Il Congresso Mondiale della Ricerca Ferroviaria (WCRR) che si tiene ogni tre anni è il più grande evento internazionale sulla ricerca ferroviaria che riunisce ricercatori, esperti tecnici e leader del settore sull’innovazione. In questa edizione Radiolabs ha contribuito al tema selezionato “Ispirare ferrovie innovative e resilienti” con tre articoli nell’ambito di nuovi progetti di R&S per l’adozione delle tecnologie satellitari nel piano evolutivo del controllo marcia del treno ERTMS/ETCS.
Il Progetto RAN – Rete di Incremento Nazionale – finanziato dall’ASI, l’Agenzia Spaziale Italiana – sta sviluppando una rete a terra per correggere i segnali GPS e GALILEO al fine di migliorare le prestazioni e la sicurezza dei sistemi di posizionamento basati su GNSS.
Con una nuova architettura multilivello che riutilizza le infrastrutture esistenti come EGNOS progettata per l’aviazione, GALILEO HAS – Servizi ad Alta Precisione e Reti Locali – l’architettura proposta è unica nel fornire servizi altamente resilienti per applicazioni ferroviarie e automobilistiche. Le più recenti tecnologie DGNSS, RTK, PPP-RTK messe a disposizione dall’industria spaziale sono le tecnologie fondamentali utilizzate da RAN per supportare la massima precisione possibile della posizione dei veicoli compatibile con i requisiti del livello di sicurezza.
Radiolabs, che è stata la prima a introdurre la nuova architettura multilivello, ha ora sviluppato una nuova piattaforma algoritmica di Rilevamento ed Esclusione dei Guasti Multilivello per rilevare guasti delle componenti SiS e RAN e gestire le correzioni per garantire che la posizione del veicolo sia sempre entro l’errore di confidenza specificato. Inoltre, RAN adotterà il prossimo standard RTCM SC134 per ricevitori GNSS commerciali. Questo standard, concepito appositamente per elevata affidabilità ed alta precisione nelle applicazioni ferroviarie, automobilistiche e marittime, definisce il processo per gestire i messaggi trasmessi da RAN. Sulla base di queste informazioni, le industrie ferroviarie e automobilistiche saranno responsabili di determinare autonomamente la posizione del veicolo e il relativo intervallo di confidenza. Un dimostratore del sistema RAN sarà realizzato e verificato nel 2026. Un treno e un’auto saranno equipaggiati con i rispettivi dispositivi di posizionamento per una campagna di test utilizzando la rete RAN come riferimento per i requisiti di sicurezza SIL-4 e ASIL-D rispettivamente per gli standard ERTMS-ETCS e CCAM.
Il progetto VICE4RAIL – Trasformare la sicurezza e l’efficienza ferroviaria: una metodologia di certificazione per l’integrazione del GNSS nell’ERTMS utilizzando un ambiente di test virtualizzato ibrido –
Questo articolo esplora le sfide di certificazione che attualmente ostacolano l’integrazione dei Sistemi Globali di Navigazione Satellitare (GNSS) nel Sistema Europeo di Gestione del Traffico Ferroviario (ERTMS-ETCS), con un focus sulle applicazioni di posizionamento dei treni. Il lavoro si inserisce nel contesto del progetto europeo VICE4RAIL (Hybrid Virtualized Testing for Certification of EGNSS in Railway Train Positioning), finanziato da EUSPA e coordinato da RFI. Radiolabs contribuisce con lo sviluppo di una piattaforma di testing ibrida e virtualizzata, HyVICE, che combina test sul campo con metodologie di test Model-in-the-Loop (MIL), Hardware-in-the-Loop (HIL) e Software-in-the-Loop (SIL). Questo ambiente unico consente misurazioni esaustive e ripetibili per valutare guasti rari causati dal GNSS in scenari operativi che altrimenti richiederebbero test sul campo estesi e non esaustivi. L’architettura VICE4RAIL è stata concepita per diventare standard, essere scalabile e interoperabile con i laboratori
ERTMS-ETCS, come il CEDEX in Spagna, partner del progetto. Radiolabs sta sviluppando un sistema generalizzato di posizionamento dei treni basato sul GNSS, da testare prima presso il circuito ferroviario di RFI San Donato e per creare un gemello digitale che successivamente sarà integrato nel simulatore ETCS del laboratorio CEDEX per valutare le prestazioni complessive in qualsiasi scenario operativo possibile, al fine di supportare il processo di certificazione.
Il ruolo dell’attributo di continuità per le tecnologie di posizionamento dei treni basate su GNSS e ERTMS
Questa ricerca rappresenta un ulteriore contributo al progetto VICE4RAIL. Infatti, una delle principali sfide per soddisfare i requisiti di affidabilità ERTMS-ETCS e facilitare l’adozione del GNSS è l’utilizzo di un attributo GNSS critico per la sicurezza aeronautica chiamato continuità, che è nuovo nella tecnologia ferroviaria. L’attributo principale è l’integrità del posizionamento GNSS, sebbene il tempo durante il quale l’integrità è garantita senza interruzioni, definito dalla continuità, che rappresenta il requisito più esigente per le applicazioni aeronautiche, non sia stato sufficientemente studiato per il trasporto ferroviario e altre modalità di trasporto terrestre. L’obiettivo di questa ricerca è colmare questa lacuna chiarendo: 1) da dove deriva il requisito di continuità del GNSS, 2) perché la continuità del GNSS è necessaria nel trasporto terrestre, e 3) come le applicazioni basate su GNSS possano essere rese più affidabili quando necessario. Utilizzando un’analisi comparativa, sono stati esaminati i requisiti di continuità nei trasporti aerei, ferroviari, marittimi e su strada, evidenziando la loro importanza per il controllo ferroviario e automobilistico. Una delle principali scoperte, tramite la modellazione di Markov, è il miglioramento del Tempo Medio al Guasto del Sistema (MTTFsys) che per le applicazioni ferroviarie legate alla sicurezza delle persone può essere significativamente aumentato da circa 521 ore fino a 5×10⁵ ore.
