Studio e progettazione di un nuovo sistema automatico per la protezione dei cantieri ferroviari

This thesis originates from the need of increasing safety levels in rail sites. The main purpose was to develop an automated system for the protection of sites (SAPC) that could be able to make up for the shortcomings of the currently available procedures. Starting from the present Italian body of law, with particular reference to the IPC (Istruzione Protezione Cantieri), the thesis first illustrates the working methods which guarantee safety and then how to choose the most suitable protection scheme. The next step is the investigation of the automatic train warning systems (ATWS). After giving some short historical notes, the thesis analyses their components and functioning of logical operations. Once we have identified their gaps, we have developed a new system both on the level of the hardware components (taking advantage from the technological innovations in electronics) and on the level of the functioning and the safety. We have also highlighted the improvements of this new system compared to the existing ones. After that, we have extrapolated a procedure from the CENELEC regulations that should be applied in the design of any system or component to ensure the achievement of reliability, maintainability and safety (RAMS). We have also briefly shown a practical proceeding for the calculation of tolerable hazard risk (THR) resulting from the use of designed system. To make this, we have analyzed the failures and the possible dangerous situations that it might cause, without forgetting the consequences. Finally, we have identified the possible future developments, taking into consideration the various alternatives to wired communications and an hypothetical application on high-speed rail.

Questo lavoro di tesi nasce dalla necessità di incrementare i livelli di sicurezza nell’ambito dei cantieri ferroviari. Obiettivo principale è stato quello di sviluppare un sistema automatico di protezione dei cantieri (SAPC) che fosse in grado di sopperire alle mancanze dei sistemi attualmente disponibili sul mercato. A partire dal quadro normativo disponibile ed in particolare dall’IPC di RFI (Istruzione Protezione Cantieri), sono stati illustrati i regimi di esecuzione dei lavori agli effetti della sicurezza e la metodologia di scelta per l’adozione del regime di protezione più idoneo. Il passo successivo è stato quello di approfondire la tematica dei sistemi automatici di rilevamento dell’arrivo del treno (ATWS), dando dei brevi cenni storici per arrivare alle analisi dei componenti e delle logiche di funzionamento dei sistemi esistenti. Individuate le problematiche presenti in essi, si è passati a sviluppare un nuovo sistema definendolo sia dal punto di vista dei componenti hardware, sfruttando le innovazioni tecnologiche in campo elettronico, che da quello delle logiche di funzionamento e di sicurezza. Sono state, inoltre, messe in evidenza le migliorie apportate rispetto ai sistemi esistenti. In seguito, dalle normative CENELEC, è stata estrapolata una procedura che dovrebbe essere applicata nella fase di progettazione di un qualunque sistema o componente elettronico al fine di garantirne il raggiungimento dei requisiti di affidabilità, manutenibilità e sicurezza (RAMS). È stato illustrato, inoltre, in modo sommario, un procedimento pratico per il calcolo del tasso accettabile di rischio (THR), derivante dall’utilizzo del sistema, analizzando i guasti e le probabili situazioni pericolose che da essi possono scaturire, con le relative conseguenze. Infine sono stati individuati i possibili sviluppi futuri, valutando le diverse alternative alla comunicazione tradizionale via cavo e facendo delle considerazioni su un’ipotetica applicazione alle linee ferroviarie ad alta velocità.