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Il Minimetrò® di Perugia è un sistema di traporto pubblico metropolitano costituito da un impianto automatico a fune. Il sistema è molto particolare, per certi versi unico al mondo, perché a differenza di molti altri impianti simili, oltre alle due stazioni terminali, ha ben cinque stazioni intermedie. Le vetture circolanti, che possono arrivare fino a 27, sono dotate di un sofisticato sistema di ammorsamento automatico che permette loro di effettuare le soste nelle diverse stazioni sganciandosi e riagganciandosi alla fune traente che rimane in moto.

budello pincetto-1L'impianto funziona in modo completamente automatico; questo significa che normalmente sulle vetture e nelle stazioni non c'è personale addetto al loro funzionamento. Ci sono solo alcuni operatori nella sala di controllo centralizzato (la sala è posta sopra la stazione terminale di Pincetto) che hanno il compito di controllare il buon funzionamento del sistema.

L'impianto è stato realizzato da Leitner S.p.A. e da Umbria Domani S.C.a.r.l. (opere civili) con il contributo di Siemens S.p.A. che ha fornito il sistema di automazione e gli azionamenti elettrici; il tutto per conto della Società Minimetrò S.p.A.

T&T Systems, con la sua divisione HINTSW, ha partecipato al progetto in qualità di subfornitore di Siemens S.p.A.

Il sistema di automazione, ha il compito di gestire in modo completamente automatico tutte le operazioni di movimentazione (dalla gestione dell'argano che aziona la fune traente, alla sosta in stazione delle vetture, al loro corretto distanziamento lungo tutto il percorso...) ed ha il compito di monitorare costantemente il sistema, le vetture e le stazioni.

Le caratteristiche costruttive del Minimetrò® sono tali che se non ci fosse un adeguato sistema di sicurezza l'impianto presenterebbe notevoli rischi per l'incolumità degli utenti, infatti le vetture non sono motorizzate e sono prive di impianto frenante; il percorso presenta forti discese (fino al 11,5%) e, come si è detto, non c'è personale di manovra, né in stazione, né sulle vetture.

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La fune traente dell'impianto, come precedentemente riferito, rimane in moto costante, mentre le vetture, per effettuare la sosta in stazione si sganciano automaticamente dalla fune mediante un sofisticato meccanismo di ammorsamento/ disammorsamento (brevetto della Leitner S.p.A.). La vettura, dopo essersi sganciata, viene rallentata mediante una serie di ruote gommate poste sui due lati del binario (la cosiddetta trave di rallentamento) fino ad arrivare al punto di sosta dove viene arrestata.

Minimetro-4La vettura deve arrestarsi con precisione in quanto la porta di vettura deve risultare allineata alla porta di banchina per permettere l'agevole discesa/ salita dei passeggeri. La porta di banchina rappresenta un importante dispositivo di sicurezza poiché impedisce la caduta accidentale di persone sul sottostante tracciato dei binari.

Dopo un tempo di sosta prestabilito, che può variare a seconda delle esigenze del momento, la vettura, tramite un'ulteriore serie di ruote gommate poste sui due lati del binario (la cosiddetta trave di accelerazione), viene accelerata fino a raggiungere una velocità sincrona alla velocità della fune traente; a questo punto la vettura si ammorsa alla fune e prosegue il suo percorso fino alla stazione successiva.

Tutta la sequenza descritta: dal disammorsamento della vettura dalla fune, al suo riammorsamento dopo la sosta in stazione, è gestita dal sistema di automazione di ogni singola stazione. Ogni stazione ha un suo sistema di automazione autonomo che, tuttavia, deve essere coordinato da un ulteriore sistema di automazione centralizzato che opera ad un livello gerarchico superiore. Questo è necessario, ad esempio, perché il sistema, al variare dei tempi di sosta delle vetture nelle varie stazioni, deve essere in grado di mantenere le vetture correttamente distanziate tra di loro, ma anche per effettuare l'arresto di emergenza dell'impianto a fronte di eventuali situazioni di pericolo o anomalie, oppure, più semplicemente, per poter variare la velocità della fune traente, mantenendo inalterata la sincronia tra la velocità di riferimento della fune e quella delle travi nelle diverse stazioni.

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Il sistema di automazione centralizzato, inoltre, deve essere in grado di gestire il trasferimento delle vetture da/e verso il magazzino posto sotto la stazione terminale di Pian di Massiano (per esempio per poter sostituire eventuali vetture guaste), deve essere in grado di monitorare continuamente la posizione delle vetture sul percorso ed il loro stato di funzionamento: illuminazione, ventilazione, presenza di allarmi, eventuali chiamate dei passeggeri, eccetera ...

Minimetro-8L'argano è provvisto di due azionamenti principali in riserva reciproca, ciascuno da 900 KW complessivi. Ogni azionamento principale è costituito da due convertitori a controllo digitale AC/DC da 1600 A DC cadauno, e da due motori in corrente continua da 540 KW nominali cadauno. L’azionamento principale svolge anche la funzione di freno elettrico di servizio.

In caso di indisponibilità totale dell'argano, l'impianto è dotato di un azionamento di "recupero" costituito da un motore asincrono trifase, che, tramite una pompa idraulica, e relativo circuito, aziona un motore, anch'esso idraulico, impegnato sulla puleggia motrice con una potenza disponibile all'asse di 130 KW. Il compito di questo azionamento è quello di "recuperare" tutte le vetture in linea e di portarle nelle diverse stazioni dell'impianto, in modo da consentire la discesa dei passeggeri e, quindi, l'evacuazione completa dell'impianto.

Il sistema di sicurezza del Minimetrò® non è costituito, in senso stretto, da un sistema a se stante, ma fa parte del sistema di automazione ed è costituito da un sistema ad elettronica programmabile basato principalmente sui PLC Siemens della famiglia "fail-safe" e "fault-tolerant" S7-400H.

Tutte le parti del sistema di automazione correlate con la sicurezza sono state realizzate conformemente al livello SIL 3 specificato nella Norma IEC 61508, sia per quanto concerne l'elettronica, sia per il software.

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Come già accennato, il sistema di automazione, nel suo complesso, è composto da diversi sistemi che sono posti su due differenti livelli gerarchici: al livello più basso ci sono i sistemi di automazione delle singole stazioni, del magazzino, e di altre parti specifiche dell'impianto; poi, al livello più alto, c'è il sistema centrale che coordina l'attività di tutto l'impianto mediante la principale interfaccia verso gli operatori costituita dallo SCADA, e con le relative reti di comunicazione.

Minimetro-11Per quanto concerne i sistemi di automazione delle stazioni i compiti più critici per la sicurezza dei passeggeri sono quelli di evitare gli urti tra le vetture (ad esempio tra una vettura che sopraggiunge in stazione con un'altra già ferma in stazione); di evitare le collisioni tra vettura e travi dovute ad asincronie tra le velocità fune/trave, trave/trave; il controllo delle porte di banchina; il mancato o errato ammorsamento. In particolare quest'ultimo punto è ritenuto assai critico: ogni stazione è dotata di uno speciale dispositivo di sicurezza, chiamato freno di mancato ammorsamento, il cui compito è quello di bloccare la vettura prima che esca dalla stazione, qualora venga rilevata una qualsiasi anomalia nell'ammorsamento della vettura alla fune.

Anche il sistema di automazione centrale contribuisce in modo fondamentale alla sicurezza dell'impianto e dei viaggiatori. La funzione principale che questo sistema deve gestire in sicurezza è il controllo dell'argano: il suo avvio, l'arresto, la regolazione della velocità e le diverse sorveglianze (motori, catena cinematica, freno di servizio, freno di emergenza, eccetera...). In particolare, a fronte di situazioni di anomalia lieve, la velocità dell'argano (e quindi della fune) deve poter essere ridotta al di sotto di determinate soglie di sicurezza, oppure, se l'anomalia rilevata è grave, il sistema di automazione deve effettuare il fermo dell'impianto mediante l'arresto dell'argano.

L'arresto dell'argano, a seconda della situazione e della gravità dell'anomalia, può avvenire tramite il freno di servizio (arresto elettromeccanico), oppure tramite il freno di emergenza (arresto di emergenza). Le situazioni che possono determinare il fermo dell'impianto sono tantissime e di varia natura: si va dai guasti dei sensori posti sugli organi meccanici del tracciato (tutti i componenti fisici del sistema sono continuamente monitorati e diagnosticati), ai guasti sulle reti di comunicazione, oppure al rischio di collisione delle vetture; dal guasto degli elaboratori elettronici, alla varie situazioni di pericolo che possono verificarsi nelle stazioni...

Minimetro-9Al sistema di automazione centralizzato sono inoltre affidati alcuni servizi molto importanti per la sicurezza dei viaggiatori quali, ad esempio, la gestione degli allarmi relativi all'apertura delle porte di emergenza delle vetture, la segnalazione di guasti e/o anomalie agli impianti a bordo vettura, la perdita della comunicazione tra terra e vettura, la gestione della corretta apertura e chiusura della porta di vettura, la gestione dei guasti e/o delle anomalie agli impianti tecnologici di terra, il monitoraggio della corretta interazione e comunicazione tra i vari sistemi di automazione dell'impianto.

Dalla precedente descrizione risulta evidente la complessità del sistema e quindi l'importanza di tutte le funzioni messe in campo per rendere sicuro il sistema Minimetrò. La sicurezza funzionale dell'impianto rappresenta effettivamente una notevole sfida, sia sul piano tecnico, sia sul piano gestionale, e infatti comprende tantissimi aspetti. Molti elementi di questa sfida sono stati risolti durante la fase di progettazione del sistema, ma il mantenimento di un livello adeguato di sicurezza è un compito che si rinnova giorno dopo giorno.

 


T&T Systems ha partecipato attivamente alla fase di progettazione del sistema Minimetrò® per le parti in sicurezza del sistema, mediante l'applicazione delle proprie competenze, soprattutto nell'applicazione della Norma IEC 61508, e per alcune parti di automazione standard. Nell'articolo seguente: "Il minimetrò & HINTSW" sono descritte in dettaglio le attività svolte da HINTSW – T&T Systems.

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