TRASPORTO FERROVIARIO Impianti di segnalamento ferroviario

1. corso di Gestione ed Esercizio dei Sistemi di Trasporto TRASPORTO FERROVIARIOImpianti di segnalamento ferroviario a.a. 2003-2004

2. Impianti di segnalamento ferroviario 2 Definizioni 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.

3. Impianti di segnalamento ferroviario 3 Impianti di segnalamento 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.

4. Impianti di segnalamento ferroviario 4 Impianti di segnalamento SEGNALAMENTO FERROVIARIO SEGNALI DI LINEA SEGNALI DI STAZIONE Segnali automatici in cabina Segnali laterali fissi ad aspetto fisso ad aspetto variabile Tabelle Semafori Segnali luminosi di 1° categoria o protezione di avviso di 1° categoria + avviso

5. Impianti di segnalamento ferroviario 5 SEGNALI DI LINEA Sistemi di segnalamento 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

6. Impianti di segnalamento ferroviario 6 SEGNALI LATERALI FISSI Segnali laterali fissi I segnali laterali fissi possono essere di due tipi: • Segnali ad aspetto fisso Sono delle tabelle fisse che forniscono informazioni indipendenti dalla circolazione (ad esempio i limiti di velocità dovuti al tracciato) • Segnali ad aspetto variabile Sono 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)

7. Impianti di segnalamento ferroviario 7 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO (1/3) Tabelle Limiti di velocità Inizio zona codificata (ripetizione del segnale in cabina) Fine zona codificata (ripetizione del segnale in cabina) Limiti di velocità per ranghi

8. Impianti di segnalamento ferroviario 8 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO (2/3) Tabelle Ostacoli posti a distanza ridotta dal binario Inizio/fine zona con caduta massi Progressiva chilometrica Punto telefonico sulla linea Ponte con particolari restrizioni di circolazione (limitazioni di velocità) Punto di culmine di un tratto in forte pendenza

9. Impianti di segnalamento ferroviario 9 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO (3/3) Tabelle Inizio/fine cantiere di lavori Punto particolare della linea (passaggio a livello, curva a scarsa visibilità, zone di manovra in stazione, ecc.) Squadra di operai della manutenzione in lavoro lungo la linea Deposito in galleria delle torce rosse di emergenza

10. Impianti di segnalamento ferroviario 10 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO FISSO Tabelle 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).

11. Impianti di segnalamento ferroviario 11 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori 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

12. Impianti di segnalamento ferroviario 12 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE SemaforiSemafori tradizionali (1960):

13. Impianti di segnalamento ferroviario 13 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE SemaforiSemafori moderni (2000): Segnale semaforico tondo in corretta corsia (sx) Segnale semaforico quadrato in inversa corsia (dx)

14. Impianti di segnalamento ferroviario 14 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Segnali di prima categoria o di protezione Sono 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 avviso Sono 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

15. Impianti di segnalamento ferroviario 15 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori 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. Sistema di segnalamento a due aspetti: avviso 1° cat. avviso 1° cat. Sezione di blocco

16. Impianti di segnalamento ferroviario 16 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Sistema di segnalamento a due aspetti: avviso 1° cat. avviso 1° cat. avviso 1° cat. avviso 1° cat.

17. Impianti di segnalamento ferroviario 17 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Segnale di prima categoria + avviso Sono 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)

18. Impianti di segnalamento ferroviario Sezione di blocco Sezione di blocco 18 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori 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. Sistema di segnalamento a tre aspetti: 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso

19. Impianti di segnalamento ferroviario 19 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Sistema di segnalamento a tre aspetti: 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso 1° cat.+ avviso

20. Impianti di segnalamento ferroviario 20 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Segnali luminosi I segnali luminosi non semaforici sono posti in corrispondenza dei bivi per indicare la direzione da intraprendere.

21. Impianti di segnalamento ferroviario 21 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori 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. più aspetti automatici Tipologie dei sistemi di segnalamento ad aspetto variabile in funzione della lunghezza delle sezioni di blocco e delle velocità dei convogli

22. Impianti di segnalamento ferroviario 22 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Segnali a più aspetti: (1/2) 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.

23. Impianti di segnalamento ferroviario 23 SEGNALI LATERALI FISSI AD ASPETTO VARIABILE Semafori Segnali a più aspetti: (2/2) 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.

24. Impianti di segnalamento ferroviario 24 SEGNALI AUTOMATICI Segnali automatici Quando le velocità aumentano, oltre alle maggiori informazioni date dai segnali laterali, è necessaria la ripetizione del segnale in cabina.

25. Impianti di segnalamento ferroviario 25 SEGNALI AUTOMATICI Circuiti di binario Sono circuiti elettrici realizzati utilizzando come conduttori le rotaie. Collegando le due rotaie del binario ad una sorgente di forza elettromotrice P e chiudendo il circuito su uno strumento di misura B si ottiene la circolazione di una corrente elettrica attraverso le due rotaie. 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, pertanto, la presenza del veicolo sul binario.

26. Impianti di segnalamento ferroviario B 26 SEGNALI AUTOMATICI Circuiti di binarioCircuiti di binario a corrente continua: G G’ i i R relè eccitato P G G’ i i i Legenda: G, G’ = giunti isolanti B = relè P = pila R = resistenza i = corrente B relè diseccitato

27. Impianti di segnalamento ferroviario 27 SEGNALI AUTOMATICI Circuiti di binarioCircuiti di binario a corrente alternata: I circuiti maggiormente utilizzati sono quelli a corrente alternata a 50 Hz.

28. Impianti di segnalamento ferroviario 28 SEGNALI AUTOMATICI Circuiti di binarioCircuiti di binario collegati: 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 fungeranno da ripetitore del segnale.

29. Impianti di segnalamento ferroviario 29 SEGNALI AUTOMATICI Circuiti di binario • I circuiti di binario vengono utilizzati per: • controllare i segnali di linea • i relè dei circuiti di binario sono collegati ai circuiti che controllano la possibilità di disporre i segnali di linea a via libera o impedita • ripetere il segnale in cabina i circuiti di binario vengono utilizzati anche per ripetere a bordo del veicolo l’aspetto del segnale successivo. La ripetizione in cabina è possibile quando si usi un sistema di circolazione con correnti codificate.

30. Impianti di segnalamento ferroviario 30 SEGNALI AUTOMATICI Correnti codificate • La corrente alternata a 50 Hz dei circuiti dei binari viene fatta passare attraverso dispositivi codificatori che la interrompono ciclicamente. • Ogni frequenza corrisponde ad una informazione. • Attualmente le frequenze a 4 codici in uso presso le FS sono: • 75 impulsi/min • 120 impulsi/mim • 180 impulsi/min • 270 impulsi/min

31. Impianti di segnalamento ferroviario 31 SEGNALI AUTOMATICI Correnti codificate 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) Il codice 0 corrisponde alla sezione occupata. A seconda del segnale letto a valle, si ripete opportunamente codificato a monte.

32. Impianti di segnalamento ferroviario 32 SEGNALI AUTOMATICI Correnti codificate 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 guida. Il passaggio attraverso la sezione con segnale è accompagnato in cabina da: • suono emesso da un dispositivo acustico; • lettura 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 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 possibile regolare la circolazione fino ad una velocità massima di 180 km/h.

33. Impianti di segnalamento ferroviario 33 SEGNALI AUTOMATICI Correnti codificate 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 informazioni a bordo. 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.

34. Impianti di segnalamento ferroviario 34 SEGNALI AUTOMATICI Correnti codificate Tabella del significato dei 9 codici: Con l’introduzione dei 9 codici è aumentata la potenzialità della linea in quanto sono aumentate le informazioni relative alla velocità del convoglio.

35. Impianti di segnalamento ferroviario 35 SEGNALI AUTOMATICI Sistema a segnalamento multiplo Per aumentare ulteriormente la potenzialità della linea, un’ulteriore sofisticazione del sistema automatico è il sistema a segnalamento multiplo. Al macchinista viene indicata, all’inizio di ogni sezione di blocco, la velocità che può mantenere senza il rischio di collidere con il treno che segue. Tale sistema è permesso dal radiosegnalamento delle velocità dei convogli attraverso l’utilizzo di boe poste lungo la linea. Se il macchinista non rispetta l’indicazione sulla velocità massima consentita, interviene un sistema di blocco automatico che frena il convoglio. 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).

36. Impianti di segnalamento ferroviario 36 SEGNALI AUTOMATICI Capacità di linea 80 treni/gg singolo binario 4 codici (ogni 12 km un posto di movimento) 220 treni/gg doppio binario 9 codici

37. Impianti di segnalamento ferroviario 37 SEGNALI DI STAZIONE Segnali di stazione • I principali segnali di stazione sono costituiti da: • segnali semaforici • segnali in corrispondenza di bivi • segnali di manovra: • segnali bassi di manovra • segnali alti di manovra • segnali manuali di manovra

38. Impianti di segnalamento ferroviario 38 SEGNALI DI STAZIONE Segnali bassi di manovra I 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.

39. Impianti di segnalamento ferroviario 39 SEGNALI DI STAZIONE Segnali bassi di manovra I segnali luminosidi 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.

40. Impianti di segnalamento ferroviario 40 SEGNALI DI STAZIONE Segnali alti di manovra In 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 libera via impedita

41. Impianti di segnalamento ferroviario 41 SEGNALI DI STAZIONE Segnali manuali di manovra (1/4) I 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

42. Impianti di segnalamento ferroviario 42 SEGNALI DI STAZIONE Segnali manuali di manovra (2/4) I movimenti "indietro" vengono comandati movendo verticalmente la bandiera avvolta o il fanale a luce bianca.   di giorno di notte

43. Impianti di segnalamento ferroviario 43 SEGNALI DI STAZIONE Segnali manuali di manovra (3/4) L'ordine di "rallentare" viene dato esponendo la bandiera estesa ferma o il fanale a luce rossa fermo.  di giorno di notte

44. Impianti di segnalamento ferroviario 44 SEGNALI DI STAZIONE Segnali manuali di manovra (4/4) L'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.

45. Impianti di segnalamento ferroviario 45 Regolazione e controllo della circolazione • Per 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

46. Impianti di segnalamento ferroviario 46 Regolazione e controllo della circolazioneRegime del giunto telefonico In 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.

47. Impianti di segnalamento ferroviario 47 Regolazione e controllo della circolazioneBlocco elettrico semiautomatico o manuale 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.

48. Impianti di segnalamento ferroviario 48 Regolazione e controllo della circolazioneBlocco elettrico automatico Lo scambio di informazioni avviene tramite il circuito di binario a correnti codificate.