Appunti di Progettazione integrata dei sistemi ferroviari

Progettazione integrata dei sistemi ferroviari

La normativa europea e nazionale: introduzione e concetti di base

La normativa europea nasce dalla definizione a livello europeo di una rete interoperabile transnazionale (TEN-T Trans European Network-Trains). Per poter consentire il transito dei veicoli e quindi la libera circolazione delle persone e delle merci all'interno del territorio dell'Unione Europea è necessario che i vari sottosistemi che costituiscono la rete ferroviaria siano idonei alla circolazione delle persone e delle merci e quindi possano essere definiti interoperabili.

Un'infrastruttura interoperabile per definizione può accettare transito su di essa di tutti i treni interoperabili mentre i treni interoperabili possono accedere a tutte le infrastrutture interoperabili. Questo implica che ci siano delle specifiche tecniche che riguardano l'interoperabilità. L'organismo europeo che promulga queste specifiche è l'Agenzia Ferroviaria Europea. Questa, creata nel 2004 dalla prima direttiva sicurezza delle ferrovie dell'Unione, è stata modificata nel 2016 con un provvedimento in cui sono state aggiornate anche le due branche fondamentali che sono la definizione dei sottosistemi strutturali o funzionali che fanno parte del sistema ferroviario interoperabile dell'Unione Europea (è quella che tutti chiamano direttiva interoperabilità che è la numero 797) e la direttiva sicurezza che definisce i compiti all'interno degli Stati membri e quelli a livello europeo. Questa modifica è stata definita Fourth railway package (Quarto pacchetto ferroviario).

Noi siamo interessati maggiormente alle specifiche tecniche di interoperabilità, cioè al quadro normativo che definisce i requisiti essenziali di una parte tecnica in modo particolare per quanto riguarda il rispetto dei costituenti del sistema e delle interfacce in modo da garantire il soddisfacimento dei cosiddetti requisiti essenziali che sono definiti nella direttiva interoperabilità: sono sostanzialmente la sicurezza, l'affidabilità e la disponibilità, la protezione ambientale, la compatibilità tecnica, l'accessibilità di tutti i cittadini dell'Unione.

Nell'uscita del 26 maggio 2016 della Official Journal dell'Unione Europea si vede che vengono promulgati un regolamento e due direttive. Il regolamento 2016/796 è un regolamento interno sul funzionamento degli organi dell'Unione Europea che cancella il regolamento 881/2004 che istituiva l'ERA e le agenzie nazionali per la sicurezza ferroviaria di ciascuno Stato membro. Le direttive devono essere recepite dagli Stati membri perché ogni Stato membro ha una sua legislazione nazionale e quindi i dettati della direttiva vanno calati nel sistema legislativo di ciascuno Stato membro. Le due direttive in questione sono la direttiva interoperabilità 2016/797 e la direttiva sulla sicurezza ferroviaria 2016/798 che specifica quali sono gli organismi comunitari che devono effettuare la vigilanza sulla sicurezza ferroviaria, chi deve fare le indagini in caso di incidenti o anomalie, i meccanismi di modifica della legislazione europea per cercare di prevenire problemi simili in futuro. Queste due direttive sono state recepite con due decreti legislativi (con quello del 14 maggio del 2019 n. 57 viene attuata la direttiva 797 del Parlamento Europeo, con quello del 14 maggio 2019 n. 50 viene attuata la direttiva 798). Questi due decreti e queste due direttive permettono di capire come funziona il sistema ferroviario europeo e come funziona l'applicazione in Italia dei dettami delle direttive.

Le TSI

Le TSI si suddividono in:

• Rolling stock locomotive and passengers: locomotive e veicoli passeggeri;
• Noise: rumore;
• Rolling stock wagons: carri merci;
• Energy: trasporto di energia elettrica e sua utilizzazione;
• Infrastructure: binario, gestione dell'infrastrutture (questa TSI e quella prima sono legate all'infrastruttura e sono le cosiddette fixed installations);
• Control command and signalling: segnalamento;
• Persons with disabilities and reduced mobility (PRM in inglese e PMR in italiano): persone con disabilità;
• Safety in railway tunnels: sicurezza nei tunnel che è legata al treno che cammina nel tunnel e quindi parla di come deve essere fatto il treno e di come deve essere fatto il tunnel (queste ultime tre TSI enunciate sono dette common TSI o TSI trasversali);
• Operation and traffic management;
• Telematics applications for passenger service;
• Telematics application for freight service (queste ultime tre TSI sono dette functional perché servono per far funzionare il sistema mentre le altre riguardano di più la concezione del sistema, cioè di come ottenere una certificazione di sottosistema interoperabile).

Storia delle TSI

Le TSI nascono nella seconda metà degli anni ’90 del secolo scorso per rendere interoperabile la rete ferroviaria ad alta velocità, ecco perché le prime TSI sull’energia, sul materiale rotabile, sull’infrastruttura e sul segnalamento sono precedute dall’acronimo HS (High Speed). Le CR TSI (Conventional Rail) non sono venute fuori fino almeno al 2008.

Nel 2011 sono state promulgate le prime CR TSI riguardanti l’infrastruttura, l’energia, locomotive e passeggeri. Dal dicembre del 2014 nascono poi le merged TSI che sono TSI che non distinguono più tra alta velocità e ferrovia convenzionale, perciò dal 2015 in avanti tutta la faccenda si è semplificata. Dal 2015 in avanti non ci sono grandi novità se non la TSI CCS 2016/919 che è un recast, cioè una rifusione: le decisioni precedenti avevano dato origine a tante modifiche perciò tutte le modifiche sono state fuse insieme per far uscire la TSI CCS nel 2016. Negli ultimi anni si parla sempre di amendments (modifiche di dettaglio).

TSI infrastructure: inquadramento e normative

Il regolamento sul sottosistema infrastruttura è stato pubblicato nel novembre del 2014 ed è poi stato pubblicato nel dicembre del 2014 nella Official Journal dell’Unione Europea e perciò ha iniziato ad essere utilizzato nel 2015. Questo regolamento, che è la TSI sull’infrastruttura, viene definito all’interno dell’Unione Europea ma anche al di là, ovvero va a coprire l’Area Economica Europea.

È opportuno dire che il Quarto pacchetto ferroviario si basa sulla direttiva interoperabilità e sulla direttiva sicurezza pubblicate nel 2016, però è anche vero che questa TSI è stata pubblicata nel 2014. Infatti questa TSI fa riferimento alla direttiva 2008/57 che è la precedente versione della direttiva interoperabilità. In buona sostanza però le condizioni base per l’applicazione delle TSI non sono cambiate dalla direttiva 2008/57 alla 2016/797.

In riferimento alla direttiva 797 sull’interoperabilità è importante definire i requisiti essenziali che devono essere rispettati da tutte le direttive, da tutti i regolamenti e da tutte le norme successive. Questi requisiti riguardano alcuni punti cardine dell’interoperabilità ferroviaria europea: questi requisiti sono definiti in base a sei campi fondamentali che sono:

• Safety: sicurezza che deve essere distinta dalla security che riguarda la sicurezza dagli atti di malintenzionati. Con safety si intende il fatto che il sistema possa funzionare in maniera sicura e quindi in modo tale da garantire la sicurezza riguardante in modo particolare i componenti che coinvolgono il movimento dei treni;
• Affidabilità e disponibilità;
• Health: sicurezza delle persone (si pensi al rumore o alle vibrazioni cui è soggetto un macchinista che guida un treno);
• Enviromental protection: le polluzioni verso l’ambiente devono essere rispettate in termini di inquinamento, rumore, agenti chimici emessi;
• Compatibilità tecnica: tutto ciò di cui ci occupiamo (infrastruttura e installazioni fisse) deve essere compatibile l’uno con l’altro e con i sottosistemi che utilizzano i treni;
• Accessibilità: le persone che devono accedere al sistema ferroviario devono poterlo fare senza limitazioni anche in presenza di disabilità di vario genere.

L’indice della TSI infrastructure è interessante perché è uno schema generale che vale per tutte le TSI. L’indice comprende la descrizione della TSI infrastructure che ha:

• Introduzione;
• Definizione e scopo del sottosistema;
• Riferimento a come questa TSI si interfaccia con le altre (PRM e sicurezza nei tunnel ferroviari);
• Requisiti che abbiamo appena definito (collegamento di questa TSI con la direttiva interoperabilità);
• Descrizione dell’infrastruttura;
• Costituenti di interoperabilità;
• Parte conclusiva riguardante le procedure per la verifica di conformità dei costituenti di interoperabilità e la verifica EC del sottosistema: se la sottostruttura deve essere dichiarata conforme alle specifiche tecniche di interoperabilità il proponente dovrà fornire una documentazione per poter verificare ai sensi della regolamentazione dell’Unione Europea il sottosistema infrastruttura.

Occorre vedere come questa TSI si applica alle linee ferroviarie, alle linee ferroviarie nuove e alle linee ferroviarie esistenti (rinnovo di una linea o upgrade di una linea). Il capitolo 7.7 dei casi specifici riguarda le peculiarità delle linee dell’Unione Europea. In una serie di appendici ci sono due parti fondamentali che sono l’assessment dei costituenti di interoperabilità e la lista dei riferimenti normativi.

Costituenti di interoperabilità – Appendice A

I costituenti di interoperabilità sono gli elementi di un sottosistema che si interfacciano con gli altri sottosistemi. Per quanto riguarda il sottosistema infrastruttura i costituenti di interoperabilità che quindi garantiscono l’interoperabilità sono i seguenti:

Si vede che le caratteristiche da verificare sono sostanzialmente legate alle rotaie, al sistema di fissaggio delle rotaie alle traverse e alle traverse stesse. La verifica, per avere la dichiarazione di conformità EC del sottosistema infrastruttura, deve essere fatta nelle fasi di progettazione e sviluppo e inoltre devono essere fatte delle verifiche in fase di produzione e dei test di prodotto. Ad esempio la durezza delle rotaie va tenuta in conto durante la design review, durante la review del processo di produzione e si devono effettuare delle prove di tipo (campagne di prova per avere l’accettazione della rotaia), infine occorre effettuare delle prove della qualità di produzione in serie sulla produzione delle rotaie stesse. Questo significa che l’elemento di interfaccia dell’infrastruttura con il sottosistema materiale rotabile è la rotaia; non possiamo modificare la rotaia perché essa è a contatto con il sottosistema rolling stock: non si può modificare un elemento di interfaccia senza prendere in considerazione i riflessi che questa modifica ha sull’altro componente all’interfaccia.

Questo sembrerebbe bloccare lo sviluppo o il fatto di poter introdurre innovazioni nel sistema ma in realtà ciò non è vero perché in questa TSI come nelle altre esiste la clausola delle soluzioni innovative che dice che per tenere il passo col processo tecnologico possono essere richieste delle soluzioni innovative che non soddisfano i requisiti della TSI. Queste soluzioni innovative possono essere legate al sottosistema infrastruttura, ai suoi componenti e ai suoi costituenti di interoperabilità.

Esiste una procedura che occorre fare per far valutare agli organi competenti una soluzione innovativa. Una soluzione innovativa deve essere valutata in modo da capire quanto la deviazione proposta sia accettabile, quindi in linea teorica si potrebbe avere una dichiarazione di conformità EC di un sottosistema le cui parti non sono tutte verificate semplicemente per il fatto che c’è una soluzione innovativa accettata dall’agenzia: la Commissione Europea deve fare un’analisi e essa può chiedere il parere tecnico dell’Agenzia Ferroviaria Europea.

Riferimenti normativi – Appendice T

L’appendice T contiene una lista degli standard a cui viene fatto riferimento all’interno della TSI. In questa lista è presente una tabella con un numero progressivo, il riferimento normativo con la norma EN usata, il titolo della norma, la versione considerata e i parametri di base che sono considerati.

Piramide normativa – Analisi di una norma EN citata nella TSI infrastructure

Per piramide normativa si intende l’importanza delle varie normative, direttive, decisioni ecc. all’interno del settore di riferimento.

Nella figura si vede il livello nei requisiti di progetto e nelle esigenze essenziali. Al top della piramide c’è la direttiva interoperabilità. Dobbiamo definire quali sono le norme la cui applicazione è obbligatoria e le norme la cui applicazione è volontaria. I sei requisiti essenziali sono quelli riportati in alto a destra.

La direttiva interoperabilità è legge una volta che viene recepita da uno Stato membro, i regolamenti e le decisioni sono leggi istantaneamente.

Si nota che le TSI stanno al di sotto dell’interoperabilità, per cui recepiscono l’interoperabilità e citano delle norme che possono includere anche delle norme nazionali notificate, cioè delle norme dei singoli Paesi membri che però hanno assunto uno status particolare perché sono diventate delle norme europee. Al di sotto di questi primi tre livelli della piramide che sono quelli obbligatori ci sono le norme EN armonizzate e gli standard di altro genere come le vecchie normative della UIC (Fiches), gli standard internazionali (norme ISO), le norme nazionali (rilasciate dagli NSB)... Infine nel caso in cui non ci siano alcuni standard di qualche tipo si parla di specifiche tecniche di contratto o del costruttore, quelle che vengono detti codici di buona pratica: se ci sono punti non coperti dalle TSI allora il progettista può fare quello che vuole o nell’ambito di un approccio contrattuale tra cliente e fornitore o nell’ambito di codici interni aziendali.

Cerchiamo di capire come funziona l’organismo che emana le norme EN, il CEN (Comitato Europeo di Normazione). Esso è organizzato in comitati tecnici indicati dalla sigla TC e quello che riguarda le applicazioni ferroviarie è il TC 256.

La struttura del TC 256 prevede dei gruppi che riportano direttamente al capo (chair) del TC 256. Questi riguardano ad esempio argomenti che non sono categorizzabili facilmente nei sottocomitati (acustica, sagome, aerodinamica ecc.). Esistono poi tre sottocomitati che riguardano l’infrastruttura, il prodotto materiale rotabile e il sistema materiale rotabile. All’interno dei gruppi che rimandano direttamente al capo del TC 256 e dei tre sottocomitati ci sono i gruppi di lavoro detti Working Groups (WG) che hanno un convineur. Alcuni WG sono dormant, cioè il gruppo esiste formalmente ma i partecipanti a tale gruppo non si riuniscono. Altre volte il gruppo è disbanded, cioè il gruppo è stato sciolto perché ha finito il suo lavoro (non c’è più bisogno di legiferare su quel particolare argomento). A titolo di esempio andiamo a vedere online come è organizzato il TC 256 e cosa succede a livello di uno dei gruppi del sottocomitato 1.

Entrando nel sottocomitato si ha accesso ai gruppi di lavoro che nel caso del sottocomitato 1 sono una dozzina e riguardano tutto ciò che è l’infrastruttura ferroviaria.

Entrando ad esempio nel WG 28 che parla della qualità geometrica del binario il tab Published Standards riporta tutte le norme che sono state pubblicate e aggiornate nel tempo e che sono in vigore attualmente.

Le norme sono norme EN o sono dei TR Technical Reports che sono dei rapporti che fanno capire uno stato dell’arte ma non hanno valenza normativa (solitamente sono figli di progetti finanziati dall’Unione Europea). Il tab Work programme indica quali sono gli standard su cui il WG sta lavorando.

La struttura del CEN è in funzione da circa vent’anni perciò di normative nuove non ne escono ma escono degli aggiornamenti, in particolare la serie di norme EN 13848 che parla della qualità geometrica del binario ha degli aggiornamenti più che normative nuove. Ciononostante possono uscire normative completamente nuove come nel caso del WG 50 sui controlli non distruttivi delle rotaie le cui norme sono di nuova pubblicazione.

La norma scelta a titolo di esempio è una della serie EN 13848 sulla qualità geometrica del binario; la parte 5 riguarda i livelli di qualità geometrica sia in linea che sugli scambi che sugli incroci. La struttura standard della norma prevede la definizione dello scopo della norma, i riferimenti normativi, termini e definizioni, simboli e abbreviazioni e considerazioni generali. Questa norma in particolare poi tratta della verifica della qualità geometrica del tracciato e definisce i limiti di azione per la manutenzione del binario. La norma prevede poi una serie di allegati che possono essere o informativi (sono forniti al lettore per meglio interpretare e comprendere il contenuto della norma) o normativi (le prescrizioni contenute nell’allegato devono essere seguite in applicazione della norma). L’allegato ZA descrive le relazioni tra questa norma europea e i requisiti essenziali della direttiva sull’interoperabilità ferroviaria europea 2008/57. La direttiva 2008/57 è in realtà una rifusione delle precedenti direttive sull’interoperabilità, la 96/48 per l’alta velocità e la 2001/16 per i sistemi convenzionali.