Quasi 200 anni fa è stata inaugurata la prima ferrovia interurbana a vapore per il trasporto di passeggeri e merci, che collegava Manchester e Liverpool nel Regno Unito. Negli anni successivi, l’industria ferroviaria ha visto un’infinità di innovazioni nella tecnologia ferroviaria che l’hanno portata ad essere ciò che è oggi, come il segnalamento automatico, le ferrovie elettrificate, le semibarriere automatiche e i sistemi di allarme. Oggi, i treni sono una delle opzioni di trasporto più comuni e di solito rappresentano il mezzo più adatto per viaggiare tra le città. Nel 2020, i passeggeri hanno percorso circa 378 miliardi di km sulle ferrovie europee.
Perché l’industria ferroviaria ha bisogno di innovare?
Nonostante la sua popolarità, l’industria ferroviaria non è ancora perfetta e può essere migliorata in molti modi. Una delle principali priorità per gli ingegneri e i progettisti del settore ferroviario è la velocità, la quale può essere costantemente migliorata grazie allo sviluppo di tecnologie più avanzate. Ciò è particolarmente importante quando la domanda di treni per i passeggeri è elevata, poiché treni più veloci possono essere più efficaci nel trasportare un numero maggiore di persone. Inoltre, i treni più veloci possono competere direttamente con i viaggi aerei, portando a livelli più bassi di emissioni di carbonio.
L’Unione Europea ha l’ambiziosa missione di essere neutrale dal punto di vista delle emissioni di carbonio entro il 2050, e l’industria ferroviaria ha un ruolo da svolgere per aiutare l’UE a raggiungere questo obiettivo. Alcune tecnologie supportano l’uso di ferrovie elettrificate, contribuendo in modo significativo alla riduzione delle emissioni prodotte dai treni convenzionali. Un altro aspetto che può beneficiare dell’implementazione di tecnologie avanzate è la sicurezza, poiché l’adozione di processi automatici può sostituire il rischio di errore umano. Nel corso degli anni, abbiamo assistito a numerose innovazioni volte a risolvere queste problematiche, alcune con successo, altre meno. Di seguito sono elencate le 6 migliori innovazioni tecnologiche nel settore ferroviario al momento:
Innovazioni ferroviarie
Ferrovia ad alta velocità
L’alta velocità è il modo più veloce per viaggiare tra le grandi città. Alcuni treni ad alta velocità, come lo Shinkansen (treno proiettile) in Giappone e il TGV in Francia, sono in grado di raggiungere una velocità di 320 chilometri all’ora. Rispondendo alla crescente domanda di spostamenti più rapidi e efficienti da A a B e nelle aree urbane, i treni ad alta velocità riducono la congestione e migliorano la mobilità. Secondo l’Associazione Internazionale delle Ferrovie (UIC), questi treni possono competere con i viaggi aerei a tali velocità, risultando otto volte più efficienti dal punto di vista energetico.
Attualmente, i treni ad alta velocità sono in funzione solo in 16 Paesi nel mondo. La maggior parte di questi Paesi dispone di binari e percorsi dedicati all’alta velocità, ma i treni possono operare anche su binari convenzionali a velocità ridotta. I treni ad alta velocità sono alimentati da pantografi montati sul tetto e linee di alimentazione aeree, che generano l’energia necessaria per azionarli.
D’altra parte, il termine ‘Maglev’, abbreviazione di ‘levitazione magnetica’, si riferisce a treni che levitano a circa 10 cm dal suolo. A differenza della tecnologia ferroviaria tradizionale, i treni maglev non hanno ruote e utilizzano invece forze elettromagnetiche per sollevare il treno al di sopra dei binari. I magneti impiegati per i treni maglev sono superconduttori, il che significa che, quando raffreddati a -450℉, sono capaci di generare campi magnetici dieci volte più forti dei normali elettromagneti, permettendo al treno di sollevare e avanzare. Questo sistema elimina completamente l’attrito, consentendo al treno di viaggiare a velocità incredibili. La velocità più elevata mai raggiunta da un treno maglev è di 603 km/h.
Tuttavia, non sono soltanto le elevate velocità a rendere i treni maglev così attraenti. L’impiego di sistemi di propulsione elettronica riduce l’utilizzo di combustibili fossili per l’alimentazione, limitando così le emissioni. Grazie all’assenza di attrito sui binari, i treni maglev richiedono generalmente meno energia per mantenere la velocità, e il sistema di frenatura rigenerativa riutilizza l’energia che altrimenti andrebbe persa nei treni convenzionali. Inoltre, l’assenza di contatto riduce gli interventi di manutenzione sulla guida e sui treni, poiché il rischio di usura dei componenti è notevolmente diminuito.
Se volete saperne di più sui treni maglev, potete trovare tutto quello che c’è da sapere su di essi nel nostro articolo.
Hyperloop: Il futuro della tecnologia ferroviaria?
Il concetto di tecnologia Hyperloop è stato introdotto per la prima volta nel XIX secolo dall’inventore britannico George Medhurst. Da allora, ingegneri e ricercatori hanno esplorato per anni concetti simili, ripresi poi dal miliardario Elon Musk nel 2013, che ha sviluppato l’idea per il suo progetto Hyperloop Alpha. Nel 2021, il mercato globale degli Hyperloop valeva 1,2 miliardi di dollari USA, e si prevede che raggiungerà i 6,6 miliardi di dollari USA entro il 2026, con un tasso di crescita annuale composto del 40,4% in questi cinque anni. Tuttavia, mancano ancora almeno 7-8 anni prima che la tecnologia ferroviaria Hyperloop sia pronta.
Cos’è la tecnologia Hyperloop?
Hyperloop consente il trasporto ad alta velocità utilizzando tubi a bassa pressione per il trasporto di capsule. Le navicelle viaggiano attraverso il vuoto, eliminando quasi del tutto la resistenza dell’aria, permettendo di raggiungere velocità incredibilmente elevate, fino a 1.100 km/h. Le navicelle sono trasportate utilizzando la già citata tecnologia di levitazione magnetica, il che significa che, sebbene i passeggeri viaggino a velocità elevate, dovrebbero comunque essere in grado di godere di un viaggio confortevole e silenzioso. Inoltre, grazie alle operazioni completamente elettriche ed efficienti dal punto di vista energetico, Hyperloop è una forma di trasporto sostenibile che potrebbe svolgere un ruolo fondamentale nei piani dell’Europa per diventare neutrale dal punto di vista climatico entro il 2050.
Al momento, molte aziende stanno attivamente testando e sviluppando la tecnologia Hyperloop. Tuttavia, mancano ancora almeno 7-8 anni prima che la tecnologia ferroviaria Hyperloop sia pronta per la sua effettiva implementazione. L’unico sito di prova Hyperloop in Europa si trova a Monaco, in Germania, ed è chiamato TUM Hyperloop. Nonostante l’aspetto futuristico della tecnologia, sembra che ci sia ancora molto lavoro da fare prima di vedere l’Hyperloop in azione, ma una volta che sarà pronto per il trasporto di passeggeri, potrebbe diventare la nuova norma.
Altre innovazioni tecnologiche ferroviarie
Operatori automatici dei treni (ATO)
I sistemi ATO si riferiscono alla tecnologia che consente ai treni di funzionare senza alcun intervento umano. Questi sistemi utilizzano una combinazione di sensori, computer e piattaforme di comunicazione per controllare la velocità, l’accelerazione e la frenata dei treni. Gli ATO contribuiscono a rendere più sicura la rete ferroviaria riducendo al minimo il rischio di errore umano. Grazie al controllo preciso della velocità dei treni, possono mantenere distanze di sicurezza dagli altri treni ed evitare collisioni. Sono anche più efficienti dal punto di vista energetico, in quanto possono ottimizzare il consumo di energia e ridurre gli sprechi, oltre a poter incorporare sistemi di frenata rigenerativa.
AR e VR
La realtà aumentata (AR) e la realtà virtuale (VR) possono essere adottate per offrire soluzioni di formazione coinvolgenti ed efficaci al personale ferroviario. Questo permette di creare un ambiente realistico che offre a macchinisti, conduttori e addetti alla manutenzione l’esperienza di situazioni reali, replicabili nel proprio tempo libero. Inoltre, AR e VR possono essere utilizzate nella progettazione e nella pianificazione di nuove reti, binari e infrastrutture o per qualsiasi modifica alle reti esistenti. Gli ingegneri e i pianificatori ferroviari possono utilizzare queste tecnologie per visualizzare e valutare meglio i progetti proposti. Sfruttando i modelli digitali, è possibile mostrare le idee agli stakeholder o agli investitori, fornendo un’immagine migliore dell’aspetto del prodotto finale.
Controllo positivo dei treni (PTC)
Il PTC è un sistema di sicurezza avanzato che funziona secondo i principi dell’automazione. Monitorando i treni in tempo reale grazie alla tecnologia GPS, i sistemi PTC sono progettati per migliorare la sicurezza intervenendo automaticamente in caso di rilevamento o previsione di condizioni non sicure che potrebbero causare collisioni. Con tutte le informazioni raccolte in un centro di controllo centralizzato, i sistemi PTC sono in grado di monitorare e controllare la velocità dei treni basandosi su una serie di fattori, come le condizioni della tratta, le curve dei binari, le pendenze e altro ancora. Se un treno supera la velocità stabilita, il sistema può frenare automaticamente o segnalare al macchinista avvisi acustici o visivi per prevenire situazioni di pericolo.
