L’infrastruttura ferroviaria italiana è fortemente coinvolta nei progetti tecnologici indicati dall’Unione Europea e finanziati dal PNRR[1]. L’obiettivo è attrezzare 3.440 chilometri di rete con il sistema ERTMS[2] entro il 2026. Tale obiettivo si inserisce nel Piano Industriale 2022-2031 del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane, sostenuto da un investimento complessivo di 190 miliardi di euro che, tra le varie finalità, prevede un’estesa introduzione dei sistemi di distanziamento più moderni e l’implementazione della tecnologia radio digitale interoperabile come unico standard nazionale su tutta la rete RFI, ovvero per oltre 16.800 chilometri.

Il sistema ERTMS è già operativo in Italia da oltre dieci anni sulle linee ad Alta Velocità e verrà esteso anche alle linee regionali, merci e sui nodi urbani, comportando una considerevole riduzione dei costi di esercizio di tali linee, che diventeranno economicamente più sostenibili e concorrenziali rispetto al trasporto su gomma, portando anche un vantaggio in termini di sostenibilità ambientale.

È uno scenario competitivo, molto complesso, dove il fattore di successo sarà l’ottimizzazione e l’automatizzazione dei processi, sempre più orientati all’integrazione tra reale e digitale. Con questo si intende la necessità attuale, ormai mandatoria, di possedere le necessarie competenze, sia di dominio ferroviario (segnalamento) che ingegneristiche e di sistema, per migrare completamente un processo analogico, basato su appunti cartacei (veri e propri!) o non indicizzabili (si pensi ai Quaderni CIFI [3]scansionati) e caratterizzato da reti a relè, ad uno completamente digitale. L’approccio digitale si basa sulla modellazione numerica di apparati di segnalamento e la definizione di reti di comunicazione Ethernet e GSM-R[4] che danno origine ad un insieme di dati (rappresentazione digitale) che caratterizza e definisce in modo univoco, completo e avulso da errore umano, un complesso sistema reale di segnalamento ferroviario, con la capillarità del singolo bit informativo. Per un approfondimento tecnico specifico, ad esempio, sulla crittografia nei sistemi di segnalamento ferroviario suggeriamo la lettura del nostro precedente articolo.

SEGNALAMENTO FERROVIARIO: I TOOL NIER.

Si tratta di una grande sfida per tutti gli addetti del settore, dai grandi operatori ai fornitori, che dovranno affrontare una metamorfosi che imporrà la sperimentazione di nuovi modelli, nuovi paradigmi di integrazione e digitalizzazione ed un diverso approccio tecnologico. Infatti, la mole di dati generati che ne deriverà, gestiti ed automaticamente validati, sarà di notevole entità per cui anche le capacità di calcolo richieste obbligheranno ad una attenta e fine gestione delle risorse di calcolo. In un contesto in cui risorse e tempo sono limitati come quello che caratterizza l’ammodernamento della rete RFI (e il mondo del lavoro in generale), NIER, che è da sempre una realtà aperta all’evoluzione e alle nuove sfide, risponde con la propria esperienza, competenza e professionalità: ci adattiamo dinamicamente alle esigenze di mercato grazie alle esperienze maturate negli anni che ci hanno consentito di utilizzare e sviluppare diverse tipologie di tool dediti all’ottimizzazione, automazione e simulazione dei processi. Per esempio, in ambito Telecomunicazioni / Railways, abbiamo deciso di sviluppare il nostro simulatore di protocolli: EmuXP, Emulator For Protocols (per eventuale interesse rimandiamo al relativo approfondimento tecnico). Altro esempio sono i simulatori di comunicazione tra l’apparato di terra RBC[5] con il treno e con l’interfaccia uomo-macchina vitale (per maggiori dettagli sullo sviluppo dei simulatori per RBC si rimanda al nostro precedente articolo).

Non per ultimo, NIER è stata ingaggiata per la progettazione di diversi tool T3, tra cui alcuni specifici per la configurazione e validazione dei dati di sistemi ferroviari, tra cui citiamo quello sviluppato per la gestione in sicurezza della messa a terra della linea di contatto in galleria (STES[6]). Quest’ultimo consente a diversi operatori (ognuno coi suoi specifici diritti operativi) di inserire e validare i parametri di configurazione in modalità assistita attraverso un’interfaccia semplice, intuitiva ed interattiva. Sempre per il sistema STES è stato sviluppato anche il software di deployment dei dati, che consente l’upload della configurazione nelle varie sotto-unità, con un protocollo dedicato Ethernet punto-punto, e mettere in esercizio il sistema per una specifica tratta. A proposito, abbiamo scritto anche un approfondimento tecnico su questo tema.

Nei sistemi ferroviari, il cui fallimento potrebbe causare danni letali, è necessario il raggiungimento del SIL4, ovvero il Safety Integrity Level 4. Il SIL4 è il livello più alto di integrità della sicurezza e, per raggiungerlo, i sistemi devono essere progettati e testati per ridurre al minimo la possibilità di errori e per poter prevenire o mitigare guasti che potrebbero causare incidenti ferroviari con vittime. Un sistema SIL4 deve garantire la protezione dei passeggeri, degli operatori ferroviari e del pubblico in generale. Tra i vari processi coinvolti per il raggiungimento del SIL4, la generazione di dati di configurazione validi impone risolutezza e attenzione. Diventa fondamentale sia saper identificare le specifiche professionalità necessarie per automatizzare e ottimizzare le procedure in maniera corretta ed efficace, che stabilire la giusta sinergia tra tali professionalità per garantire fluidità di processo senza rinunciare alla precisione richiesta.

In NIER, un team di esperti sviluppatori e un team di esperti di segnalamento ferroviario[7] collaborano per fornire ai clienti tools a supporto delle operazioni di generazione e validazione dei dati necessari per configurare le Applicazioni Generiche e gli impianti delle Applicazioni Specifiche in ambito ferroviario. Uno strumento informatico efficace può automatizzare alcune delle attività manuali necessarie per produrre e validare i dati e, al tempo stesso, valorizzare le operazioni degli Operatori attraverso un’interfaccia uomo-macchina intuitiva ed user-friendly, garantendo una piacevole User eXperience (UX). L’errore umano è ridotto al minimo e le attività di pre e post elaborazione sono integrate in un unico processo complesso, automatizzato ed efficace.

SEGNALAMENTO FERROVIARIO: LA DIGITALIZZAZIONE DEL LAYOUT.

La digitalizzazione del layout di una stazione o di un impianto multistazione consente di popolare un archivio di piani schematici in grafica vettoriale, attraverso un ambiente di progettazione concepito e sviluppato ad hoc. Questo migliora notevolmente l’efficienza nella gestione delle infrastrutture ferroviarie, semplifica la ricerca, la condivisione e l’aggiornamento delle informazioni cruciali. Informazioni che, a loro volta, rappresentano il primo prezioso set di dati da cui gli esperti di segnalamento attingono per identificare e modellare gli aspetti logici di impianto, quali per esempio:

• Movimenti ammessi dei treni;
• Tabelle delle condizioni, in cui si registrano informazioni dettagliate sui vari enti di piazzale e le relative posizioni/condizioni fondamentali per proteggere ed efficientare il traffico ferroviario;
• Logiche di segnalamento, ossia il sistema di regole e procedure che gestiscono la visualizzazione dei segnali ferroviari ed il controllo dei treni su una rete ferroviaria. Le logiche sono progettate per garantire la sicurezza del traffico ferroviario, prevenire collisioni e assicurare il corretto flusso del traffico.

Inevitabilmente, per supportare a livello digitale operazioni di tale complessità, le competenze tecniche di dominio (molto verticali) e le capacità di sviluppare software altamente efficiente per generare dati sicuri rappresentano vantaggi preziosi.

Nella nostra esperienza, i processi di automatizzazione tramite applicativi software sviluppati ad hoc possono essere ulteriormente potenziati spostando il focus dalla generazione di dati di configurazione degli enti di piazzale e degli aspetti logici del sistema alla generazione dei dati per le reti di comunicazione di impianto. La modellazione dei canali e dei protocolli di comunicazione, così come la puntuale definizione dei buffer di comunicazione tra gli attori del sistema, completa il processo di generazione dei dati, digitalizzando in una base di dati consistenti tutti i parametri necessari per configurare in sicurezza un impianto ferroviario

DIGITALIZZAZIONE DEI DATI: I VANTAGGI.

La digitalizzazione dei dati modifica il punto di vista ed il focus sul processo ed alimenta scenari estremamente sfidanti: i dati digitali possono essere integrati, archiviati ed indicizzati per un utilizzo e consultazione su larga scala. Di fatto, una base dati di impianto, consistente e certificata, che ha il vantaggio di ridurre al minimo i costi di conversione ed integrazione tra diversi apparati in comunicazione tra loro, potrebbe essere gestita dinamicamente tramite strutture di dati più ampie e versatili. In questo senso, la raccolta, l’inserimento, la memorizzazione e l’elaborazione dei dati ferroviari potrebbe essere gestita tramite un ambiente informatico che possa contenere e correlare diverse tipologie di dati di grandi dimensioni, anche a livello nazionale o Europeo.

Noi di NIER abbiamo un sogno nel cassetto! Immaginiamo nel futuro la possibilità di partecipare alla creazione di database strutturati in grado di contenere l’intero set di piani schematici nazionali, in cui ogni oggetto di campo non è un semplice disegno ma un modello caratterizzato da una serie di proprietà standardizzate. Anche la digitalizzazione degli schemi di principio del segnalamento ferroviario apre a scenari interessanti: ci auspichiamo che la modellazione a relè possa via via essere sostituita da una modellazione di reti logiche, che a loro volta possono essere digitalizzate, archiviate in un unico database e fruibili in funzione dello scenario di Applicazione Generica di interesse.