L’evoluzione tecnologica degli impianti elettroferroviari in Italia negli ultimi

15 anni.

Alfonso Capasso

Catania 23 Maggio 2019

LINEE FERROVIARIE AV – CARATTERISTICHE PRINCIPALI

Velocità massima 300 km/h

Raggio di curvatura minimo 5450 m

Pendenza massima allo scoperto 18 %o

Pendenza massima in galleria 15 %o

Sopraelevazione massima 10,5 cm

Raggio minimo raccordi altimetrici 20 km

Distanziamento minimo treni 5’ (in entrambi i sensi di marcia)

Larghezza della sede 13,6 m

Interasse binari 5 m

Sezione utile gallerie naturali 82 m2

Aspetti innovativi del Sistema AV – Impianti fissi

• Trazione elettrica 2x25 kV - 50 Hz • Sistema di distanziamento e governo della marcia treni

centralizzato e trasmissione delle informazioni vitali al treno via radio GSM-R (ERTMS )

• Trasporto di informazioni vitali di segnalamento sul sistema di telefonia standard su fibra ottica

• Circuiti di binario ad audiofrequenza (sicurezza)• Posto Centrale SCC/AV di tratta per la supervisione e la

diagnostica della circolazione treni, degli impianti di sicurezza, degli impianti ausiliari e della Telesorveglianza delle installazioni periferiche

Assorbimento di potenza : ETR 500 a 300 km/h

• Condizioni NormaliPotenzialità Nominale =1 MW/kmPotenzialità Massima =2 MW/km

• Condizioni Emergenza1 Trasformatore per SSE = Potenzialità nominale1 SSE fuori servizio = Potenzialità nominale

Sistemi di elettrificazione ferroviaria: dimensionamentoVincoli/obiettivi di progetto:

¾ max c.d.t. per mantenere V ai pantografi a valore sufficiente per garantirnemarcia regolare e secondo orario:

¾ densità max di corrente nei conduttori entro il limite termico: 4 A/mm2

¾ contenimento delle potenze erogate dalle macchine in SSE in funzione dellaloro taglia e dei loro limiti di sovraccaricabilità

Output: - numero, posizione e “taglia” delle SSE,- configurazione e sezioni dei conduttori della linea di trazione

Tipo di trazione Vmin Vn Vmax3 kV c.c. 2000 3000 360025 kV 50 Hz 19000 25000 27500

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I sistemi di elettrificazione ferroviaria

Sistemi in corrente continua

Sistemi in corrente alternata

monofase 25 kV Tratto Neutro

Trazione elettrica 2x25 kV - 50 Hz – Principio di funzionamento

Cella 1 (libera)

Feeder - 25 kV

L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %

50 % 50 % 25 % 25 %

25 %25 %75 %

50 % 100 %

50 %50 %

50 %

Cella 3 (occupata)

SSE

Cella 2 (libera)Cella 1 (libera)

Feeder - 25 kV

L.d.c. + 25 kV 50 % 50 %

50 % 50 % 25 % 25 %

25 %25 %75 %

50 % 100 %

50 %50 %

50 %

Cella 3 (occupata)

SSE

Cella 2 (libera)

CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC

Filo di contattoFeeder

Trefolo di terra

Fune portante

Filo di contattoFeeder

Trefolo di terra

Fune portante

conduttori aerei

Il sistema 2x25kV ha notevoli vantaggi rispetto al 25 kV semplice:� maggiore distanza tra le sottostazioni;� correnti in linea mediamente inferiori;� riduzione delle interferenze con i circuiti telefonici e telegrafici;� riduzione dell'induzione e.m. (anche nella cella occupata dal

treno) in acquedotti, oleodotti, metanodotti, recinzioni metalliche e altre strutture simili.

SCHEMA TIPO DI ALIMENTAZIONE PRIMARIA DELLE TRATTE 3kVcc (tipo DIRETTISSIMA Roma- Firenze)

~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km ~ 16km

~ 100km

SSE - Potenza 2x5,4 MW

CIRCUITO DI TRAZIONE ELETTRICA 2x25 kV – Linea di Contatto LC

¾ Le linee AV/AC sono elettrificate con il sistema 2x25 kVca, impiegano una catenaria (corda portante + filo di contatto) di sezione globale pari a 270 mm2;

¾ Il sistema tradizionale a 3kVcc viene utilizzato:¾nei tratti di avvicinamento ai "nodi" (stazioni terminali

di ciascuna tratta;¾nelle linee di interconnessione tra l'alta velocità e le

linee "lente" esistenti.

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Compatibilità elettromagnetica

25 kV 3 kVPOC

Giunto POC

Treno 25 kV

Correnti condotteCorrenti disperse

POSTO DI CONFINE ELETTRICO

Posto di Confine Elettrico - POC

Per ogni binario di interconnessione e imbocco vanno inserite l’unità trasformatore separatore (TS) lato 25 kV e l’unità

filtri lato 3 kV

SISTEMA ALTA VELOCITA’TRATTA Bologna - Firenze

SCHEMA DI ALIMENTAZIONE DELLA TRATTA AV BOLOGNA-FIRENZE

• STAZIONE PRIMARIA TERNA

• CABINA PRIMARIA ENEL DISTRIBUZIONE

• SSE DI SMISTAMENTO AV S.BENEDETTO DEL QUERCETO

VIADOTTO IDICE

SSE AV IDICE

SSE AV FIRENZE CASTELLO

SSE AV FIRENZE CASTELLO

Normativa di riferimento per i requisiti impiantistici:DM 28.10.2005 Sicurezza delle Gallerie FerroviarieSpecifiche tecniche RFISpecifiche tecniche di interoperabilità (STI 2014) concernenti la“Sicurezza nelle gallerie ferroviarie nel sistema transeuropeo convenzionalee ad alta velocità” – STI (emesse a seguito di direttive del Parlamentoeuropeo)

La sicurezza nelle gallerie ferroviarie

Sono prescritte le predisposizioni di sicurezza che devono essere messein atto in tutte le gallerie Ferroviarie di (L ≥ 1km ) :• Prevenzione• Mitigazione• Facilitazione dell’esodo

Luce e Forza Motrice – LFIlluminazione delle vie di esodo in galleria, delle nicchie tecnologiche, accessi primari ed imbocchi finestra

Impianto idrico antincendio

Impianto di controllo fumi

Impianti di TelecomunicazioneDiffusione Sonora

Fabbricati e locali in galleria

Pozzi di ventilazioneHanno lo scopo di impedire il passaggio dei fumi prodotti da un incendio dalla cannainteressata dall’incidente alla canna non interessata nei tratti (cameroni) in cui la sezione dellagalleria passa da doppia canna/singolo binario a canna unica/doppio binario

STI: SICUREZZA NELLE GALLERIE FERROVIARIE

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sezionamento della linea aerea o della rotaia conduttrice Il sistema di trazione elettrica nelle gallerie viene suddiviso in sezioni, ognuna di lunghezza non superiore a 5000 m.

Si conserva l’alimentazione ai treni che seguono o precedono il treno incidentato, consentendone la movimentazione.

messa a terra della linea aerea o della rotaia conduttrice (L≥ 1000m)Devono essere previsti dispositivi di messa a terra ai punti di accesso alla galleria

Si permette l’ingresso delle squadre dei mezzi di soccorso con la garanzia del collegamento al potenziale di terra della linea di contatto (messa a terra).

Alimentazione LFM

Alimentazione TESistema 15 kV (BO-FI)4 Punti di adduzione ENEL (~ 2MW ciascuno) 16 Cabine MT/BT all’aperto17 Cabine MT/BT in galleria80 Km circa di linea trifase MT in cavo180 Km circa di linea trifase BT a 1000 V80 Km circa Fibra Ottica Monomodale180 Km circa Fibra Ottica Multimodale660 nicchie NLF 1300 nicchie tecnologiche

Schema Elettrico Generale Distribuzione LFMDM: Gli impianti di alimentazione elettrica devono prevedere opportune configurazioni oridondanze tali da garantire, in caso di guasto singolo, la sola perdita di brevi tratti diimpianto in galleria (RFI =250m).

STI: Il sistema di distribuzione deve essere progettato per consentire al sistema di tollerareun danno inevitabile attraverso collegamenti alternativi di alimentazione. Le luci diemergenza e i sistemi di comunicazione devono disporre di una riserva di 90 minuti

Protezione e Riconfigurazione Rete 15 kV

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51 50-5150-51

50-51-67N

Senso di alimentazione

Intervento del Sistema di Automazione

Rialimentazione

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

ENEL ENEL

50-51-67N

50-51-67N

50-51 50-5150-51

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

50-51-67N

Senso di alimentazione

Intervento del Sistema di Protezione

Architettura del Sistema di Alimentazione 15 kV – 1 kV

ENEL 1 ENEL 2

QdT

Cabina

1Cabina

2

Cabina

n

GALLERIA

15 kV

1 kV

GALLERIA

Cabina

…

1 kV1 kV

� Le Cabine MT/BT alimentano le dorsali 1 kV da una sola estremità � Le dorsali 1 kV (una per ciascun binario) alimentano le utenze poste in

galleria (Quadri di tratta 1000/240 V ubicati ogni 250 m)

In caso di guasto:1. Il Sistema di Protezione seleziona il tronco guasto2. Il Sistema di Automazione, utilizzando l’alimentazione di riserva, rialimenta la dorsale guasta

Il sistema di alimentazione 1 kV sopporta il primo guasto senza degrado

1 kV

Protezione e Riconfigurazione Reti 1 kV

Il sistema di alimentazione è radiale.

1) Il sistema di Protezione isola il tronco guasto2) Il sistema di Automazione riconfigura la rete al fine di ripristinare l’alimentazione

Cabina1 Cabina2

Il sistema di Protezione e Selezione del tronco guasto lavora in modo indipendente dal sistema di Automazione.In caso di guasto:

QdT

FFP FFP FFP

AREASICUREZZA

Linea AC Genova-Milano III Valico dei Giovi

ACEINOVI LIGURE

PPT45+500

ACC PJ2 RIVALTA

ACEI RIVALTA

ACEIARQUATAGenova

ACEI ALESSANDRIA Torino

PMARQUATAGenova Sampierdarena

Genova Campasso

Genova PrincipeSuccursale dei Giovi

Voltri

DOPPIO BIVIO CORVI – PJ2

BIVIO FEGINO

PJ2 DOPPIO BIVIO FEGINO

PJ1 PRINCIPE PORTI

PTCRAVASCO

PTVALLEMME

PTSERRAVALLE

CAMPASSOFACCHINII

FOSSA DEI LUPI

SERRAVALLE

SERRAVALLE POZZOLO

III VALICO

INTERPORTO

0.0

0.0

3.8 5.2

2.5

POLC

EVER

A

9.9

CRAV

ASCO

14.8 CAST

AGNO

LA

SSECORVI

PCSTEGLIA

SSECASTAGNOLA

17.7

VALL

EMM

E

AREASICUREZZA

SSEARQUATA

PMARQUATA

SSEARQUATA

28.7

28.7 33.9 37.4

40.8 45.2 45.4 47.552.8

SSETORTONA

Binario Pari 4.367 Km

Binario Dispari 6.011 Km

0.625 Km

27.102 Km

7.094 Km

7.094 Km 1.984 Km

ACEI/ACCTORTONA

MilanoPiacenza

AREASICUREZZA

FFP

FFP

FFP

SSEPozzolo

CabTESerravalle

CabTESerravalle

PPTkm 50+500PSA

Evoluto

RTB in by-passkm 25+780

RTB in by-passkm 5+680

SSENOVI

SSE RARQUATA

LP01A elettrodottoLP01B cavidotto

LP02

AREASICUREZZA

0.4 1.0

0.4 0.9

0.4 0.9

44.3 44.7

LP03

RTB

3kV c.c.

Cap. 6 - Correnti di cortocircuito - 38