Merci su rotaia: simulazioni della dinamica longitudinale del treno con il progetto M2O

Il 2021 è l’Anno europeo delle ferrovie e l’Unione europea, nell’ambito degli obiettivi prefissati per conseguire la neutralità climatica entro il 2050, è impegnata sul fronte del trasporto ferroviario, al fine di incrementare il trasporto delle merci su rotaia per una modalità di trasporto più efficiente e sostenibile. Secondo l’Agenzia europea dell’ambiente, le emissioni di CO2 provenienti dal trasporto ferroviario sono 3,5 volte inferiori, per tonnellata-chilometro, a quelle prodotte dal trasporto su strada.

Tra le soluzioni proposte per un trasporto verde, c’è la messa in circolazione di treni merci più lunghi, nel rispetto di tutti i parametri di sicurezza, in grado di assicurare un’ efficace interoperabilità. Il progetto “Marathon 2 Operation (M2O)”, partito nel 2018 e terminato a dicembre 2020, va in questa direzione. Il progetto, uno dei pochi progetti di ricerca industriale coordinato dall’Ateneo di “Tor Vergata” nell’ambito di Horizon 2020, risponde agli obiettivi della Commissione europea, che mirano ad aumentare notevolmente la quota di mercato del trasporto merci su rotaia nei prossimi anni.

Finanziato dall’iniziativa Shift2Rail – Horizon2020, il progetto “M2O” estende i risultati del precedente progetto “Marathon”, finanziato dall’Unione europea nel 7° Programma Quadro, e che aveva dimostrato la possibilità di porre in esercizio treni merci lunghi fino a 1.500 m, comunicanti con tecnologia radio e mossi da unità di trazione elettriche e diesel. 

«Questo primo risultato – sottolinea il Professore Luciano Cantone, coordinatore del progetto M2O e docente di Affidabilità e Sicurezza delle Macchine, presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Impresa a “Tor Vergata”- ha segnato l’inizio di un’epoca totalmente nuova per il trasporto di merci in Europa. Il test ha rappresentato un rilevante passo avanti verso un settore del trasporto ferroviario di merci più competitivo, caratterizzato da un’operatività ferroviaria più efficiente e dai costi in flessione. Con M2O abbiamo fatto un ulteriore passo avanti per la realizzazione di treni merci più lunghi, destinati al trasporto di un maggior volume di beni, al fine di aumentare l’efficienza del trasporto ferroviario e, in prospettiva, offrire benefici in termini di riduzioni dei costi delle merci».

Il Consorzio del progetto M2O, coordinato dall’Università Roma “Tor Vergata”, è composto da aziende europee e associazioni impegnate nel campo della ricerca, dell’innovazione tecnologica, del collaudo, dell’ingegneria dei trasporti e della sicurezza come Newopera Aisbl, Nier Ingegneria, UIC – Union Internationale Des Chemin De Fer, TÜV SÜD, Funkwerk.

«Con il progetto M20 – spiega il Professore Luciano Cantone – abbiamo realizzato le simulazioni della dinamica longitudinale del treno, necessaria all’analisi di sicurezza del treno, considerando anche l’impatto di questo nuovo tipo di treni sul restante traffico ferroviario. Infine, abbiamo verificato l’intero procedimento, secondo gli standard internazionali applicabili».

Il simulatore usato per studiare la dinamica longitudinale di questa tipologia di treni è “TrainDy”, software di proprietà della UIC, sviluppato ed ancora in sviluppo presso l’Università degli Studi di Roma Tor Vergata. Inoltre, è stato realizzato il “safety case” per la campagna sperimentale, condotta in stretto contatto con i partner di FR8RAIL II, progetto per la digitalizzazione e automazione del trasporto ferroviario, complementare a M2O. «I test sperimentali, conclusi a fine febbraio, hanno mostrato un soddisfacente accordo tra ciò che abbiamo simulato e ciò che è stato misurato», ha affermato il Professor Cantone.

Dal punto di vista della comunicazione radio tra le unità di trazione del treno, il progetto M2O ha preso in esame sia la tecnologia GSM-R, sistema radio che consente comunicazioni voce e dati tra i binari e il treno tramite frequenze GSM standard utilizzate appositamente per il sistema ferroviario, sia la tecnologia LTE, vicina al futuro standard FRMCS.

Il progetto ha contribuito all’individuazione della corretta tecnologia radio per realizzare treni con oltre due unità di trazione e si è prima verificato in laboratorio e poi verificato sperimentalmente che con la tecnologia LTE si riescono a gestire fino a quattro unità di trazione in un solo treno, mentre con la GSM-R fino a due.  

«La ricerca dimostra che si possono porre in circolazione, a breve termine, treni equipaggiati con tecnologia radio GSM-R aventi due unità di trazione e, in futuro, treni con più di due unità di trazione usando la tecnologia di comunicazione radio LTE, la stessa usata per la campagna sperimentale. La sperimentazione della tecnologia LTE – continua il professore Cantone – avendo una serie di caratteristiche simili al prossimo standard di comunicazione radio ferroviaria rappresenta una dimostrazione dei benefici che si possono ottenere con questa futura tecnologia».