su profilati in ferro montati lateralmente sulla struttura fissa. Il TRANSRAPID ha raggiunto, su un'installazione sperimentale di 31 km costruita a Emsland, in Germania, velocità dell'ordine dei 400 km/h.

c) a sostentamento a repulsione magnetica (o per meglio dire elettrodinamica). Si tratta di un sistema studiato e realizzato in Giappone. Il sostentamento è ottenuto per l'azione repulsiva tra avvolgimenti passivi montati sulla via di corsa e avvolgimenti attivi montati sul veicolo e alimentati con corrente continua d'intensità molto elevata, che rende necessario far ricorso alla superconduttività, immergendo gli avvolgimenti in elio liquido. L'azione di repulsione si esercita solo quando il veicolo è in movimento e diventa sufficiente a sollevare il veicolo quando la velocità è superiore a un certo valore, per cui in fase di avviamento occorrono delle ruote. Il sistema è intrinsecamente a equilibrio stabile, in quanto a una variazione di traferro corrisponde una variazione della forza di repulsione tendente ad annullare la variazione di traferro (che è di 100÷120 mm).

La propulsione è realizzata con motore LSM con il piano di traferro verticale, e anche gli avvolgimenti di eccitazione del LSM sono immersi in elio liquido; la funzione di guida è realizzata dal LSM stesso sfruttando l'interazione tra statore e induttore. Con un veicolo di questo tipo, comandato automaticamente e senza persone a bordo, fu raggiunta la velocità di 517 km/h, già nel 1979.

Confronto tra i sistemi a), b) e c): l'AEROTRAIN non ha avuto ulteriori sviluppi soprattutto per la scarsa portanza ottenibile con il cuscino d'aria, ciò che impone limiti al peso del veicolo non compatibili con l'impiego di motori lineari di sufficiente potenza.

Gli studi e le sperimentazioni sui sistemi b) e c), spesso indicati sotto la comune sigla MAGLEV (Magnetic Levitation), sono tuttora in corso, anche se le prospettive d'impiego pratico non appaiono al momento favorevoli, tenuto conto che i costi sono notevolmente maggiori di quelli delle f. convenzionali, le quali d'altra parte raggiungono ormai velocità di esercizio dell'ordine dei 300 km/h.

Nel confronto tra i sistemi b) e c), il sistema c) appare di maggiore affidabilità intrinseca, come già abbiamo accennato, ma i suoi costi sono ancor maggiori di quelli del sistema b).

Automazione nei sistemi ferroviari. - Si può affermare che ormai su quasi tutte le reti ferroviarie si è arrivati a concepire il movimento dei treni in termini di elevata efficienza e di organizzazione funzionale. Alla base di queste concezioni moderne sono i sistemi di telecomando degli impianti e di dirigenza centrale operativa, automatizzata a vari livelli. Le procedure di esercizio di tipo convenzionale erano state finora le seguenti:

a) per le stazioni delle linee più impegnate era prevista una dirigenza locale con un dirigente del movimento, in servizio in ogni stazione, e inoltre un dirigente centrale coordinatore, competente su un'estensione di circa 60 km a doppio binario;

b) per le aree di minor traffico, la dirigenza era unica per interi tratti di linea, con le stazioni dotate di solo personale sussidiario, con conseguente adempimento delle operazioni locali per il movimento dei treni (manovra scambi) da parte dei capitreno, secondo gli ordini del dirigente unico e in aderenza all'orario di servizio.

La concezione moderna dell'esercizio privilegia i due fondamentali aspetti del servizio ferroviario: la potenzialità e la riduzione degli oneri economici. Elemento fondamentale per perseguire questi scopi è un'organizzazione di telecomando a carattere centralizzato, di cui sono intuitive le favorevoli conseguenze di gestione. Grazie all'affluenza dei dati nel Posto centrale (v. tav. f.t.), la situazione delle stazioni e di piena linea è continuamente, e in tempo reale, sotto il controllo degli automatismi e del relativo monitoraggio, per mezzo del quale l'operatore mantiene sotto la sua giurisdizione l'intera area. Poiché l'efficienza dei sistemi operativi è direttamente proporzionale al volume dei dati che servono a definire un determinato procedimento, negli impianti di telecomando ferroviari si è gradualmente aumentato il patrimonio informativo di pari passo col raggiungimento di livelli più elevati di automazione. L'operatore del posto centrale, o dirigente centrale operativo, è l'elemento indispensabile per garantire i necessari interventi in emergenza. In condizioni di normalità o di quasi normalità, l'elaborazione dei dati, che pervengono con continuità al posto centrale, genera i comandi che, nulla ostando all'operatore, vengono trasmessi ai posti periferici.

Il supporto di trasmissione tra posto centrale e posti satelliti e viceversa è costituito da un sistema duplex (un canale di trasmissione per i comandi inviati dal posto centrale e uno distinto per la trasmissione in direzione inversa) con la possibilità d'impiegare in alternativa una delle seguenti modalità: a) un circuito convenzionale in un cavo del sistema telefonico, anche a fibre ottiche; b) un circuito di ricetrasmissione a onde libere in banda normale e radiofrequenza; c) un circuito di ricetrasmissione a microonde, operante col supporto di un satellite artificiale.

Con l'una o l'altra delle precedenti modalità sono necessari un elemento di codifica dei messaggi e uno di decodifica di ogni messaggio pervenuto; la necessità scaturisce dall'utilizzazione di un unico supporto di trasmissione. I codici, ormai soltanto di tipo digitale, hanno ampi margini di affidabilità e addirittura di sicurezza. L'evoluzione tecnologica che si è registrata in questo settore è all'origine dell'aumento della velocità di trasmissione, che ha favorito un elevato livello di ridondanza. I due canali di trasmissione, uno per i comandi e l'altro per l'afflusso dati, differiscono per una sostanziale caratteristica. Infatti, l'avvio di una trasmissione dal posto centrale corrisponde all'esigenza istantanea d'inviare un comando che l'elaborazione ha reso disponibile; nell'altro senso di trasmissione si ha invece un ciclo continuo e automatico di operazioni, nell'ambito del quale la situazione dei dati di ogni singolo posto periferico è mantenuta aggiornata nel posto centrale.

Questa successione o scansione ciclica (nota con il termine inglese polling) può essere interrotta dall'impellente richiesta di trasmissione prioritaria di un posto periferico (per es. un dato a precedenza programmata) o per intervento dell'operatore. L'elaborazione in tempo reale della massa dei dati continuamente affluenti nel posto centrale è eseguita secondo i programmi (software), studiati singolarmente per ogni impianto, da un complesso di computer, in genere tre. Questa dimensione strutturale gode il maggior favore perché: a) consente di conseguire un'elevata precisione, adottando le decisioni che sono confermate da almeno due delle tre unità (two out of three); b) assicura un elevato tasso di continuità di funzionamento, anche in difetto di una delle unità.

La concezione dei programmi che presiedono all'automazione dei comandi si può così delineare. È fondamentale che ogni treno, entro l'area corrispondente alla sezione di telecomando, sia fin dal suo ingresso individuato da una sigla alfanumerica, distintiva di tutte le sue caratteristiche operative: tipo, categoria, origine-destinazione, livello di precedenza spettante nelle situazioni di emergenza. La progressione automatica di avanzamento della sigla, in cadenza con la marcia del treno, fornisce i mezzi per l'elaborazione dei dati in aderenza con i programmi operativi. Nelle condizioni di normalità, l'elaborazione avviene nel pieno rispetto dell'orario teorico, mentre in condizioni di emergenza il programma stabilisce la successione di marcia e le conseguenti variazioni ottimizzate rispetto all'orario. Alla base dei calcoli che vengono elaborati in questa fase di abbandono dell'orario di servizio, sono i punteggi che definiscono il livello di precedenza spettante a ogni treno e l'entità dei ritardi pregressi e ipotizzabili per le soluzioni in alternativa, ritardi riferiti sia al singolo treno sia alla globalità del servizio. La scelta della soluzione che risponde al meglio ai criteri affidati alla memoria dei computer è presentata all'operatore con gli elementi di giustificazione. Oltre determinati limiti di anormalità o in situazioni speciali, l'intervento dell'operatore deve sostituirsi integralmente agli automatismi.

È opportuno comunque mettere in evidenza che ai sistemi di telecomando non sono attribuiti in linea di principio compiti di sicurezza: questi invece spettano nelle stazioni agli apparati centrali, che sono sottoposti al telecomando e, in linea, al blocco automatico, che agisce in maniera autonoma.

Apparati centrali: i collegamenti di sicurezza nella logica programmata. - Questo argomento ha una rilevanza fondamentale sotto il profilo dell'esercizio ferroviario. Gli impianti di segnalamento e di sicurezza hanno sempre costituito per le f. un settore altamente specializzato. La loro evoluzione non è stata contemporanea con il progresso della tecnologia, ma ne ha adottato tutti i concetti e i caratteri esecutivi solo quando la disponibilità dei prodotti di mercato ha raggiunto la piena maturità.

L'evoluzione degli apparati centrali, a partire dalla metà dell'Ottocento, si è svolta per fasi successive: iniziale manualizzazione seguita dall'utilizzazione dell'energia accumulata con graduale amplificazione delle forze e della potenza, e infine l'amplificazione della capacità funzionale con i sistemi accumulati a comandi di itinerario. Più di recente si è raggiunta un'elevatissima potenza operativa sulla base di un'automazione globale. Questi obiettivi sono stati conseguiti con l'introduzione dello ''stato solido'' nella tecnologia degli apparati centrali, in sostituzione delle apparecchiature elettromagnetiche e con l'applicazione contemporanea dei concetti dell'informatica.

Per poter accettare le nuove concezioni è stato necessario stabilire delle analogie a fine statistico tra la preesistente logica di sicurezza del tipo ''cablato'' (nel quale cioè ogni condizione di sicurezza è affidata a singolo collegamento elettrico) e la nuova logica del tipo ''programmato'' (nel quale cioè ogni condizione di sicurezza è già contenuta nel software). La differenza tra le due concezioni è tanto grande quanto quella che intercorre tra un ente fisicamente ben definito e percepibile e un ente che, invece, si materializza mediante un'indicazione digitale fornita a un elaboratore. Tuttavia, per quanto difficile, la consonanza è stata trovata in termini di principi statistici, ossia in termini di uguale probabilità di avere un servizio esente da guasti che pregiudichino la sicurezza, in un periodo di tempo determinato.

Gli sviluppi della logica programmata, necessari per raggiungere i livelli statistici di sicurezza prestabiliti, sono stati resi possibili dall'applicazione del concetto di ''ridondanza serie'', altrimenti definita come ''diversità''. La terminologia non ha ancora trovato un'univoca definizione; comunque, mentre l'espressione ''ridondanza serie'' è d'immediata comprensione, il termine in alternativa (''diversità'') richiede un chiarimento. Esso, infatti, va inteso come il modo di considerare attuata una determinata condizione solo se per essa sono stati impiegati, con uguale carattere di necessità, dispositivi e canali operativi diversi. La ricerca di analogia tra la logica cablata e quella programmata ha portato, in un campo d'indagine sufficientemente ampio, a trovare nei concetti di sicurezza classici una conferma per i criteri esclusivamente correlati con la ridondanza. I principi fondamentali della logica cablata erano rappresentati essenzialmente da: a) la ''doppia interruzione'', che imponeva l'inserzione di una condizione su entrambi i rami del circuito elettrico; b) il ''circuito chiuso neutro'', che doveva stabilirsi come corto circuito su un apparecchio utilizzatore a riposo; c) il ''lancio di corrente'', in base al quale una condizione più permissiva, rispetto a una esistente, dev'essere ottenuta con apporto di energia elettrica che deve permanere fino a che la nuova condizione è valida (per es. la posizione a via libera di un segnale). Ebbene, per tutti questi criteri di sicurezza classici è stato trovato, e non è stato difficile, che il concetto di ridondanza è l'elemento caratterizzante.

Con queste premesse si perviene alla conclusione che l'attuazione di un apparato centrale a logica programmata impone l'adozione di un coefficiente di sicurezza che consenta di ottenere un livello di sicurezza almeno pari a quello dei sistemi convenzionali a logica cablata. I collegamenti di sicurezza sono esplicitamente contenuti nei programmi (software) e le modalità della loro registrazione e attuazione sono tributarie dei concetti di ridondanza già esposti. Con questo tipo di apparato la potenzialità funzionale ha come limiti solo quelli che s'intendono attribuire al grado di automazione degli impianti.

Sistemi di blocco automatico e ripetizione del segnalamento in macchina. - Per quanto riguarda la marcia in sicurezza dei treni in linea, si sono sviluppati e perfezionati sistemi di blocco automatico e di ripetizione del segnalamento in macchina con controllo automatico della velocità. Tali sistemi, basati sulle sempre maggiori possibilità offerte dall'elettronica, forniscono in sostanza al macchinista la segnalazione della distanza e della velocità dei traguardi (punti di arresto o di riduzione di velocità) che si presentano davanti al treno, e sono inoltre in grado di comandare automaticamente la frenatura nel caso che la velocità reale del convoglio sia superiore a quella corrispondente alla curva di frenatura necessaria per il rispetto del traguardo. I traguardi possono essere: variabili (arresto per linea ingombra da treno che precede, riduzione di velocità per itinerario in deviata, ecc.), temporanei (essenzialmente rallentamenti per lavori in corso) e permanenti (riduzioni della velocità di tracciato). La trasmissione delle informazioni di sicurezza tra terra e treno può essere di tipo continuo, o puntuale mediante dispositivi di accoppiamento elettromagnetico (boe) situati in determinati punti della linea. La trasmissione puntuale è poco idonea per i traguardi variabili (a causa dei perditempi dovuti al ritardo con cui vengono segnalate le variazioni liberatorie e a causa dell'impossibilità di segnalazione immediata di pericoli improvvisi, come per es. una rottura di rotaia).

La trasmissione terra-treno può essere unidirezionale (cioè solo da terra verso il treno) o bidirezionale. La bidirezionale offre ovviamente maggiori possibilità, consentendo d'inviare a terra informazioni importanti quali la velocità e la posizione del treno, le condizioni di frenatura, ecc. Il binario è il supporto unidirezionale (da terra a bordo) più impiegato per la trasmissione continua delle informazioni di sicurezza, idoneo per trasmissioni sino a qualche migliaia di Hz. Supporti bidirezionali continui sono invece il doppino in cavo posato tra le rotaie usato dalle DB, idoneo a trasmettere segnali di frequenza nel campo 30÷60 kHz, e i sistemi di trasmissione via radio quali le microonde nel campo di frequenze 20÷40 Ghz (in corso di studio), oppure sistemi via satellite, che vengono preconizzati anche per l'individuazione diretta della posizione del treno. Anche le apparecchiature per la trasmissione puntuale possono essere bidirezionali.

Le FS, nel corso dell'ultimo ventennio, hanno sviluppato un sistema di blocco e ripetizione in macchina basato sulla trasmissione sul binario, in senso contrario a quello di marcia del treno, di informazioni ottenute con un set di codici su due portanti a bassa frequenza (50 e 75 Hz). Il sistema è relativamente semplice e molto sicuro; però, a mano a mano che aumentano le esigenze, accusa un'intrinseca povertà nel numero massimo di informazioni trasmissibili. La SNCF, sempre basandosi sul binario, impiega anche portanti a frequenza audio, che permettono maggiori velocità di trasmissione e quindi un maggior numero di informazioni. Le DB, come detto in precedenza, hanno sviluppato un sistema (LZB) basato su un supporto bidirezionale a elevato numero di informazioni disponibili qual è il doppino di cui sopra. In quasi tutti i sistemi la trasmissione puntuale è impiegata a integrazione di quella continua.

Le FS hanno sviluppato anche un sistema bidirezionale di trasmissioni terra-treno basato su onde convogliate sulla linea di contatto. Ma, almeno sino a ora, esso è impiegato solo per la telefonia, prevalentemente di servizio, e per scambio di informazioni non in sicurezza. Per il sicuro rilevamento dell'assenza di veicoli su un tratto di binario, i circuiti di binario rappresentano tuttora i dispositivi più impiegati, con una netta tendenza ad alimentarli a frequenze audio anziché a frequenza industriale, con il vantaggio di poter evitare il sezionamento del binario e la conseguente installazione delle costose connessioni induttive altrimenti necessarie per la continuità del circuito di ritorno. In alcune reti ad alta velocità, nelle quali, com'è il caso del TGV, la linea è percorsa esclusivamente dai convogli specializzati AV, viene omessa l'installazione dei tradizionali segnali laterali a terra ed esiste solo il segnalamento a bordo.

Con l'avvicinarsi dell'integrazione europea, il fatto che in ogni paese sia stato sviluppato un sistema di segnalamento diverso costituisce una grave remora all'interpenetrazione dei mezzi di trazione e dei convogli a composizione bloccata. A questo specifico fine la Comunità europea ha avviato studi, in prima fase, per individuare quali siano le aggiunte e le modifiche necessarie per raggiungere la compatibilità tra i vari sistemi, e in seconda fase per pervenire a un sistema di segnalamento di sicurezza unificato a elevate prestazioni.

Andamento del traffico sulla rete FS. - I dati esposti nelle due tabelle pubblicate in App. IV, 1 (p. 780) consentono di ricavare alcune valutazioni nel confronto con i corrispondenti elementi statistici che figurano nelle tabb. 2 e 3. Appare evidente una flessione negli ultimi anni rispetto al 1976 del numero dei viaggiatori; questo andamento negativo è attenuato tuttavia dall'aumento del totale dei km percorsi (viaggiatori km), aumento dovuto al maggior percorso medio dei viaggiatori. Altro elemento positivo che si deduce dalla tab. 2 è l'incremento sia dei viaggiatori che dei viaggiatori km negli anni 1985-91. Per quanto riguarda il traffico merci si nota invece un andamento contrario: le merci totali trasportate risultano infatti in aumento, in specie negli anni Ottanta, rispetto al 1976, mentre il percorso medio delle merci stesse è inferiore, anche se di poco. Per il traffico viaggiatori, uno dei fattori che possono aver favorito il lieve miglioramento a breve termine è il pacchetto d'incentivazione rappresentato dalla maggior disponibilità di treni Intercity, di Wagons-Lits e cuccette, e di treni ad alto livello (Non stop). Per il traffico merci va altresì segnalato l'ottimo andamento del trasporto in containers e dei combinati. Si tratta di una formula di trasporto integrato in grado di far fronte agli urgenti problemi di congestione stradale e d'inquinamento ambientale. Da segnalare la ripresa di trasporto di alcune categorie merceologiche tradizionali: carta, legname, prodotti chimici, siderurgici; questi ultimi, però, con prospettive piuttosto precarie. Vedi tav. f.t.

Bibl.: Union Internationale des Chemins de Fer, fiche 738, The more important safety conditions to be observed in the use of electronic components, in Railway signaling techniques, 1980; T. Rahn, Sviluppo della rete ad alta velocità presso la DB, in Ingegneria Ferroviaria, 6 (1985); Gache, Orientations retenues pour le TGV Atlantique, in Revue générale des Chemins de Fer, 1985, pp. 248-52; Roumerguère, Les installations fixes du TGV deux ans après leur mise en service, in Rail international, 1985, pp. 5-17; Problemi sollevati dalla circolazione treni a grande velocità nelle gallerie - ORE (Office Research and Experiments of the International Union of Railways), Utrecht, rapport CL149/RP 13, 1985; FS, Sistema AV, Proposta tecnica, 1986; Il sistema ferroviario italiano ad alta velocità, Relazione generale FS, Roma 1986; D. Lubke, Schnellbahnverbindung Paris-Brüssel-Köln-Amsterdam, in Eisenbahntechnische Rundschau, maggio 1987, pp. 316-22; Krull, Wegel, Intercity Express, in Rail International, dicembre 1987, pp. 7-14; Skytrain in Vancouver, in UITP Revue, 1987, pp. 212-19; D. Orlandi, Tipi di armamento per l'alta velocità, in Ingegneria Ferroviaria, 8 (1988), pp. 440-47; FS, Norme tecniche per la fornitura di apparecchiature elettroniche destinate agli impianti di sicurezza e segnalamento, 1988; F. Jonard, French Railways' locomotives with sincronous motors, in Railway Technology International, 1989; M. Hughes, Three capitals sets in final design, in Railway Gazette, 1989, pp.336-39; L. Lanzavecchia e altri, L'evoluzione degli equipaggiamenti elettronici di trazione, Atti del Convegno internazionale, Le ferrovie nei trasporti degli anni 2000, Bologna 1989; G. Rabeill, Le processus d'innovation dans les systèmes ferroviaires, le cas des technologies de la grande vitesse, ibid.; A. Liverani, Problematiche di sicurezza e di regolazione della circolazione ferroviaria nella loro evoluzione tecnologica e funzionale verso un sistema d'esercizio globale integrato, ibid.; G. Cerullo e altri, L'evoluzione della logica programmata nelle funzioni di sicurezza negli impianti di segnalamento ferroviario: l'ACEI elettronico, ibidem.

Legislazione italiana delle ferrovie. - La bipartizione del sistema ferroviario italiano in f. più importanti, gestite direttamente dallo stato, e f. minori, gestite in concessione dall'industria privata − stabilita nell'età giolittiana dalla l. 22 aprile 1905 n. 137 − ha resistito alla crisi del trasporto su rotaia, nel secondo dopoguerra, quando, a partire dagli anni Sessanta, si è prepotentemente affermata la motorizzazione individuale e si è costruita la rete autostradale, alternativa alla strada ferrata anche per i trasporti collettivi di merci e di persone; e ha, altresì, resistito all'attribuzione alle Regioni (artt. 86 e 87 del d.P.R. 24 luglio 1977 n. 616) di funzioni amministrative in materia di linee ferroviarie in concessione e di linee ferroviarie ''secondarie'' gestite dalle Ferrovie dello Stato.

L'interesse che il capitale privato sembra oggi dimostrare per la costruzione e la gestione di linee ferroviarie ''ad alta velocità'', integrate con autostrade, porti e aeroporti − unito alla grave crisi gestionale che, immediatamente dopo la riforma organizzativa del 1985, ha afflitto l'ente FS − tende a produrre una diversa polarizzazione del sistema ferroviario italiano, o, quanto meno, della funzione gestionale dell'ente pubblico statale, che sembra orientarsi verso la conduzione diretta del solo servizio di rete ''fondamentale'' nazionale e verso la partecipazione alla gestione mista, con imprese private o con poteri locali, di linee speciali o di servizi ferroviari d'area sub-nazionale.

Nonostante la stratificazione normativa, per contingenze diverse, e nonostante il sopravvenuto concorso della legislazione regionale e di quella statale nella più ampia materia dei ''trasporti'', l'organizzazione ferroviaria italiana si incentra tuttora sulle FS: "azienda autonoma" costituita con R.D. 15 giugno 1905 n. 259, ordinata con la legge ''organica'' 7 luglio 1907 n. 429, riordinata con D.L. 22 maggio 1924 n. 868; divenuta "ente pubblico" (con personalità giuridica piena e distinta dallo stato) per effetto della l. 17 maggio 1985 n. 210.

Accanto alle f. statali concentrate nell'organismo aziendale unitario, esistono però − distinte dalle stesse f. private ''secondarie'' (talvolta di proprietà degli enti locali) − anche le f. già concesse a privati che, per scadenza o risoluzione della concessione, sono (in teoria solo temporaneamente) gestite dallo stato in separato regime commissariale (art. 186 del T.U. 9 maggio 1912 n. 1447).

Un quadro normativo, dunque, e un'organizzazione complessa, se non inestricabile, cui nella realtà corrisponde una capacità di trasporto − nel senso del dimensionamento delle infrastrutture e della configurazione imprenditoriale − che è da tempo stagnante: a parte la direttissima Roma-Arezzo e altri raddoppi della dorsale ferroviaria Nord-Centro, e a eccezione della modificata nomenclatura (da azienda a ente) e dei variati equilibri tra ministro dei Trasporti e organi dell'ente, nonché della ''privatizzazione'' del demanio ferroviario e del personale, il servizio pubblico ferroviario di stato non è sostanzialmente mutato (o, nei fatti, divenuto più celere e più utilizzato da cittadini e viaggiatori), né si è integrato con le f. minori e le f. metropolitane e, soprattutto, con gli altri ''modi'' di trasporto (su strada, marittimo e idroviario, aereo).

Il vantaggio ambientale della f. − in termini di assetto del territorio, di inquinamento atmosferico e acustico, di minor dispendio di energia e di indipendenza da una fonte inquinante come il petrolio − dovrebbe consentire, in futuro, il riequilibrio dei modi di trasporto, rovesciando la tendenza alla regressione propria delle f. italiane statali o in mano pubblica.

Il Piano generale dei trasporti (D.P.C.M. 10 aprile 1986, attuativo della l. 245 del 1984) ipotizza il "riposizionamento" delle f. italiane sul mercato interno dei trasporti: non deve, infatti, essere dimenticato che il servizio è fornito in regime di concorrenza con le imprese, private e pubbliche, che gestiscono modi diversi di trasporto collettivo, nonché con la motorizzazione individuale. Prevede, quindi, di potenziare i servizi tra grandi e medie città, più richiesti dall'utenza commerciale, e i servizi locali a elevata frequenza, attraverso una struttura di rete basata sulla duplicazione dei principali itinerari di collegamento e sull'adeguamento tecnico del materiale rotabile e di esercizio; tralasciando, pertanto, la realizzazione di nuove linee o il miglioramento della restante rete statale, che è da declassare dall'interesse nazionale e da riconfigurare (assieme alla maggior parte delle f. in concessione) come sistema sub-nazionale di f. minori.

Tuttavia la crisi e il commissariamento, tuttora in corso, del neoistituito Ente Ferrovie dello Stato, dopo pochissimi anni dall'entrata in vigore della riforma, e le difficoltà che il finanziamento della gestione (con fonti diverse dagli scarsi proventi d'esercizio) incontra dal punto di vista della normativa della Comunità economica europea, hanno contribuito a indirizzare il dibattito politico sulla revisione della forma giuridica dell'organismo, più che sull'assetto generale del sistema ferroviario pubblico.

Con la l. 210 del 1985 la forma giuridica dell'azienda statale - fornita di autonomia di bilancio, finanziaria, contabile e tecnica, ma presieduta dal ministro dei Trasporti cui spettavano insieme poteri esterni d'indirizzo e poteri di ordine interno, bilanciati da un direttore generale in posizione di coadiutore esecutivo − fu sostituita da quella dell'ente pubblico, amministrato da un Consiglio composto dal presidente e da dodici consiglieri, scelti tra ''esperti'' non meglio specificati.

Il nuovo consiglio, diversamente da quello dell'Azienda che esprimeva ''pareri'' e aveva limitate funzioni di amministrazione attiva, è proposto all'intera gestione dell'ente, con competenza deliberativa generale. Il direttore generale, che partecipa con voto consultivo al consiglio, sovrintende all'attività di tutti gli uffici, assicurando il coordinamento operativo dell'ente e l'unità di indirizzo tecnico-amministrativo.

L'ente FS è organizzato secondo strutture funzionali specifiche (dipartimenti) e per competenze territoriali (compartimenti), dotate di ampia autonomia gestionale e operativa. Sei direzioni generali inoltre operano in ambito extradipartimentale (pianificazione e coordinamento strategico, affari legali, sistemi ad alta velocità, informatica, e istituto sperimentale). L'ente, al fine di collegarsi con le regioni e gli enti territoriali, per il soddisfacimento di esigenze locali, può costituire consorzi con le regioni ovvero assumere partecipazioni in società in mano pubblica. I progetti di costruzione e ampliamento di impianti ferroviari sono comunicati alle regioni e agli enti locali nel cui territorio sono previsti gli interventi, per consentire una verifica di conformità con i piani urbanistici.

Con la riforma del 1985 il rapporto di lavoro del personale delle FS è assoggettato alle norme del codice civile, ed è regolato su base contrattuale collettiva e individuale. I contratti collettivi e i regolamenti di organizzazione non possono, in sede di prima applicazione della legge, contenere una disciplina della materia meno favorevole ai lavoratori di quella vigente all'atto dell'entrata in vigore della legge istitutiva. I contratti collettivi nazionali di lavoro del personale delle FS, nonché i contratti individuali che da essi si discostano, sono stipulati in via esclusiva dal consiglio di amministrazione. Il trattamento previdenziale e pensionistico del personale delle FS resta quello in atto all'entrata in vigore della legge istitutiva, trasferendo a carico dell'ente l'onere finanziario già a carico dello stato. Le controversie di lavoro relative al personale delle FS sono divenute, dal 1985, di competenza del giudice ordinario, e non più del tribunale amministrativo.

Nel nuovo ordinamento conseguente alla l. 210 del 1985 il bilancio dell'ente FS è redatto secondo le prescrizioni contenute negli artt. 2423 ss. del c.c., evidenziando in particolare i fondi di ammortamento e di svalutazione dei valori attivi. L'ente formula anche uno schema di bilancio di previsione, al fine di predeterminare limiti finanziari della gestione annuale di esercizio, da trasmettere al ministro del Tesoro un mese prima della data fissata per la presentazione al Parlamento del bilancio dello stato. L'ente deve anche fornire al ministero del Tesoro i dati periodici della propria gestione di cassa. All'attivo del bilancio aziendale delle FS affluiscono, oltre al gettito tariffario e alle altre entrate, le compensazioni (statali) concernenti gli obblighi di servizio pubblico, i contributi e gli aiuti (statali) riguardanti la ricerca e lo sviluppo del settore ferroviario, i contributi finanziari (statali) diretti alla realizzazione di nuovi investimenti, eventuali sovvenzioni straordinarie (statali), ai fini dell'equilibrio del bilancio di previsione. In aggiunta al controllo sindacale interno esplicato dal Collegio dei revisori dei conti sui consuntivi e sui bilanci di esercizio, il controllo sull'efficienza economica e finanziaria dell'attività svolta dall'ente FS è affidato alla relazione della Corte dei conti al Parlamento, effettuata sulla base delle informazioni e notizie reperite presso il collegio dei revisori o il ministero vigilante.

La vicenda della privatizzazione degli enti di gestione delle partecipazioni statali (IRI ed ENI) e degli enti pubblici economici gestori dell'energia elettrica (ENEL) e delle assicurazioni (INA) − avviata nel corso del 1991 e accelerata dall'art. 15 del D.L. 11 luglio 1992 n. 333 concernente la trasformazione degli enti stessi in societ'a per azioni attribuite al ministero del Tesoro − ha determinato la parallela societarizzazione dell'Ente Ferrovie dello Stato, prima ancora della ristrutturazione ipotizzata dall'art. 25 della l. n. 412 del 1991. La Deliberazione 12 agosto 1992 del CIPE ha, infatti, trasformato l'Ente Ferrovie dello Stato in societ'a per azioni, attribuendo al ministero del Tesoro la titolarit'a delle relative azioni, e congiuntamente ai ministri del Bilancio, del Tesoro e dei Trasporti l'esercizio dei diritti dell'azionista pubblico (ossia il concreto indirizzo dell'azienda ferroviaria divenuta ''concessionaria'' del servizio pubblico), nonché la nomina degli amministratori.

La trasformazione in societ'a per azioni dell'ente pubblico economico non ha, pertanto, di per sé, risolto il problema dei rapporti tra potere esecutivo e azienda in mano pubblica, né, soprattutto, i problemi della correlata configurazione della rete ferroviaria nazionale e dei sistemi regionali di trasporto su rotaia.

L'accento posto negli interventi riformatori sui problemi del vertice gestionale e sulla regolamentazione privatistica di lavori, beni e personale (ma, per quest'ultimo, con garanzie pubblicistiche circa la riduzione graduale degli organici, mediante prepensionamenti facilitati) esclude, al momento, la definizione legislativa di circostanziati obiettivi di espansione della rete e del traffico ferroviario. Appare, quindi, probabile che venga affidata alla futura dialettica tra la societ'a per azioni in questione e il potere politico (che, in fondo, è il proprietario dell'azienda e il ripianatore dei bilanci) la definizione della concreta estensione del servizio pubblico ferroviario, sia per il mantenimento di linee e servizi non remunerativi (ma necessari per il conseguimento di obiettivi ''sociali'' intrinseci al servizio pubblico ferroviario o di altri interessi comunque pubblici), sia per la copertura, nonostante le limitazioni normative della CEE agli ''aiuti'' statali alle imprese nazionali, dei costi di infrastruttura e degli obblighi di servizio pubblico.

Ma è peraltro certo che, senza cospicui e puntuali investimenti pubblici in nuove opere ferroviarie dirette a potenziare, in tempi brevi, il trasporto su rotaia, le complicate formule politico-gestionali che via via sono e saranno adottate − per il fine, presuntivamente utile, di separare le responsabilità di gestione da quelle di programmazione e di indirizzo e per rendere più efficiente la gestione, attraverso il suo inserimento nel mercato − non potranno, di per sé (fermo restando l'attuale livello medio di efficienza ed efficacia delle pubbliche amministrazioni e, in generale, del settore pubblico dell'economia) riportare il servizio ferroviario al miglior livello europeo.

Bibl.: G. Cimbali, Le strade ferrate, in Primo trattato di diritto amministrativo, diretto da V. E. Orlando, vii, parte i, Milano 1914; M. Santoni Rugiu, La struttura giuridica delle Ferrovie dello Stato, Roma 1956; E. Chimenti, I trasporti ferroviari, Viterbo 1958; A. Mocci, Ferrovie dello Stato, in Nuovissimo Digesto Italiano, vii, Torino 1961, p. 233; Id., Ferrovie dello Stato, in Enciclopedia del Diritto, xvii, Milano 1968, p. 218; G. Vicuna, Organizzazione ferroviaria, Roma 1968; F. Santoro, È nato un ente per le Ferrovie dello Stato, in Economia Pubblica, 1985, p. 353; V. Spagnuolo Vigorita, L'ente ferrovie dello Stato: natura e disciplina, in Rassegna giuridica Enel, 1986, p. 17; S. Talice, L'ente Ferrovie dello Stato, in Diritto pubblico dell'economia, 1987, p. 249; G. Correale, Ferrovie dello Stato, in Enciclopedia Giuridica Treccani, Roma 1989; G. B. Di Miceli, I nodi delle ferrovie alla vigilia dell'instaurazione del Mercato interno europeo, in Economia Pubblica, 1990, p. 353.

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