Home

POLITECNICO DI MILANO

1. i 18 6 5 2 Correzione der datl GPS colline ii Le ei eg 18 6 5 3 Interpretazione ed estrapolazione della posizione in caso di mancata ricezione del segnale GPS AEREI RESI ICT RIE SIENA SRO RI IEEE IO I IP TOSO ITA AIN E A III 19 6 5 4 Algoritmi per il controllo di posizione velocit e aderenza al diagramma di traccia oraria 21 6 5 5 Visualizzazione dei treni in movimento selle Mappe 23 6 5 6 Le funzionalit GIS str follie d lalla ila nda elia ladies 25 6 5 7 I layer del mappene iii eiiie E E N EAEE aaa 27 6 59 9 I vantaggi lalla aaa eni 29 6 6 Sistema informativo per l Utente orrrrerrrrerrceere reo ne senis ene eee ene rene riee nerina nin eni ceneri enecin eric oss sopo 30 6 8 Reperimento dei dati ssrsrerererrezese sese ze sese resin ee sese sese re nese eeze ese ee azera nea nene ren neeezeenezin nese sese neneene 33 6 8 1 Cartografa dipitale 1 or uan Lal 33 6 8 2 F dati GPSen ioone aaa aaa 47 49 Conclusioni e prospettive CONCLUSIONI E PROSPETTIVE In questa tesi stata presentata una descrizione delle funzionalit dei sistemi di posizionamento satellitare GPS dei sistemi informativi geografici GIS per la pianificazione dei trasporti e dell uso integrato delle due tecnologie per la localizzazione automatica dei veicoli AVL In particolare stata studiata la loro applicazione nel settore ferroviario ed un stato realizz
2. 1 3 1 GIS per i sistemi AVL eerrrerrrerrre cere rese ce senese cene eezeere nese ere eezenea rene renerenezin aree ezio nese een sses os osese 2 RZ ES IPER IRIS AIAR TT 3 3 2 1La Navigazione Assistita aaa 15 3 2 2 Flotte di veicoli per il pronto intervento e l emergenza ii 18 3 2 3 Campi dr applicazione lara a all 21 3 3 AVL e Aziende di Trasporto Pubblico rrrrrrrrrrrrereeeeeeeee rene ren ze se zecezeneren ee ce eeen zare ceca eee ezenezeeee 23 3 3 1 Sistemi informativi per l utenza tisset e iisen iee eoi ians rais 24 3 3 2 Gestione in linea di guasti ed eMergenze 28 3 3 3 Monitoraggio dei veicoli tramite scatola nera 29 3 3 4 Servizi flessibili Dial and Ride trasporto su prenotazione n 32 3 4 Moduli software per la gestione delle reti e dei trasporti rs0rosrrrrrrrrerre rese see eeeeecezicezeneezeneo 33 SEAL VINI PERSE RE RR RE RARA 35 44 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario ANALISI COMPARATA DI CINQUE APPLICAZIONI DELLE TECNOLOGIE GPS E GIS IN CAMPO FERROVIARIO In questo capitolo si passano in rassegna le pi significative applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario mettendo a confronto attraverso alcuni indicatori 5 differenti realt Ci parso opportuno dedicare un int
3. Il software che lavora in ambiente Windows 95 98 ed NT permette il tracciamento della flotta di unit mobili sia in tempo reale che in post processing in questo modo consente la consultazione del percorso di uno specifico veicolo in un dato giorno all orario prestabilito I veicoli vengono visualizzati mediante icone variabili a seconda dello stato della loro marcia in una o pi finestre contenenti rappresentazioni cartografiche vedi figure 4 14 4 16 Su tali rappresentazioni si possono effettuare varie operazioni zoom con o senza cambio automatico della scala cartografica raster spostamento della mappa manuale o automatico che si centra sulla posizione del veicolo selezione del tipo di icona e di etichetta da mostrare L utente pu decidere di mantenere sullo schermo tutte le posizioni precedenti del mezzo mobile permettendo la supervisione del suo percorso e la successiva stampa di questo Lavorando accoppiato con l unit K10 o con un portatile collegato al ricevitore GPS MicroNav permette lo scambio di messaggi codificati tra CTC e unit mobili Il programma inoltre predisposto per lavorare in una rete locale LAN o WAN con architettura client server AI CTC vennero aggiunti due nuovi computer con installato il MicroNav uno per visualizzare la linea passeggeri Martorell Igualada e l altro per le due linee adibite a trasporto merci che collegano Surri e Sallent con il porto di Barcellona Per la visualizzazione dei
4. Amministrazione Catastale Come si detto la cartografia italiana che dal 1948 ha adottato la proiezione conforme di Gauss riferita ad un ellissoide locale orientato a Monte Mario che il punto fondamentale di emanazione della rete geodetica italiana Per conformit alla rappresentazione UTM invece il territorio nazionale contenuto in fusi di ampiezza di 6 in longitudine e quindi diviso in due soli fusi quello Ovest e quello Est Il primo si estende fra i 6 e i 12 e 30 di longitudine Est di Greenwich con meridiano centrale a 9 il secondo si estende fra 12 e 18 e 30 di longitudine a Est di Greenwich con meridiano centrale a 15 Ad ognuno dei due fusi corrisponde un diverso sistema di riferimento per cui i dati appartenenti ad uno non risultano omogenei con l altro Per rendere possibile il calcolo delle relative posizioni 20 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare stata prevista una zona di sovrapposizione all interno della quale le coordinate dei punti vengono calcolate rispetto ad entrambi i sistemi di riferimento Est ed Ovest Oggi in Italia risulta essere completa le rete geodetica IGM95 una rete di vertici noti con elevata precisione nel sistema WGS84 che facilita la determinazione dei parametri necessari alle trasformazioni da coordinate globali a coordinate locali cio dal sistema WGS84 al sistema locale nazionale italiano ROMA40 Tutto questo consente il rapido diffonder
5. Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya FGC che opera fin dal 1979 su quasi 400 Km di linea interamente situati in Catalunya regione autonoma a Nord Est della Spagna comprendente le Province di Girona Barcellona Lleida e Tarragona L impresa FGC amministrata dal Governo Catalano prevalentemente dedicata a collegare Barcellona al resto della regione pi di 200 000 pendolari al giorno vengono convogliati verso questo forte polo attrattore dai molti centri residenziali che appartengono alla conurbazione e che risentono in qualche modo dell indotto Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario socioeconomico generato dalla citt Vitale il collegamento con gli altri grandi centri industriali regionali vedi figura 4 1 e 4 7 come quelli del Vall s Sant Cugat Terrassa e Sabadell e del Llobregat Martorell Manresa e Igualada Altrettanto importanti risultano i collegamenti ai poli universitari di Bellaterra e Sant Cugat rispettivamente sede dei campus dell Universit Autonoma di Barcellona UAB e della Scuola Superiore di Architettura dell Universit Politecnica Catalana UPC Alla forte domanda dovuta al pendolarismo si aggiunge il servizio di trasporto merci tra le miniere di potassio e sale di S ria e Sallent ed Fi 4 1 T d t gt i igura NGUAAFAMENLY il porto commerciale di Barcellona territoriale delle Ferrov
6. atti della Conferenza Italiana Utenti ESRI Roma Fevang Per Anton 1998 TRACK EVENTS atti della Conferenza Europea Utenti ESRI Firenze Fiduccia Andrea e Jacobelli Paolo 1999 HELIOS T un GIS per l analisi della mobilit sistematica nelle aree metropolitane MondoGis n 17 Fisher Kim 1998 Portland Metro Oregon GIS database for urban transport planning FHWA Federal Highway Administration Case Study n 2 Gibbons Glen 1990 On Track with GPS GPSWorld giugno Goodchild Michael 1999 GIS and transportation status and challenges Technical Reports International Workshop on GIS T and ITS Chinese University of Hong Kong Groom Jonathan e Kemp Zarine 1994 Incorporating generic temporal capabilities in a Geographical Information System atti della Conferenza Europea EGIS MARI Guerra Cristina e altri 1999 Il sistema gestionale integrato di AGI il ruolo di ArcView atti della Conferenza Italiana Utenti ESRI Roma Bibliografia Hafberg Gudmundur 1995 Integration of GIS and GPS for moving dynamic objects like vehicles and ships atti della Conferenza Internazionale ESRI Herce Antonio 1999 Presentacion de los cursos de formacion al personal de la Union de Ferrocarriles de Cuba documento consultabile alla pagina www fgc catalunya net Kes Dirk 1999 InfraAtlas rail infrastructure information system of Ns Railinfrabeheer atti della Conferenza Internazionale
7. B5B5 B5C5 A6 El B6 AI B6 B1 B6CcI A6 E2 B6 A2 B6 B2 B6 C2 A6 E3 B6 A3 B6 B3 B6 C3 A6 E4 B6 A4 B6 B4 B6 C4 A6 ES B6 AS B6 BS B6 C5 Tabella 6 1 Disposizione dei fogli Figura 6 23 Fascia di territorio intorno alla della CTR linea coperta dalla cartografia raster tratta dalla CTR 1 10000 della Regione Lombardia Allo scopo di dare un idea del dettaglio raggiungibile con la CTR utilizzata riportiamo ERA N LESE eT sr or 5 55 C iL ga A i y i 130 6 re 1 x to a nelle figure 6 24 e 6 25 alcuni particolari as KO aa EE Sari Figura 6 24 CTR 1 10000 dettaglio del deposito treni di Novate Milanese si pu notare in rosso un layer delle linee ferroviarie 39 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago e Ae e e a sofia Fen Dain R Tn 2 Figura 6 26 Ortofoto utilizzata come sfondo raster nel DB GIS di Deutsche Bahn Pe a mi Ri a Da rilevare infine che le FNM non dispongono di cartografia raster in formato digitale ma nel 1996 hanno acquistato dalla Regione Lombardia alcune ortofoto in scala 1 10000 che coprono tutte le linee della compagnia Tali fogli in formato cartaceo 40 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago A2 vengono utilizzati per l individ
8. Pianificazione Rete Programmazione del servizio turnover Informazioni all utenza AVL servizi flessibili Monitoraggio ed analisi delle sofferenze Indicatori di Gestione guasti in linea efficienza ed Monitoraggio parametri ambientali efficacia del Analisi rete di vendita e Geomarketing sistema Rappresentazione interattiva di Offerta e Doman da di trasporto Fig 2 1 Struttura organizzativa di un tipico GIS T a supporto della pianificazione gestione e programmazione del Trasporto Pubblico Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Per garantire l aggiornamento e la condivisione da parte di un numero variabile di utenti opportuno che la banca dati venga sviluppata con caratteristiche di modularit espandibilit accessibilit generalit completezza e ripetibilit Le regole di consultazione del database ovvero il livello di accessibilit che possono raggiungere i singoli sottosistemi sono definite a livello di software All interno del sistema i dati distribuiti sulla rete vengono gestiti in maniera totalmente indipendente in fase di accesso ed analisi In questo modo l utente non deve conoscere n l ubicazione fisica dei dati n i nomi dei file Le tabelle del database sono accessibili per consultazioni o modifiche mediante collegamento ODBC Open Database Connectivity da parte delle altre componenti del sistema La struttura gerarchica con cui sono organizzate le
9. Politecnico di Milano Chincoli Paola 1999 Treno in ritardo Eurostar localizzato con il cellulare Corriere della Sera 11 Novembre 1999 Coccia e Mallamo 1996 L osservatorio della mobilit nella regione Umbria Trasporti e Trazione n 1 Comani Cristina e Pagotto Adelio 1998 La costruzione dei rispetti stradali previsti dal nuovo codice della strada mediante l utilizzo di strumenti GIS MondoGis n 13 Cometti Emanuela e Ratti Lucia 1997 GIS e modelli per i trasporti e la mobilit in Regione Lombardia MondoGis n 8 Cortellessa Carlo Michele e altri 1995 Breve introduzione ai sistemi informativi geografici Franco Ziviani editore luglio Bibliografia Craig Melissa e Stembridge Jim 1996 A Romantic Marriage of Convenient Transport atti della Conferenza Europea Utenti ESRI Crane Todd e Eilenberg Jeff 1997 Locomotive 6724 Where Are You Integration of GPS Mobile Telemetry and GIS Technologies in a Railroad Environment atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI De Giusti Bruno 1998 Progetto di massima di un sistema di monitoraggio via radio j come ausilio protesico e pedagogico per disabili intellettivi Tesi di Laurea Politecnico di Milano Dovadola Michele 1999 Il sistema informativo stradale ALICE per la Provincia di Genova MondoGis n 17 Faggioni Ruggero e Mastrangelo Valdo 1999 II SIT ATAC un approccio integrato
10. v Valmore f e SN S Oia lgiate ba Grandate Vedano i si p eest Lurate Venegono L Olgiate Calco Fagnano Cislago Figura 5 6 La figura mostra l intera rete ferroviaria delle FNM Il tragitto percorso giornalmente da due tipologie di treni gli omnibus e i diretti con un tempo medio di percorrenza di un ora e un minuto Nel 1999 1 treni con un ritardo in arrivo inferiore ai 5 minuti erano 1 86 10 e quelli con un ritardo inferiore ai 15 minuti erano il 98 73 in particolare nella fascia oraria che ci interessa per l applicazione i treni con un ritardo inferiore a 5 sono il 75 18 mentre quelli con ritardo inferiore a 15 sono il 97 64 AA VV 1999c 12 Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM no ii a pia ss0 po VAR Er a A N S Pontelambrog l j Pusiano A Erbad MA A Pa Grand La pe fi 4 t g KUS Vedano n ar merla at fa lioneg Lurate i Poftichetto ona 8 f YyvenegonoL Fino M Inverigo rirat A Tradate adorago onat i lt Locate b LomazziMariano Cy Carugo Mozzate gnano Rovellasca f Cislago a ORA Meda n R Rovello vai Gerenzan Y nateg n Saronno O Seregno v Magenta se Cadorna p Figura 5 7 La tratta Milano Nord Cadorna Como Lago delle FNM 13 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago PROGETTO DI UN SISTEMA AVL APPLICATO ALLA LINEA FERROVIARIA FNM MI
11. 14 Appendice 1 ricevitore GPS permette di georeferenziare le immagini stesse Questa combinazione di tecnologie consente quindi di creare precise mappe a basso costo per specifiche applicazioni GIS per questo si pu consultare la bibliografia Web page 2 1 4 Il GIS e Internet Il forte sviluppo di Internet ha ultimamente coinvolto anche il settore del GIS Spesso le amministrazioni pubbliche sentono l esigenza di divulgare mappe digitali utili per il servizio pubblico mentre le societ private tendono a diffondere informazioni utili al cliente ad esempio la localizzazione degli uffici L esigenza di questi operatori generalmente non si limita alla semplice visualizzazione di mappe ma si estende alla consultazione dei dati ad esse connessi Per questo sono state introdotte nuove soluzioni per pubblicare mappe interattive su Internet con semplicit secondo lo schema mostrato in figura 1 8 Figura 1 8 Schema di GIS e Internet E possibile utilizzare il MapObject Internet Map Server della ESRI per creare soluzioni personalizzate l ArcView Internet Map Server sempre della ESRI per pubblicare dati cos come si presentano in ArcView MapXsite di MapInfo per aggiungere a Internet mappe interattive oppure GeoMedia Web Map e GeoMedia Web Enterprise della Intergraph per pubblicare mappe e creare applicazioni per l analisi di dati geografici sul Web MapObject Internet Map Server contiene tutte le funzioni nec
12. Decision Support Software for Real Time Route Deviation Transit Servic atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Brunner Gisela e Schoedl Silke 1998 Austrian rail develops GIS database for country wide track network documento interno della Intergraph Brunner Gisela e Schoedl Silke 1999 Route network model case new information technology at Deutsche Bahn AG documento interno della Intergraph Camicia Sandra e Sartore Mariano 1998 Mobilit e territorio Forme di interazione quotidiana MondoGis n 12 Bibliografia Camirro Marco 1999 Gestione delle emergenze un occasione per l applicazione delle tecnologie GIS MondoGis n 17 Campbell John 1998 Making traks can GPS lure riders to the rails GPSWorld novembre Carbone e Gattuso 1998 Un GIS a supporto della gestione del trasporto pubblico urbano MondoGis n 12 Carbone e Gattuso 1999 Accessibilit territoriale e domanda di trasporto pubblico un modello di analisi MondoGis n 17 Carlucci Renzo 1998 L integrazione di remote sensing GIS e GPS Geo Media gennaio febbraio Castiglioni Luca e Romani Fosca 1999 Strategie di risoluzione dei guasti su una linea ferroviaria a doppio binario Tesi di laurea Politecnico di Milano Ceppi Pierluigi e Vanoli Sergio 1999 Trasmissione dati treno terra per il controllo della tratta Milano Como mediante GPS Tesi di laurea
13. L algoritmo quindi confronta la velocit di crociera del convoglio con la massima consentita nelle tratta e se il limite viene superato fa comparire sul video un messaggio di allarme L algoritmo riceve la velocit del treno dalla procedura Timer 1 e carica da file i limiti di velocit per tratta e restituisce in caso di pericolo un messaggio a video 12 Appendice 3 Il DFD Prende la velocit istantanea del Prende i limiti di treno velocit sulla linea Restituisce un messaggio di avviso Procedura Visualizza Questa procedura chiamata dalla procedura Timer1 permette di visualizzare sulla tre mappe gli eventi che rappresentano i treni in viaggio Riceve dalla procedura Timer 1 il contatore i che conte i convogli in viaggio all istante della rappresentazione L algoritmo deve decidere con che simboli rappresentare i treni nella mappa 1 diversi a seconda che il treno sia in linea pallino azzurro in stazione triangolo rosso oppure che la posizione non sia quella ricevuta dai ricevitori GPS ma si quella ipotizzata cio calcolata attraverso la procedura Interpola pallino Lilla Se il treno si trova in stazione ma il segnale non arrivato il convoglio viene rappresentato da un pallino lilla Nella mappa 2 se nella finestra Segui treno appare il codice di un treno l algoritmo distingue il treno a seconda che sia in linea pallino azzurro in stazione pallino rosso oppure che la misura GPS
14. Track Geometry Monitoring System Progettazione ferroviaria Le postazioni dedicate alle attivit di progettazione ferroviaria acquisiscono ed elaborano i dati topografici e geotecnici provenienti dal campo progettano nuovi binari eseguono profili e sezioni creano modelli matematici del terreno ed elaborano i disegni costruttivi dei nuovi impianti Questo ambiente trae giovamento dall integrazione con quello GIS attraverso uno scambio costante di dati Infine rileviamo l utilit GIS nelle attivit di Amministrazione delle propriet fondiarie confini tasse concessioni di analisi dei flussi di traffico capacit della rete individuazione dei colli di bottiglia carichi di linea e di gestione delle emergenze individuazione del luogo tramite ingrandimenti successivi collegamento a tabelle indicanti il posto di soccorso pi vicino ed i numeri di telefono appropriati individuazione dell accesso ai binari pi conveniente e del nome della via in cui si trova Tra i diversi progetti GIS sviluppati in ambito europeo segnaliamo nuovamente il DB GIS realizzato a partire dal 1992 dalle ferrovie tedesche Deutsche Bahn AG perch particolarmente significativo sia per le caratteristiche tecniche che per il volume di dati coinvolti Il DB GIS gestisce i dati dell infrastruttura ferroviaria e li rende disponibili a centinaia di utenti attraverso un architettura distribuita su tutto il territorio tedesco Brunner Schoedl 1
15. al tempo troppo poco utilizzate per giustificare i costi di elettrificazione venivano quindi impiegate otto motrici Diesel UT 3000 cinque delle quali tra Martorell e Igualada e le rimanenti sulle linee dedicate al trasporto merci 12 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Non essendoci altri sistemi di controllo la posizione dei treni veniva notificata al posto centrale CTC tramite chiamate telefoniche da parte delle stazioni di transito ed il sistema di sicurezza utilizzato per la circolazione era il blocco telefonico integrato con segnalazione manuale Figura 4 6 Le linee Martorell Igualada e Suri Sallent Porto di Barcellona interessate dal progetto GPS Nel 1995 l impresa decise di modernizzare anche queste linee facendo in modo di notificare la posizione dei treni al Centro di Controllo del Traffico di Sant Boi CTC La compagnia cerc quindi l alternativa economicamente pi efficiente per il posizionamento dei treni la soluzione fu l installazione di ricevitori GPS sui locomotori In una prima fase il sistema di posizionamento satellitare non assunse alcun valore di messa in sicurezza non si pens di poterlo utilizzare in sostituzione dei moderni sistemi di blocco automatico che permettono la circolazione di un solo treno per tratta di binario e regolano lo stato dei segnali 13 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni
16. assolto dal GIS ArcView che consente anche una serie di analisi statistiche e come al solito la creazione di mappe tematiche come si pu vedere in figura 2 15 Per quanto riguarda l impatto delle condizioni metereologiche sulla sicurezza delle linee si sono analizzate le frequenze e le distribuzioni di malfunzionamenti dovuti a precipitazioni meteoriche e nevose valanghe e depositi nevosi straordinari Una curiosit l impatto prodotto dall irraggiamento solare sulla 43 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto geometria dei binari il metallo si espande con i bruschi cambiamenti di temperatura provocando errori nello scartamento e nel profilo delle rotaie Questo problema contrariamente al senso comune particolarmente rilevante nei paesi del Nord dove il piccolo angolo dei raggi solari sull orizzonte provoca una lunga esposizione della parte laterale delle rotaie Questa area maggiore rispetto a quella pi stretta e riflettente della parte superiore delle rotaie che risulta esposta nei paesi equatoriali Per questo motivo importante visualizzare l entit del fenomeno su mappe che indichino dove necessario prendere provvedimenti Moose co lisions 1997 E __ Animals hit per km M pi 0 Railway i d dei no State Border if gt TRE Lake Cicean Figura 2 15 Distribuzione della frequenza di collisione tra alci e treni sulle linee della compagnia norvegese NN
17. automatizzati di monitoraggio e controllo e derivazione di indicatori utili per valutazioni in tempo reale del buon funzionamento del sistema per valutazioni di due sistemi di trasporto differenti o di uno stesso sistema di trasporto in due periodi diversi La nostra applicazione ha come scopo il monitoraggio dei veicoli con conseguente aumento degli standard di sicurezza e un miglioramento nell efficienza del servizio grazie alla disponibilit di informazione facilmente divulgabili all utente Ci parso importante considerare tutti i possibili obiettivi che un GIS T pu perseguire in modo da ampliare il campo di applicazione del nostro progetto Le caratteristiche dei sistemi informativi per i sistemi di trasporto pubblico sono del tutto simili a quelle dei GIS T esposte nel paragrafo 2 1 1 2 5 1 La rappresentazione delle caratteristiche dell offerta e della domanda di trasporto pubblico sul territorio La gestione dell immensa mole di informazioni relative all offerta di trasporto pubblico avviene attraverso l organizzazione dei dati in una struttura interna atta a renderli fruibili facilmente accessibili ed in grado di individuare le reciproche relazioni funzionali 27 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Generalmente in un GIS l offerta rappresentata da una mappa urbana in formato raster opportunamente georeferenziata sulla quale sono sovrapposte le varie linee ciascu
18. che possono essere consultati o modificati Nelle funzioni di ricerca da noi implementate per scorrere i record dei file dbf contenenti gli attributi viene utilizzata la funzione MoveNext che avanza di riga in riga fino alla fine del file indicata dal carattere di EOF 6 5 Funzioni del sistema informativo implementato Il GIS che abbiamo realizzato per le FNM comprende sia funzioni tipiche dei sistemi informativi geografici come le operazioni di zoom e pan sia funzionalit specifiche per 16 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago le applicazioni nel campo ferroviario Qui di seguito riportiamo tutte le prestazioni offerte dal GIS Lo scopo dell interfaccia GIS quello di ricevere e rappresentare in modo chiaro e semplice i dati relativi ai treni inviati da ricevitori GPS installati sui locomotori L applicazione specifica di un sistema AVL nel campo del trasporto su rotaia richiede al GIS le seguenti prestazioni gt acquisizione dei dati GPS in tempo reale gt correzione e interpretazione delle informazioni gt controllo dei dati gt visualizzazione attraverso mappe Per realizzare un GIS con questo caratteristiche e prestazioni abbiamo implementato diverse procedure con una struttura modulare facilmente modificabile in vista di futuri possibili ampliamenti La struttura complessiva pu essere rappresentata attraverso uno schema a blocchi semp
19. costituito dagli elevati standard di sicurezza riscontrabili Di solito il canale satellitare viene utilizzato per monitorare grandi navi aerei veicoli militari vetture diplomatiche ma negli USA trova applicazione anche per i treni merci ed i camion a lunga percorrenza Infrastrutture di terra Le infrastrutture di terra permettono sia di fornire le informazioni all utenza pannelli alle fermate o a bordo informazioni vocali a bordo e punti di informazione nei nodi pi 14 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto importanti sia di gestire le operazioni di carico e scarico dei dati di esercizio tra veicoli e centrale Per una descrizione compiuta dei sistemi di informazione all utenza si rimanda al paragrafo 3 3 1 3 2 1 La Navigazione Assistita Conoscere con continuit la posizione del proprio veicolo pu essere utile anche dal punto di vista del conducente per esempio per ottenere ausilio nel raggiungimento della destinazione prescelta Con un AVL possibile soddisfare questa esigenza spostando la prospettiva verso i veicoli che consultano la centrale operativa solo in caso di estremo bisogno In pratica il conducente deve disporre dei dati di posizione del veicolo e di una cartografia di appoggio per visualizzarli ed interpretarli Logicamente la disponibilit di queste informazioni comporta l ampliamento del sistema informativo di bordo con del nuovo hardware e display a colori di tip
20. del servizio per passeggeri effettuato con treni a motrice elettrica mentre per i treni merci del peso lordo di circa 1 200 tonnellate vengono utilizzate locomotive a motore Diesel Le Ferrovie Catalane hanno anche in gestione varie linee di trasporto passeggeri su strada due cremagliere di montagna ed alcune funicolari inoltre hanno instaurato un Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario regime di collaborazione tecnica con il Servizio Ferroviario di Mallorca SFM con le Ferrovie della Generalit Valenciana FGV e l Unione delle Ferrovie di Cuba UFC La domanda da parte degli utenti passata dai 39 milioni di viaggiatori trasportati nel 1984 ai 53 del 1998 attraversando per un periodo di flessione la tendenza del futuro sembra indicare una ulteriore crescita vedi figura 4 3 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 O A X O Q V y _ od o A Q C LL PL LL IS IL _P 9A LP I ND AD DT DAD DT DT DT DTD DT DT 1 Qi N Gi R sli gl n viaggiatori 1000 Figura 4 3 Andamento del traffico passeggeri annuale fonte FGC 1999 La domanda di trasporto merci ha avuto invece un andamento meno regolare visibile in figura 4 4 verosimilmente correlato al mercato ed alla produzione mineraria La compagnia ha potuto mantenere una quota di mercato maggioritaria nei confronti del trasporto su strada altamente c
21. di GeoMedia e la cartografia visualizzata Nel frame di STONE si possono selezionare singole o gruppi di opere d arte e localizzarle sulla cartografia adiacente visualizzandole automaticamente alla scala appropriata Ci permette di percepire immediatamente la situazione e di valutarla rapportandola al contesto territoriale Per esempio visualizzando le opere per le quali sono previsti interventi di manutenzione si pu valutare l interferenza col traffico dei relativi cantieri e quindi studiare percorsi alternativi e tempistiche di intervento Con un ipotetico aggiornamento in tempo reale del database sarebbe possibile intervenire analogamente anche in caso di incidenti che occludono le carreggiate o di nebbie persistenti consigliando all utenza percorsi alternativi o misure precauzionali E anche possibile l operazione inversa selezionando graficamente un opera o un insieme di 14 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto opere sulla cartografia si possono visualizzare le schede inserite nel database di STONE contenenti le caratteristiche e lo stato di conservazione Il GIS integra vari livelli di cartografia raster con il grafo vettoriale della rete stradale al fine di identificare sul territorio le opere in gestione e gli eventi connessi Il supporto cartografico raster pu essere costituito da ortofoto e varia di scala a seconda delle esigenze e delle disponibilit economiche dell ente ge
22. e progettare la localizzazione ottimale di grandi opere i funzione di varie informazioni e valutare l impatto ambientale attraverso tecniche di sovrapposizione di vari tematismi Nelle aziende che gestiscono reti tecnologiche per e inventariare e gestire le reti sul territorio e supportare le attivit di manutenzione segnalando alle squadre di intervento la precisa dislocazione dei tratti di rete sui quali intervenire e simulare guasti attraverso opportuni modelli e programmare gli interventi necessari e pianificare l incremento della rete nelle zone di espansione Nel settore dei trasporti per e controllare le flotte di mezzi sul territorio visualizzando in ogni istante la localizzazione geografica di ogni veicolo e analizzare i percorsi ottimali gestire gli interventi di manutenzione ordinaria e le concessioni stradali Nel settore delle emergenze per e coordinare l intervento rendere tempestivamente disponibili le informazioni e rappresentare in modo chiaro rapido e preciso tutte le informazioni L integrazione di GIS con altre tecnologie quali centraline di raccolta dati GPS reti locali ipertesti ecc consente la diffusione del GIS anche in settori con specifiche esigenze applicative Carlucci 1998 La TRANSMAP Corporation compagnia americana fornisce precise immagini digitali georeferenziate per i sistemi informativi geografici Le immagini a colori provengono da una telecamera digitale mentre un
23. gi parlato il paragrafo precedente resta comunque da sottolineare che anche su questa si possono effettuare operazione di zoom come si pu vedere in figura 4 15 mery esa Figura 4 16 Particolare della carta raster con visualizzazione della posizione dei treni in post processing 4 2 4 5 Il Sistema di Informazione al Cliente SIC Spesso l utente il pendolare costretto a scontrarsi con ritardi e malfunzionamenti si accontenterebbe di sapere almeno dov il treno che sta aspettando quanto ci impiegher pi del consueto per arrivare a destinazione e perch deve aspettare Conoscere queste informazioni d sicurezza ai passeggeri permette loro di organizzarsi conseguentemente e d l idea di un servizio efficiente Questo tipo di informazione pu essere distribuita agli utenti con esattezza e tempestivit solo quando si conosce la posizione di ciascun treno circolante e si in grado di organizzare queste informazioni Le Ferrovie Catalane hanno potuto installare un sistema automatizzato solo quando avendo integrato i tradizionali sensori di binario con la pi moderna tecnologia GPS si 30 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario arrivati a far pervenire al Centro di Controllo del Traffico CTC le informazioni relative alla posizione di tutti i treni circolanti aggiornandole ogni 3 secondi Il sistema schematizzato in figura 4 17 trami
24. i treni rispetto a mappe del territorio circostante Questo consente di localizzare il convoglio rispetto a incroci stradali a centri abitati e a altre caratteristiche del territorio A Vancouver usano il programma TrainTrac che funziona con MapInfo Questo software consente la visualizzazione contemporanea due finestre un quadro sinottico e una mappa digitale come mostrato in figura 4 20 Pon Coquitlam Pon Pa Maple Pon Train Name Late atertont Moody Central Coquittam Meadims Mesdows Haney Mission ueu pre Eeer Eoo re A 19 Dee TETTE L E EEN un bone CETIVEET TENERE eten ee regge eroe ego erge e Doe CONTENITORE ER VEN OTO Figura 4 20 Quadro sinottico e mappe digitali in formato vettoriale Il quadro sinottico mostra la posizione del convoglio lungo il percorso rappresentato da una linea in cui vengono indicate le stazioni con il loro nome ogni treno percorre la propria linea da destra a sinistra la mattina e da sinistra a destra la sera I treni in transito sono visualizzati come un punto luminoso la cui posizione viene aggiornata tutte le volte che alla centrale di controllo arriva un messaggio dal ricevitore GPS Questo quadro mostra in una colonna sul lato sinistro del video i codici dei treni e la loro aderenza all orario Il ritardo segnalato in minuti e secondi assume segno positivo mentre l anticipo ha segno negativo per esempio 2 30 significa che il treno in anticipo di 2 minuti e 30 sec
25. in base alla destinazione d uso del suolo e al tipo di manufatto sono 19 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto riportati i valori minimi e massimi corrispondenti ad edifici da costruirsi su suoli classificati nel PRG rispettivamente come urbanizzati e non urbanizzabili Too F Autostrade dotate di recinzione 30 60m Strade extraurbane principali 20 40 m Strade extraurbane secondarie 10 30 m Strade urbane di scorrimento 0 20m Strade urbane di quartiere 0m Strade locali o vicinali urbane o extraurbane 10 20 m L ampiezza della fascia va calcolata dal ciglio della strada ed in corrispondenza degli incroci esistono precise indicazioni art 2 sulla costruzione di un area di raccordo detta triangolo di rispetto riportate nelle figure 2 9 e 2 10 Data la precisione necessaria ULLA Figura 2 9 Triangolo inedificabile ai sensi del DM 1404 68 e del Nuovo codice della Strada DLgs 285 92 nell individuazione dei cigli che delimitano l area demaniale fra essi compresa necessaria una cartografia molto dettagliata le CTR in scala 1 10000 non soddisfano tale esigenza per cui si ricorre per lo meno nel territorio urbano alla cartografia catastale dettagliata in scala 1 1000 o 1 2000 20 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto is paiia Gialiona doi Pari ri fig eni di fa Dia a a a rale re SAY Foti sj Ha n
26. in mappa 1 e stampa delle mappe 1 e 2 Inserendo nella finestra Vai a chilometro progressivo un valore compreso fra 0 e 45 927 km viene visualizzato sulla mappa 1 e sul quadro sinottico il punto che dista il valore inserito di chilometri da Milano Abbiamo implementato anche due query spaziali e Cerca Comune e Cerca Stazioni che permettono rispettivamente di visualizzare sulla mappa 1 un comune o una stazione con il rispettivo chilometro progressivo a partire da Milano L elenco dei comuni e delle stazioni viene fornito in ordine alfabetico vedi figura 6 11 e una volta selezionato un oggetto attraverso un menu a tendina l algoritmo cerca all interno del database la 25 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago stazione o il comune con campo denominazione uguale a quella selezionata e restituisce a video l oggetto cercato facendolo lampeggiare vedi figure 6 12 e 6 13 Attraverso il bottone Nome Stazioni si possono visualizzare sulla tratta di ferrovia Milano Cadorna Como Lago le etichette dei nomi di tutte le stazioni sia sulla mappa 1 che sulla 2 Sul quadro sinottico i nomi delle stazioni sono sempre visualizzati per facilitare il controllo dei convogli da parte degli operatori Cerca Stazione KMP COMO NORD C FINO MORNASC GARBAGNATE GRANDATE BRI Figure 6 11 Menu a tendina con l elenco delle stazioni FNMdella linea Milano Como
27. quello di georeferenziare gli accadimenti su un set di inquadramento cartografico e di associargli gli attributi sopra menzionati Con l uso della segmentazione dinamica per individuare un incidente occorre solamente conoscere il chilometro progressivo ed il codice associato alla strada in cui avvenuto Se si pensa che i cippi chilometrici sono fisicamente presenti sulle strade immediato inserire i dati provenienti dai rapporti della polizia stradale In realt i problemi sorgono dato che raramente i grafi stradali su layer vettoriali sono cos completi da contenere tutte le strade anche quelle secondarie o di campagna Georeferenziare un evento se accade su una strada senza nome senza numerazione civica o senza pietre miliari costituisce un problema anche con la segmentazione dinamica Perci a monte dell analisi statistica importante possedere informazioni accurate eventualmente procurandosele con apposite campagne di rilevamento In questo senso le mappe commerciali vanno integrate don i dati reperibili dalle amministrazioni interessate Questo tipo di monitoraggio stato effettuato con esiti positivi in Belgio dalla Sezione Mobilit del Dipartimento dell Ambiente e delle Infrastrutture del Ministero della Comunit Fiamminga al fine di formulare un nuova politica di sicurezza stradale Verstraeten 1995 Integrazione di pianificazione e simulazione del traffico Per avere un quadro completo delle potenzialit ch
28. scenari sempre diversi che si verificano nel corso della giornata O Numerosit della flotta indica il numero di locomotori sui quali sono stati montati ricevitori GPS Di seguito riportiamo la tabella 6x5 in cui ad ogni colonna corrisponde uno dei casi studiati mentre nelle righe compaiono gli indicatori prima citati La presenza di una croce in una casella significa che il sistema possiede la caratteristica rappresentata dall indicatore Le colonne sono individuate dalle sigle della cinque compagnie ferroviarie per cui sono stati eseguiti i progetti e cio e Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Spagna FGC e West Coast Express Canada WCE Burlington Northern Stati Uniti BN e ScotRail Scozia SR Freight FreeWays Europa FFW FGC WCE BN ISR FFW Realizzazione X X Posizionamento X X X X X Informazione X X X Previsione ritardi X X X X Gestione in tempo reale X X Numerosit della flotta 8 5 17 4 2 Tabella I Analisi comparata dei cinque progetti colonne effettuata secondo sei indicatori righe Il punto interrogativo dovuto al fatto che non siamo riusciti a sapere se il sistema della Burlington Northern testato nel 1985 sia stato poi adottato definitivamente Gli asterischi che compaiono nell ultima riga stanno ad indicare che i ricevitori GPS sono stati installati solo su una porzione della reale flotta di locomotori
29. 10 e 20 m orizzontalmente tra 20 e 30 m in verticale La precisione ottenuta per affetta oltre che da errori di misura anche da v errori sistematici v errori accidentali I primi di entit superiore rispetto ai secondi costituiscono il reale problema che impedisce il raggiungimento delle massime potenzialit offerte dal sistema GPS per questo motivo vanno eliminati o perlomeno minimizzati 1 1 4 1 Errori sistematici e Errori dovuti all imprecisione degli orologi L errore dell orologio satellitare dovuto ad una leggerissima instabilit pu indurre ad un errore compreso tra 1 3 m Monti 1997 L errore sulla distanza dovuto agli orologi dei ricevitori varia tra 10 e 100 ma seconda della qualit del ricevitore Monti 1997 Errori d orbita dei satelliti La posizione dei satelliti data in base alle effemeridi trasmesse affetta da errore Queste infatti vengono calcolate al Centro di Controllo in base ai dati registrati nelle Stazioni di Monitoraggio e rinviate ai satelliti attraverso le antenne terrestri Attualmente l errore dell ordine dei 10 m ma a questo va aggiunta una degradazione supplementare delle effemeridi generata dall ente gestore del sistema SA che nel caso di uso civile si ripercuote sulle coordinate della stazione a terra con un errore di circa 100 m Monti 1997 e Errori dovuti alla ionosfera L errore che la propagazione nella ionosfera pu introdurre arriva
30. 1674139 18 Y 5201472 83 242 MappadiDX Posizione mouse X OUT Y OUT 4 Figura 6 2 Interfaccia GIS schermata iniziale Attualmente al PCM di Saronno esiste un grande quadro sinottico rappresentante tutta la rete ferroviaria in cui le sezioni di blocco occupate sono illuminate in rosso Per quanto riguarda la tratta Milano Cadorna Como Lago nulla si sa per sul codice identificativo del treno o sulla sua posizione all interno delle sezione stessa Per sapere di quale convoglio si tratta e per controllare se il treno in orario gli addetti devono consultare opportune tabelle o diagrammi di traccia oraria Questi riportano su un grafico la posizione prevista del treno in funzione dell orario L obiettivo del software nfoTreno1 0 che abbiamo implementato quello di affiancarsi all attuale sistema di visualizzazione e controllo delle informazioni utilizzato al PCM di Saronno fornendo una maggior quantit di dati pi precisi e completi di quelli attualmente disponibili Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Abbiamo quindi deciso di realizzare un sistema informativo geografico per le FNM con le seguenti specifiche e la possibilit di visualizzare la circolazione ferroviaria attraverso un quadro sinottico simile a quello attualmente in uso presso la centrale operativa ma che riporti contemporaneamente posizione esatta e codice identificativo di tut
31. 23 sono e Brindisi Bremerhaven Hamburg Waitershof 3 SI Bromerhaven e Brindisi Hamburg nemanianne YVerton Rotterdam e Gioia Tauro Rotterdam S ra GERMANY Bebra via Domodossola M zB Gem ndem Mainz E W rzburg e Gioia Tauro Rotterdam a EN A A Munchen Wels Tinz Wion via Chiasso Kufstein AA Wien Hamburg Basel Brennero Ple rt Chiasso Brenner omodossola Verona Wien z Rotterdam Milano Bologna Ancora Genova la Spezia ITALY A i Bari I corridoi scandinavi sono i ia T Brindis invece Gioie Tg mas lt Oslo Great Belt TIS 423 Corridoi merci individuati nell ambito Hamburg del progetto North South Freight Freeways e Oslo Stockholm e Stockholm Great Belt Hamburg 47 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario e Narvik Great Belt Hamburg e Helsinki Great Belt Hamburg e Turku Vainikkala Russian link e Copenhagen Great Belt Hamburg e Frederikshavn Hamburg La definizione dei sopraddetti corridoi unitamente alla conoscenza in tempo reale della posizione di ciascun convoglio permettono la creazione di accessi facilitati al network ferroviario europeo il reperimento e l allocazione ottima di percorsi per i treni merci e la formazione di orari ottimizzati dinamicamente Tutto ci contribuisce a velocizzare notevolmente il trasporto su ferro elimi
32. 3 Sistema di comunicazione treno centrale i 59 4 7 3 Conclusioni ria EE EEE E E E EE EEEE EE E NEE 60 Richiedente EI EEE EEIE ER ERNE ONE E E 61 63 Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM L ATTUALE STRUTTURA INFORMATIVA DELLE FNM Il progetto che presentiamo corrisponde all applicazione di un sistema AVL alla linea Milano Como per monitorare e gestire la flotta di treni delle FNM Per comprendere i vantaggi che le FNM otterrebbero nell adottare questo sistema di monitoraggio delle flotte dobbiamo prima presentare l attuale sistema utilizzato dalla compagnia In questo capitolo presentiamo nel primo paragrafo la topologia dell intera rete delle FNM Nel secondo paragrafo descriviamo il sistema di controllo dei treni adottato delle FNM sulla tratta Milano Como che comprende il metodo di posizionamento distanziamento e segnalamento e nel terzo illustriamo il sistema di telecomunicazioni terra treno e viceversa Le caratteristiche specifiche della tratta Milano Como sono descritte nel quarto e ultimo paragrafo Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM 5 1 Le ferrovie Nord Milano Le motivazioni che spinsero i progettisti alla costruzione delle Ferrovie Nord e successivamente alla loro espansione consistevano nell esigenza di trasportare a Milano e nelle zone industriali della provincie di Como e Varese masse di operai nonch la possibilit di collegare
33. 4 In sostanza questo metodo detto di posizionamento relativo consente attraverso procedure di differenziazione di eliminare quasi del tutto le incertezze delle orbite gli errori di rifrazione e degli orologi Uno dei due ricevitori viene installato in posizione fissa di cui si conoscono esattamente le coordinate cos possibile conoscere sia la posizione esatta sia quella approssimata fornita dal ricevitore fisso stazione di riferimento Dalla differenza delle due posizioni possibile stimare l errore fra distanza satellite ricevitore misurata e distanza esatta per ogni satellite in vista Tutti gli utenti in grado di disporre di questa informazione generalmente trasmessa in formato RTCM attraverso un canale di comunicazione alla stazione mobile riescono ad ottenere un elevata precisione Il sistema DGPS permette di conoscere in tempo reale le coordinate spaziali con una precisione di circa 1 m Questa tecnica valida solo in una zona limitata nei dintorni della stazione fissa pi precisamente finch il modello ionosferico della tratta satellite ricevitore simile a quello della tratta ricevitore differenziale satellite e finch i satelliti agganciati sono gli stessi per entrambi i ricevitori in parole povere finch i ricevitori sono nella stessa zona La tolleranza pu quantificarsi in un centinaio di chilometri Tali limitazioni hanno permesso l autorizzazione all uso civile del DGPS perch il suo carattere locale no
34. GIS Interessante la demo di TrainTrac per il monitoraggio di treni realizzata tra l altro con MapObjects La compagnia patner della esri e sviluppa estensioni su misura per i GIS pi diffusi http www gisitalia it Casa patner della esri italia nella produzione di software GIS personalizzati e di estensioni ai pacchetti esistenti http www gistrans com Societ indipendente produttrice di software GIS specifico per i trasporti GIS T e di soluzioni informative per i sistemi di trasporto intelligenti ITS Molto interessanti sono gli studi di caso applicazioni di GIS T realizzati in collaborazione con il dipartimento federale delle autostrade americano FHWA Federal Highway Administration scaricabili nell area public E inoltre presente nell area download una documentazione tecnica che evidenzia le lacune dei GIS nel trattare i dati necessari ai modelli di mobilit e trasporto http www intergraph com Compagnia leader nella produzione di software GIS Appendice 4 http www knosos es Sito della KNOSOS societ di Ingegneria delle telecomunicazioni di Barcellona pioniere nella realizzazione ed installazione dei sistemi AVL http www mapinfo com Casa produttrice di software GIS molto diffusi http www ncgia org Sito dell americano NCGIA National Center for Geographic Information and Analysis ove sono presentati tutti i progetti pi innovativi per il miglioramento della scienza dell inform
35. IMS dotata anche della collezione di OLE necessari a pubblicare mappe ed applicazioni GIS in Internet Qualsiasi immagine che pu essere visualizzata e consultata in MapObject pu anche essere pubblicata su Internet Le pagine Web create con questo modulo infatti possono visualizzare tutti i formati di mappe gestiti da MapObject sopra menzionati 14 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago sostanzialmente perch il browser non carica i dati nella loro struttura a layer questo compito viene affidato al programma in esecuzione sul server che in base alle richieste ed alle operazioni dell utente remoto costruisce la mappa e la invia sul Web in formato immagine Tale procedura ha il pregio di consentire la visione delle pagine da parte di qualunque browser senza l aggiunta di nessun plugin ma comporta lunghi tempi di attesa nel caricamento delle mappe Per ovviare a questo inconveniente e per gestire la consultazione via Internet di banche dati geografiche di grandi dimensioni da parte di molti utenti contemporaneamente la ESRI ha messo a punto un potente motore di consultazione e visualizzazione di dati territoriali lo Spatial Database Engine Il motore SDE poco conosciuto in Italia utilizza un modello dati unificato per memorizzare informazioni spaziali e attributi nei database relazionali e per creare dei layer vettoriali con estensione propria SDE Le in
36. Il terzo fa ritornare alla visione globale del quadro sinottico e della mappa raster 4 3 3 Conclusioni I costi per il sistema AVL e GPS hanno raggiunto il valore di circa 50 000 dollari canadesi si sono aggiunti costi supplementari di 10 000 dollari per i test preliminari e 750 dollari mensili per la compagnia telefonica che trasmette i dati Secondo la compagnia canadese questi costi sono stati pienamente ammortizzati dal miglioramento del servizio pendolare sia per quanto riguarda la puntualit che la sicurezza dei passeggeri Il flusso dei pendolari nei prossimi anni destinato crescere principalmente a causa della rapida espansione di centri residenziali nella zona Se il numero dei treni della flotta WCE dovesse realmente aumentare per la compagnia canadese non ci sarebbero grandi problemi basterebbe dotare le nuove locomotive di ricevitori GPS e radio modem e tutto funzionerebbe perfettamente Il software usato infatti adattabile ad una flotta di qualsiasi dimensione L unico problema sarebbe forse quello di gestire la circolazione dei treni passeggeri e merci nelle ore di punta La CPR visti i risultati delle nuove applicazioni tecnologiche nel campo dei trasporti su rotaia sta gi considerando la possibilit di adottare il medesimo sistema della WCE Per gestire meglio il trasporto merci nei periodi di operativit del servizio pendolari la Canadian Pacific Rail potrebbe usufruire delle attrezzature della West Coa
37. J W e Brewington J S 1997 A Rail Crossing Inventory GIS and Decision Support for the North Carolina Department of Transportation atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI Interessante descrizione dell applicazione del GIS ArcVIew per la catalogazione la manutenzione e la messa in sicurezza dei passaggi a livello dello Stato Rilevante la fase di costruzione del database frutto dell integrazione di tre strutture dati gi esistenti NCDOT USDOT e AAR e di rilevamenti topografici effettuati con l ausilio di strumentazioni GPS Per questa fase si fatto ampio uso delle routine e degli scripts in linguaggio AVENUE per ArcView Geinter k e Sonne P 1997 Using GIS in planning production and analysis of public transpoptration atti della Conferenza Europea Utenti ESRI L articolo descrive le modalit di pianificazione del sistema di trasporto pubblici a Copenhagen In particolare viene utilizzato il GIS ArcView con il motore di gestione dei dati SDE Jin S e Freeman J 1996 Data integration and automation in Polk couny Florida transportation applications and lessons learned atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI L articolo illustra l importanza e la necessit di integrare dati proveniennti da fonti diverse attraverso la creazione di database potenti con dati standardizzati Appendice 4 Kollarits S 1994 Exploring mobility data in a GIS context Problems of represent
38. Milano Cadorna Como Lago Questa procedura che si attiva automaticamente una volta ogni 10 secondi legge in appositi file le informazioni riferite ai convogli codice posizione velocit e ora e dopo averle controllate ed elaborate le fornisce a video Le informazioni contenute nei file sono state generate in modo conforme all orario ufficiale delle FNM e alle caratteristiche dei dati elaborati da ricevitori GPS 6 5 2 Correzione dei dati GPS Nel 95 dei casi la posizione calcolata dal GPS non quelle esatta ma contiene un errore che nel nostro caso di circa 10 m per questo abbiamo implementato all interno di Timer 1 due procedure che riportano le coordinate indicanti la posizione del treno calcolate dal ricevitore GPS sulle rotaie nel caso cadano fuori Questa operazione viene indicata con il termine map matching Per fare questo una procedura trova il segmento di ferrovia pi vicino al punto GPS e l altra riporta attraverso una proiezione ortogonale il punto sul segmento ferroviario Il fatto che i treni siano obbligati a viaggiare lungo le rotaie permette di ridurre l errore di posizionamento satellitare Riportato il punto GPS di coordinate X Y sulla cartina e tracciato il cerchio di raggio 10 m nel quale si ha una probabilit del 95 di trovare il punto reale corrispondente alla posizione del treno si sa a priori che quest ultimo non sar in un qualsiasi punto appartenente all area delimitata dalla circonferenza m
39. Nelle figure 3 8 3 9 3 10 e sono riportate alcuni esempi di box gi assemblati con le tre componenti di dimensioni variabili a seconda del tipo di rete di comunicazioni utilizzata GSM InMarSat Radio Da rilevare che il radiomodem non sempre pu assolvere il duplice compito di ricevere le correzioni differenziali e di inviare i dati di posizionamento questa possibilit dipende dal tipo di rete di comunicazioni scelta per entrambi i processi Figura 3 8 Ricevitore GPS Trimble a 8 canali integrato con un modem per rete GSM in grado sia di ricevere correzioni differenziali sia di dialogare con la centrale di controllo e con un unit per comunicazioni vocali Dimensioni 25x12x5 cm Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Figura 3 9 Ricevitore GPS Trimble a 8 canali integrato con un trasmettitore satellitare a Inmarsat c in grad o di ricevere le correzioni differenziali somministrate dai satelliti Omnistar e RACAL Figura 3 10 Ricevitore GPS Magellan integrato con radiomodem per canali dedicati UHF e trunking in grado di ricevere le correzioni differenziali somministrate da una stazione radio di base radio beacon Alle componenti essenziali si aggiungono le 3 antenne da installare sul tetto del mezzo nel punto meno coperto possibile quella del ricevitore GPS figura 3 11 quella del radiomodem e quella della ricezione di correzioni differenziali Nel complesso l architettura d
40. Treno Visualizzato Codice mil Ritardo Ritardo x GPS 1512413 39 Velocit 1 Km h KmP 4 09 Y GPS 5038849 48 Figura 2 11 Campi di visualizzazione delle informazioni relative ad un treno prescelto dall utente ed indicato nella casella Segui Treno mediante il codice Visualizzazione dell Orario Grafico Tramite il pulsante Traccia Oraria si attiva una nuova finestra contenente la tabella di marcia teorica del treno selezionato nel campo Segui Treno Al grafico spazio tempo dell orario teorico Tempo Kmp possibile sovrapporre quello reale cio l effettiva tabella di marcia che il treno sta seguendo nel suo percorso Una volta attivata questa funzione tramite il bottone Disegna traccia in tempo reale che si trova sulla nuova finestra attivatasi il grafico dell orario reale viene riaggiornato ogni qualvolta perviene una nuova posizione dai ricevitori GPS Appendice 2 Requisiti minimi di sistema Per un corretto funzionamento del programma si consiglia una configurazione di sistema come la seguente Processore Pentium a 233 Mhz RAM 64 Mb lettore CD ROM 24x scheda audio Monitor con risoluzione 800x600 pixel Tuttavia per garantire prestazioni pi efficienti ed un rapido caricamento della cartografia si consiglia l uso di un procssore Pentium III a 500 Mhz 128 Mb di RAM e risoluzione video di 1024x768 pixel APPENDICE 2r e ari rari i 1 MANUALE UTENTE DI INFOTRENO 1 0
41. a raggiungere nei casi peggiori i 30 m De Giusti 1998 Questo il caso di tempeste solari in corso o elevato numero di macchie solari oppure quando il sole esattamente davanti all antenna del ricevitore Valori tipici sono dell ordine dei 4 10 m ed in genere questi errori sono eliminabili dal 50 al 75 applicando un corretto modello ionosferico De Giusti 1997 10 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare Errori dovuti alla troposfera Questo errore dovuto alla rifrazione dell atmosfera e dipende dalla stratificazione dell aria secca e del vapor d acqua Ci introduce un errore che se non corretto provoca imprecisioni di 2 3 m tuttavia il modello di correzione semplice e quindi nella pratica non vengono introdotti errori determinanti De Giusti 1997 L errore residuo praticamente non eliminabile a meno che non si conoscano esattamente i profili stratigrafici di umidit e pressione causa di errori variabili da 1 a qualche decina di centimetri che impediscono di raggiungere le potenzialit del metodo di posizionamento satellitare e Errore nel ricevitore utenti Principalmente generato da due contributi interferenza tra loro dei segnali agganciati dal ricevitore errore di intermodulazione interferenza con il rumore atmosferico e termico presenti nell ambiente circostante errori casuali e Errore dovuto alla disponibilit selettiva SA Si tratta dell errore che il Dip
42. a video vengono adattate ai file GPS in input Per quanto riguarda il dominio geografico il programma implemetato in grado di funzionare con qualsiasi cartografia nel formato adatto quindi pu lavorare su qualunque linea ferroviaria In questo senso potrebbe essere facilmente esteso al monitoraggio dei treni dell intera rete FNM Bibliografia BIBLIOGRAFIA AA VV 1989 El Transport dels ferrorarils a Catalunya Generalitat de Catalunya AA VV 1996 Sintesi del Pl de Actuaci 1996 1998 dels FGC Generalitat de Catalunya AA VV 1998 Memoria dels FGC ATM Autoritat Transporte Metropolitano Barcelona AA VV 1999a Galileo Global Satellite Navigation Service for Europe atto prodotto da European Commission e European Space Agency AA VV 1999b Galileo Involving Europe in a New Generation of Satellite Navigation Services atto della conferenza European Commission Bruxelles 9 Febbraio 1999 AA VV 1999c Report Circolazione Treni editi dalle FNM Amp las Andr e Daguerregaray Michel 1999 Paris public transit the GPS difference GPSWorld Ottobre Arnstroem Magnus e Nesterlund Yngre 1999 Un percorso flessibile per anziani ed handicappati Trasporti Pubblici n 9 Ascenzi Alberto e Tanzi Giancarlo 1999 Il software STONE per la manutenzione programmata delle opere d arte stradali MondoGis n 17 Baj Elena 1999 Da Galileo ad Harr
43. accuratezza richiesta ci sugger la necessita di utilizzare un ricevitore in modalit differenziale con tutti i vantaggi in termini di precisione e gli svantaggi in termini di costi e di complessit del sistema che ne sarebbero derivati Tuttavia la posizione esatta di un treno non cos importante come la conoscenza del tratto di binario occupato ed i convogli raggiungevano lunghezze spesso superiori ai 100 m Ci fece riconsiderare il valore della precisione ottenuta e la necessit di un GPS differenziale inoltre con un semplice algoritmo di riposizionamento delle coordinate fornite dal ricevitore GPS sul vincolo della linea ferroviaria si raggiunse un accuratezza di 70 m Si scelse dunque di non installare una stazione per la somministrazione di correzioni differenziali anche perch gi dal 1995 era in fase di sperimentazione operativa un sistema di diffusione gratuita di tali correzioni a livello regionale e nazionale che avrebbe potuto essere utilizzato nel futuro Si diede quindi il via nel 1996 alla progettazione di un sistema basato sul GPS assoluto ma con la possibilit a livello di hardware di integrarlo con ricevitori di correzioni in formato RTCM L esito positivo di alcune prove effettuate per telecontrollare un segnale semaforico di via libera ai treni posto in un luogo critico e frequentemente soggetto a rotture e malfunzionamenti spinse la compagnia a prendere la decisione definitiva Si trattava dello stato di ape
44. al numero di treni in servizio e agli errori di trasmissione per esempio la frequenza di aggiornamento dei dati provenienti da un unit ferma diminuisce automaticamente e ritorna a quella normale quando il veicolo riparte Inoltre programmando l unit K10 si riesce ad ottimizzare il canale di comunicazione facendo variare alcuni parametri del polling per ciascun veicolo si pu ridefinire la priorit di aggiornamento refresh del suo stato possibile comunicare una posizione ogni intervallo di tempo o di spazio percorso oppure al verificarsi di alcuni eventi prestabiliti superamento della velocit consentita in un determinato tratto passaggio in una specifica sezione di binari fermata fuori programma o tempo di stazionamento troppo lungo Il macchinista non viene comunque minimamente coinvolto nei passaggi di trasmissione dati il processo di polling completamente automatizzato ed interroga esclusivamente il modem che riporta anche eventuali errori o guasti del sistema dalla mancanza del segnale GPS o della correzione differenziale fino al danneggiamento di un antenna Anche al CTC il polling avviene automaticamente senza richiedere l interazione degli operatori In ogni modo tutto il personale interessato dalle innovazioni apportate partecip ad un corso di aggiornamento durante il quale venne illustrato il funzionamento del nuovo sistema Non si riscontarono molti problemi poich tale sistema era stato progettato in m
45. anche altri tipi di informazioni ad esempio una carta delle zone edificate di Milano retinata in funzione dell et media dei residenti Tutte le informazioni sia spaziali che descrittive sono memorizzate in database relazionali che possono essere interrogati mediante linguaggio di tipo SQL Structured Query Language Proprio questa particolare struttura dei database consente di effettuare diversi tipi di analisi sui dati Tornando all esempio citato prima in un database potrebbe essere associato ad ogni edificio un indirizzo mentre in un altro quello anagrafico ad ogni indirizzo potrebbe essere associata la data di nascita delle persone che vi risiedono Tramite l informazione indirizzo si pu creare una relazione tra i due database ed effettuare un analisi relativa all et media dei residenti restituendola graficamente Per quanto riguarda i dati raster possibile associare ad ogni cella elementare rappresentativa di una certa area sul territorio un numero infinito di attributi per esempio in un immagine da satellite ad ogni cella sono associate le risposte spettrali delle diverse bande oltre al valore di classe di uso del suolo calcolato con opportuni algoritmi sulla base delle risposte spettrali Per quanto riguarda i dati vettoriali invece possibile associare ad ogni elemento geometrico rappresentativo di un oggetto reale o ad ogni insieme di elementi un numero infinito di attributi e definire le relazion
46. anita iii 6 PROCEDURA PUBLIC SUB KMP_XY_TRENI nnrrrrrrrrriiiiiiinnee 7 Appendice 3 Procedura Segmento_pi VICINO iiii 8 PROCEDURA PUNTOREALE iii 9 PROCEDURA TRENOINPARTENZA iii 10 PROCEDURA QUADROSINOTTICO Miiii 10 PROCEDURA METTI_IN_STAZIONE iii 11 PROCEDURA VELOCIT ricer 12 PROCEDURA VISUALIZZA celle ai 13 23 Appendice 4 APPENDICE 4 BIBLIOGRAFIA CONSIGLIATA A chi volesse approfondire i temi GIS GPS uso congiunto delle due tecnologie e sistemi AVL consigliamo una serie di testi da noi consultati ma non citati all interno dei capitoli Per comodit del lettore riportiamo un breve commento per ogni lettura e organizziamo l elenco in ordine alfabetico di autore Al termine della bibliografia presentiamo anche un elenco di pagine Web che riteniamo utili ed interessanti per affrontare i sopraddetti argomenti Anche in questo caso viene inserito un breve commento Alonso et altri 1998 Cellular information system atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI Viene descritto il sistema informativo della compagnia spagnola Telefonica volto a monitorare in tempo reale il grado di copertura della rete di telefonia cellulare da parte dei ripetitori Interessante l uso congiunto di un GIS diffuso agli uffici competenti client tramite MapObjects Intern
47. base e funzionalit di rete 1 2 1 Funzionalit di base In un GIS sono presenti alcune funzionalit molto semplici ma utili quali l analisi di prossimit che consente di determinare gli elementi ad una distanza data da un certo punto il calcolo di distanze e di aree la riclassificazione degli elementi delle mappe ecc Molto pi caratteristiche risultano le funzionalit di overlay buffering e query Le funzioni di overlay topologico consentono di sovrapporre mappe tematiche chiamate layer e quindi diversi livelli informativi Nei GIS infatti le mappe sono rappresentate per temi mentre in una cartina tradizionale tutti gli elementi geografici strade fiumi edifici laghi e foreste vengono rappresentati insieme in un sistema informativo territoriale ogni categoria di elementi viene memorizzata in una mappa separata Si parler di una mappa per le strade una per i fiumi una per gli edifici una Appendice 1 per i laghi e cosi via ma i layer risultano sovrapponibili in modo da poter generare una mappa completa Questa organizzazione delle informazioni permette di combinare a seconda delle particolari esigenze mappe che riportino soltanto le informazioni necessarie alla specifica applicazione Per questo quando si parla di GIS si parla anche di mappe flessibili a seconda delle necessit La sovrapposizione non deve essere soltanto visuale ma deve avvenire soprattutto a livello degli attributi in modo da creare u
48. capillare dell informazione sia molto interessante e favorisca l utente L analisi della tabella permette di concludere che il caso pi interessante e completo quello delle FGC e ci pare di poter affermare che questa applicazione anche la pi simile alla nostra per la realt geografica per gli obiettivi per il fatto che la FNM si occupa solo di trasporto passeggeri e per le modalit di realizzazione Complessivamente quindi possiamo consigliare al lettore di concentrare la sua attenzione sul paragrafo 4 2 dedicato al sistema di FGC che nel gergo dell analisi a molti attributi quella dominante I prossimi paragrafi vengono dedicati a una descrizione dettagliata delle applicazioni di cui si parlato appena sopra 4 2 Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Barcellona un sistema informativo ferroviario basato sul GPS Il trasporto su ferro uno dei sistemi pi sicuri ed economici per spostare persone e merci Paragonandolo a quello su gomma a parit di merce trasportata consuma cinque volte meno combustibile in termini energetici soggetto ad un sesto degli incidenti e per quanto riguarda l uso del suolo occupa dieci volte meno superficie Herce 1999 Per questo non deve sorprendere che molte compagnie ferroviarie riconoscendo il valore di questa risorsa stiano espandendosi e migliorando la propria rete e le infrastrutture ad essa connesse Tra queste vi sicuramente la compagnia pubblica
49. cittadino medio ed un GIS possono assolvere al compito di indicare il percorso migliore e di quali mezzi servirsi Basti pensare alla capacit dei software GIS di usare algoritmi di ottimizzazione del percorso in termini di lunghezza tempo di viaggio e numero di cambi di mezzo Oppure alle funzioni di indirizzamento geocoding che permettono all utente di inserire l indirizzo desiderato e di visualizzarlo su una mappa ai diversi livelli di zoom necessari Infine l utente stesso pu generare mappe tematiche che mostrino la posizione di attivit commerciali luoghi di interesse storico artistico musei stazioni strutture di accoglienza ecc Tutto ci realizzabile con la solita architettura a server centralizzato contenente i database necessari ed i clients distribuiti capillarmente sul territorio cittadino sottoforma di touch screens situati nei punti informativi Rutigliano 1999 Nelle figure 3 19 3 20 e 3 21 sono illustrate alcune schermate dell interfaccia utente del sistema informativo realizzato da ATAC nel 1999 presente in Internet al sito http infopoint atac roma it Fermarsi a questo livello informativo sarebbe per alquanto limitante se non altro perch prescinde dalle condizioni di traffico e viabilit effettivamente presenti sul territorio Oggigiorno se si pensa alle molteplici concause che fanno variare il livello di congestione del traffico fornire un indicazione a priori sulla convenienza di un dato percorso ha b
50. con una precisione di circa 25 secondi La ScotRail ha quindi in programma di estendere l utilizzo di questo sistema che integra GPS e trasmissioni radio al campo del coordinamento dei trasporti e alla gestione delle infrastrutture ferroviarie Attualmente mancano i finanziamenti per poter montare ricevitori GPS su tutti i treni e per poter installare monitor in tutte le stazioni ma appena sar possibile la compagnia scozzese adotter il sistema gi testato Per ulteriori informazioni si veda Campbell 1998 in bibliografia 4 6 FS ed il progetto europeo Freight FreeWays treni merci sempre sotto controllo Il progetto in questione fu uno studio di fattibilit commissionato da un consorzio di compagnie ferroviarie europee nel 1998 Le prove ebbero esito positivo quindi il sistema avrebbe dovuto essere completato entro il 1999 ma vennero a mancare le condizioni finanziarie necessarie attualmente si attende l approvazione del piano finanziamenti da parte degli enti aderenti compresa l Unione Europea Per questo motivo vige tuttora una certa riservatezza da parte delle FS per cui non stato possibile consultare nessun tipo di documentazione scritta essendo quella esistente esclusivamente ad uso interno Si potuto per entrare in contatto con la societ di ingegneria che ha realizzato il software applicativo e la rete di comunicazioni necessaria all esperimento la SRD ISP di Roma La stessa societ ha anche contribuito all
51. conservazione e di manutenzione delle opere e ad eventuali immagini fotografiche filmati disegni CAD L utente di un ufficio remoto addetto alla manutenzione in grado una volta ricevuto un ordine di lavoro di individuare facilmente attraverso il GIS tutte le informazioni correlate all oggetto dell intervento Pu quindi comunicarle alle squadre di campo e riportare immediatamente nel sistema le modifiche effettuate durante l intervento In questo modo si migliora il livello di automazione delle operazioni quotidiane delle squadre di campo e nel contempo si rendono disponibili in continuo gli aggiornamenti delle informazioni a tutti i dipartimenti Il gestore della programmazione degli interventi viene peraltro messo in grado di visualizzare la ripartizione geografica dei cantieri delle opere di ammodernamento e manutenzione e di richiamare le relative informazioni progettuali Interagendo con i dipartimenti addetti alla regolazione del traffico pu quindi programmare la manutenzione in relazione alle esigenze di linea Rilievo della geometria dei binari Le esigenze di sicurezza impongono agli enti gestori delle linee di monitorare periodicamente alcuni parametri relativi alla geometria dei binari raggio di curvatura profilo sopraelevazione deformazioni scartamento allineamento laterale carico di sopportazione velocit sopportate ecc Per effettuare questi rilievi vengono utilizzate delle motrici dotate di sensori e d
52. cui deve essere memorizzata la posizione dell autobus vengono programmati prima di iniziare il turno Come detto sopra possibile installare periferiche contapasseggeri che registrino gli output all interno della scatola nera I dati relativi ai flussi di passeggeri integrati con quelli di localizzazione delle fermate all interno di un turno macchina permettono la creazione di matrici origine destinazione delle aree servite indispensabili per una corretta pianificazione dei servizi offerti all utenza Infatti la conoscenza ed il controllo del flusso di utenza che si serve dei servizi giornalmente permetterebbero di apportare i correttivi necessari ai programmi di esercizio secondo le reali necessit Da segnalare infine che i dati delle scatole nere e delle relative periferiche possono essere memorizzate su dispositivi quali chip card dell autista al termine del suo turno di lavoro e successivamente scaricate sul PC sito nel deposito aziendale di pertinenza 30 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Tali registrazioni vengono poi trasmesse al server centrale ed analizzate con apposito software Sono in fase di studio alcuni sistemi di richiesta di priorit semaforica alle intersezioni dotate di semafori intelligenti ATM di Milano si gi mossa in questo senso La Compagnia dei trasporti pubblici di Helsinki nell ambito del progetto ENTIRE finanziato dalla Commissione Europea VII THE
53. da monitorare costituisce il collegamento tra le metodologie di raccolta dati tradizionali del settore ed i database standard di un GIS Infatti permette la georeferenziazione delle informazioni alfanumeriche descrittive contenute nella banca dati sulla cartografia numerica del GIS L operazione viene compiuta tramite algoritmi che riportano il sistema di riferimento delle progressive chilometriche tradizionalmente utilizzato per posizionare qualunque tipo di elemento lungo le strade nel sistema di coordinate cartografiche utilizzato dal GIS Alcuni esempi di estensioni a GIS commerciali appositamente realizzate RoadSIT della Siteco S r l di Bologna Bonini 1999 STONE della Spea Ingegneria di Roma 12 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Ascenzi Tanzi 1999 A L IC E della EL DA Ingegneria di Treviso Dovadola 1999 A livello commerciale troviamo Network Analyst estensione di ArcView e NetEngine entrambi della ESRI RoadSIT scorte MIEI E CORTEMAGGIORE uscta per Cortemaggiore preavviso di nierez A1 MIBO PIACENZ 1 dere precedenza 1 alim 150M 2 fine atorttada 1 Figura 2 2 Maschera di Access per l interrogazione del database e la gestione degli eventi del sistema RoadSit per la gestione dell Autostrada A21 Utilizzando un GIS con possibilit di segmentazione dinamica l utilit di questo ulteriore modulo verrebbe solo parzialmente a cadere infatti il SIS assolve anche il c
54. degli oggetti geografici ma 1 risultati di questa interrogazioni possono essere utilizzati in applicazioni cartografiche come di consueto nei GIS o in altre applicazioni che richiedano analisi spaziali ma non la produzione di cartografia MapObject e ArcView Internet Map Server risultano entrambi compatibili con il motore SDE che riuscendo a gestire grandissime quantit di informazioni in un unico database continuo ad accesso multiutente garantisce la miglior funzionalit ed efficienza per sistemi di questo tipo MapXsite un pacchetto di MapInfo che permette di aggiungere applicazioni interattive alle mappe sul Web Ad esempio gli utenti dopo aver inserito il loro indirizzo ricevono indicazioni sul negozio pi vicino e possono in seguito cliccando sul negozio stesso ricevere informazioni riguardo al numero di telefono ad offerte speciali ecc I benefici che questi sistemi di diffusione capillare delle informazioni in Internet possono apportare sono aumento delle vendite possibilit di acquisire informazioni o acquistare merci costantemente 365 giorni all anno ecc MapXsite compatibile con tutti i pi comuni web software server facilmente integrabile con questi e richiede ambiente Windows Generalmente questo pacchetto comprende 16 Appendice 1 O Mapping Engine il motore ActiveX di MapInfo che permette di creare mappe O US Streets un file che contiene tutte le strade degli Stati Uniti O Geocoding client and
55. dei locomotori Esistono alcuni tratti dove i satelliti non sono visibili per esempio in galleria o in ambiti urbani Quando la richiesta di aggiornamento dei dati avviene durante questi tratti il ricevitore GPS fornisce l ultima misura rilevata che viene immagazzinata in memoria RAM alla centrale di controllo il dato viene elaborato tenendo conto della velocit di marcia e delle massime velocit di tratta Si utilizza cio un ordinario sistema tacometrico di interpolazione con il vantaggio di non dover montare nessun apparato 50 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario aggiuntivo sulla motrice dato che la velocit viene rilevata direttamente dal ricevitore GPS ed inserita nel pacchetto di dati inviato alla centrale di controllo stato implementato anche un Internet Map Server che ha il compito di visualizzare le posizioni dei convogli nel World Wide Web in modo da distribuire il servizio capillarmente e a basso costo attraverso un interfaccia cartografica La cartografia utilizzata completamente vettoriale al fine di snellire il volume di dati da caricare nella pagina Web e quindi diminuire i tempi di refresh Per questo si scelto un IMS AutoDesk che consente la visualizzazione delle carte vettoriali direttamente sulla pagina html contrariamente ad altri prodotti in commercio che forniscono solo un immagine raster della mappa costruita nel GIS presente sul Se
56. dell interfaccia GIS da noi realizzata L architettura verr prima descritta in modo generale successivamente verranno illustrate le peculiarit di ogni sistema informativo in base allo scopo della sua applicazione Nel terzo paragrafo vengono descritte le particolarit dei sistemi informativi stradali mentre nei due successivi vengono illustrate le peculiarit dei GIS T per i servizi di trasporto pubblico con riferimento all individuazione del rapporto mobilit territorio Nel sesto paragrafo viene brevemente esaminata la situazione italiana Infine nel settimo vengono descritte le caratteristiche di un sistema informativo geografico per le ferrovie Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto 2 1 Introduzione L attivit di pianificazione dei sistemi di trasporto comprende sia la pianificazione urbana e quindi l organizzazione delle reti stradali e l analisi del rapporto mobilit territorio sia la pianificazione dei sistemi di trasporto pubblico e l analisi di domanda e offerta sul territorio nel tentativo di migliorare il servizio per far fronte ai problemi di congestione e inquinamento Il volume di traffico veicolare soprattutto nelle citt europee in continua espansione si calcolato che nel Regno Unito raddoppier entro il 2020 Ott 1999 Gli addetti alla pianificazione urbana hanno compreso che la soluzione del problema non quella di continuare a costruire nuove strade senza tene
57. di mantenimento della sicurezza e della privacy Luis Perez comunicazione personale 1999 A titolo di esempio riportiamo il progetto per la Questura di Torino dove la radiolocalizzazione delle volanti effettuata via radio sfruttando gli apparati sicuri OTE esistenti sulle Marea che la FIAT ha progettato appositamente per il Ministero dell Interno Tale metodologia verr estesa alle Questure di altre citt ove sia disponibile una copertura radio adeguata I Sistemi di trunking hanno come condizione fortemente limitante l ampiezza del territorio inoltre hanno un elevato canone di noleggio dei canali dedicati L uso della rete GSM commerciale dove esiste copertura adeguata risulta ottimo ma presuppone elevati costi di trasmissione di ogni singolo messaggio stanno scendendo quelli dei messaggi SMS In generale la scelta del canale GSM consente di garantire agli utilizzatori del sistema una copertura completa del territorio sia nazionale che europeo ed un miglioramento costante del servizio per il futuro WAP Infine per applicazioni che richiedono il monitoraggio di veicoli su scala mondiale o nei paesi dove non esiste rete telefonica GSM si deve ricorrere all uso di satelliti geostazionari come Immarsat OrbComm Iridium GlobalStar e l italiano GeoComm della Telespazio Il principale difetto sta negli elevati costi di affitto del canale seguito dalla lentezza di trasmissione Hafberg 1995 Beckert 1999 Un vantaggio invece
58. di trasporti pubblici rappresentano potenziali utilizzatori dei GIS a causa della valenza territoriale che caratterizza le loro attivit di pianificazione e gestione Sono peraltro evidenti i vantaggi che possono derivare Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto dall utilizzazione dei GIS per i servizi sanitari gestione delle chiamate di emergenza e programmazione dei percorsi relativi ai mezzi di soccorso come illustrato nel capitolo 3 e per la pianificazione degli spostamenti delle vetture della nettezza urbana La nostra applicazione stata realizzata per un unico utente le Ferrovie Nord Milano ma ci sembra opportuno evidenziare tutte le potenzialit di uno strumento GIS comprese quelle di condivisione della base informativa in vista di eventuali ampliamenti ed estensioni future Ad esempio una compagnia ferroviaria trarrebbe giovamento nell utilizzare una base di dati comune all ambiente gestionale ERP SAP e a quello tecnico ingegneristico CAD Si pensi per esempio alla possibilit di rapido aggiornamento delle informazioni rilevate sul campo per la programmazione della manutenzione Un GIS in grado di interfacciarsi con entrambi gli ambienti consentendo l integrazione tra la cartografia gli schemi della rete i disegni progettuali e la gestione degli ordini di lavoro del magazzino delle risorse umane e della manutenzione A causa della quantit di livelli di utenza e di sottosistemi che inter
59. di uso comune nel campo dei GIS http www esri com library userconf proc95 prochome html ESRI International User Conference May 22 26 1995 http www esri com library userconf europroc96 WELCOME HTM ESRI European User Conference October 2 4 1996 http www esri com library userconf proc96 WELCOME HTM ESRI International User Conference May 20 24 1996 http www esri com library userconf europroc97 index html ESRI European User Conference September 29 October 1 1997 http www esri com library userconf proc97 home htm ESRI International User Conference July 8 11 1997 http www esri com library userconf proc98 home htm ESRI International User Conference July 27 31 1998 http www esri com library userconf europroc98 home htm 1998 ESRI European User Conference October 7 9 1998 Florence Italy http www esri com library userconf proc99 home htm ESRI International User Conference 1999 Appendice 4 http www esri it Sito della filiale italiana della ESRI Non tutto il materiale tradotto in italiano molti riferimenti sono link alle pagine della compagnia madre americana www ferrovienord it Pagine Web delle Ferrovie Nord Milano http www fgc catalunya net esp Sito della compagnia FGC Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya http www gfocus com Casa sviluppatrice di sofware di gestione flotte e di moltre altre applicazioni che sfrutttano l integrazione delle tecnologie GPS e
60. diversi formati e tra quelli vettoriali troviamo gli Shapefile SHP i coverages di ArcInfo e gli ESRI Spatial Database Engine SDE i disegni CAD DWG e DXF e trai raster i pi comuni si possono trattare i Tag Image File TIFF le bitmap di Windows BMP e molti altri meno noti questi file di immagini per essere correttamente collocati come cartografia di sfondo sulla quale vengono sovrapposti i layer vettoriali hanno bisogno di essere georeferenziati Ad ogni immagine in formato raster pu corrispondere un file di estensione chiamata World file extensions ad esempio TFW o BPW rispettivamente per i file TIFF e bitmap contenente le coordinate nel sistema di riferimento scelto esempio UTM West ED50 ecc dei suoi quattro vertici eseguire le funzioni di zoom panning individuazione di oggetti e consultazione degli attributi sulle mappe tematiche visualizzare informazioni attraverso etichette simboli graduati classificazioni ecc consultare database relazionali SQL effettuare analisi spaziali e query aggiornare molto rapidamente un layer chiamato tracking layer che rappresenta dati che variano rapidamente nel tempo senza ridisegnare tutte le mappe Questa possibilit permette di utilizzare dati provenienti da sistemi di posizionamento satellitare GPS realizzare analisi di ricerca indirizzi geocoding fornire funzionalit GIS al Web L estensione di MapObject chiamata MapObject Internet Map Server
61. e data ed ora della rilevazione e codice identificativo del veicolo aziendale 29 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto e numero di matricola dell autista stato meccanico del mezzo valutato da appositi sensori secondo opportuni parametri e stato di carico del veicolo valutato da un sistema contapasseggeri e dalle periferiche obliteratrici stato diapertura delle porte Tali dati vengono quindi inviati tramite la rete di comunicazioni alla centrale di controllo visualizzati sulle opportune cartografie ed importati nei database del GIS Le modalit con cui si pu entrare in possesso dei dati della scatola nera sono di due tipi e Modalit in linea Il capo movimento al centro di controllo pu per esigenze di servizio visualizzare in tempo reale la posizione di un veicolo e le informazioni necessarie digitando all interno di una maschera di data entry il codice aziendale del mezzo o dell autista e Modalit di post processing Nella memoria della scatola nera vengono immagazzinate in modo automatico e ad istanti temporali o posizioni prefissate le coordinate del mezzo e le altre informazioni associate Questi dati vengono poi trasmessi alla centrale di controllo tutte le notti attraverso una rete aziendale In questo modo possibile visualizzare le posizioni pi significative di un veicolo ed il relativo stato di salute all interno di un turno macchina Gli istanti e le localit in
62. e non ricevute da GPS vengono segnalate a video con modalit differenti per evitare errori di interpretazione da parte degli operatori vedi figura 6 7 Le ipotesi fatte per l estrapolazione della posizione in funzione della velocit potrebbero essere applicate anche per la previsione dell orario di arrivo in caso di ritardo Noti lo spazio da percorrere per giungere in stazione e la velocit del convoglio risulta semplice ricavare l orario previsto di arrivo In realt per questo tipo di previsione si potrebbero fare ipotesi meno banali e semplificative si 20 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago potrebbe infatti supporre che la velocit del treno non sia costante e pari alla velocit istantanea del passo precedente ma sia variabile in modo conforme al diagramma di trazione oppure che sia costante ma pari alla velocit media di tratta oppure si potrebbe implementare un modello ARMA per la velocit L ipotesi fatta per determinare la posizione del treno in caso di mancata ricezione del segnale risulta essere semplice ma comunque efficace a Infotreno 1 0 FNM AYL Control Center _ Dfx esa of pe si Ir aa els a 2 lt B lt Nome Stazioni gt Cerca Comune b Cerca Stazione KMP Ap Traccia Oraria Vai a KMP Segui treno pun cn f Po Treno Visualizzato e ET 19 9A N Ge Dode mil Ritardo R
63. geoide Le due superfici distano di una quantit N mostrata in figura 1 6 denominata ondulazione del geoide quantit che viene stimata su scala globale e poi raffinata su 18 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare scala locale cos che esiste un incertezza che dipende dalla bont dei modelli locali disponibili Superficie fisica GEODE h ELLISSOIDE WGS84 Figura 1 6 In figura N corrisponde all ondulazione del geoide che varia da zona a zona H la quota ortometrica del punto riferita al geoide e h la quota ellissoidica del punto Una volta ottenute le coordinate spaziali locali rispetto all ellissoide locale X Y Z il passaggio alle coordinate cartografiche dipende solo dalla proiezione cartografica scelta La cartografia ha infatti lo scopo di rappresentare sul piano zone e punti della superficie effettiva riportati sull ellissoide Si stabilisce quindi una corrispondenza biunivoca tra ogni punto dell ellissoide ed il piano mediante relazioni analitiche espresse dalle equazioni della carta Durante il processo di proiezione dei dati tridimensionali su carta vengono introdotti degli errori ed anche con proiezioni molto accurate si introducono distorsioni di almeno una delle caratteristiche geografiche forma area direzione distanza Ne consegue che non esiste una proiezione preferibile in assoluto a tutte le altre la scelta dipende dall uso a cui destinata la car
64. in 1 Appendice 3 APPENDICE 3 Questa appendice presenta una descrizione tecnica delle principali procedure del programma realizzato per le FNM Particolare attenzione viene dedicata ai diagrammi di flusso dei dati DFD modello che illustra attraverso una semplice rappresentazione grafica le modalit con cui le procedure si passano le informazioni e agli algoritmi implementati per le applicazioni specifiche del GIS nel settore del trasporto su rotaia Qui di seguito riportiamo l indice delle forme grafiche utilizzate nei DFD Indice delle forme grafiche Procedure che ricevono o restituiscono dati alla procedura descritta Procedure Dati visibili da tutte le procedure Database o file Periferica dati in uscita Periferiche dati in ingresso Flusso di dati p Il simbolo di procedura o funzione indica un operazione applicata ai dati forniti in ingresso e che produce dati in uscita Il flusso di dati rappresentato graficamente da una freccia rappresenta dati che fluiscono all interno di un sistema da una procedura all altra Simboli di ingresso rappresentano una sorgente di informazioni Simboli di uscita rappresentano il meccanismo con cui il sistema fornisce indicazioni all esterno Simboli di archivio rappresentano un meccanismo mediante il quale il sistema memorizza informazioni Appendice 3 La principale procedura del programma Timer 1 che permette di simulare la ricezione dei dati GPS
65. informazioni permette una lettura immediata dei dati di tipo aggregata o sintetica alle informazioni disaggregate e a quelle di maggiore dettaglio si perviene direttamente approfondendo la richiesta sulle voci di interesse passando cos dal generale al particolare L interfaccia GIS permette di accedere alle informazioni grafiche e testuali relative alla struttura e alle caratteristiche del sistema di trasporto sia selezionando graficamente oggetti sia interrogando direttamente i database anche mediante l uso di maschere che non richiedono la conoscenza del linguaggio SQL Il punto di partenza per la generazione della cartografia solitamente un grafo pi o meno dettagliato in formato vettoriale comprendente oltre la geometria e la topologia della rete anche degli attributi alfanumerici Successivamente si possono sovrapporre molti tipi di layer la cui utilit dipende dalle caratteristiche dello studio che si sta effettuando tipicamente si aggiungono una cartografia raster di sfondo a diverse scale arricchita con un forte contenuto iconografico e diversi poligoni raffiguranti quartieri isolati aree verdi aree pedonali aree a forte urbanizzazione ecc Una volta implementato un database cartografico per il quale sia garantito l aggiornamento continuo il Sistema Informativo Geografico potenzialmente condivisibile da pi soggetti che operano nell ambito territoriale considerato Comuni Regioni ed altre societ concessionarie
66. inoltre che qualora si dovesse inserire la posizione dettagliata di tutte le infrastrutture ferroviarie nonch la suddivisione in tratte di blocco automatico le distanze sarebbero perfettamente reali e quindi le proporzioni verrebbero rispettate 6 8 2 I dati GPS Non disponendo di un ricevitore GPS atto ad effettuare prove sul campo le serie di dati GPS relative alla simulazione effettuata sono state generate sinteticamente partendo dall orario ufficiale fornitoci gentilmente dalle FNM Abbiamo cio preso in considerazione le velocit medie di tratta e l orario d arrivo partenza e transito nelle stazioni e perturbato le corrispondenti posizioni sulla linea con un errore casuale di 10 m Tale errore corrisponde alla precisione di posizionamento fornita il 95 delle volte dal ricevitore GPS scelto Da rilevare che i dati in uscita dal ricevitore GPS si presentano sottoforma di un file di testo ASCII in formato NMEA contenente orario di rilevazione coordinate X Y Z nel sistema di riferimento WGS84 velocit angolo di marcia rispetto al Nord numero di satelliti visibili e indice di geometria PDOP I file di 47 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago testo che arrivano in input al GIS invece contengono il codice identificativo del treno l orario della rilevazione e le coordinate X Y nel sistema di riferimento UTM Ci implica l ipotesi che il firmware del control
67. l ora di ricezione ad esse associata Confrontando via software le informazioni di ora e posizione con la tabella di marcia teorica possibile conoscere in tempo reale ritardi o anticipi Questo permette agli operatori di centrale di consigliare ai conducenti e ai capistazione il tipo di misure da adottare e di effettuare delle previsioni sull orario di arrivo del treno Alla centrale operativa possono essere archiviate le informazioni relative alla marcia di ciascun treno in particolare la posizione sulla linea e la velocit Questo servizio viene solitamente chiamato di scatola nera Dall analisi dei file storici si pu risalire alle cause degli incidenti ed effettuare considerazioni sulla frequenza dei guasti mettendoli in relazione ai tratti di linea in cui si verificano Il sistema di ripetizione in macchina dei segnali fissi per mezzo della lettura delle correnti codificate del circuito di binario si dimostrato troppo fragile In molte occasioni il conducente deve fare affidamento sulla sua conoscenza del tracciato e sulla sua esperienza Tutte le informazioni elaborate dal ricevitore GPS possono essere facilmente visualizzate su un monitor sistemato in cabina di comando Con un sistema informativo GPS GIS la posizione del treno viene automaticamente associata ad un punto chilometrico lungo la linea quindi rimane sempre sotto controllo la distanza tra due convogli Se due treni viaggiano troppo vicini in centrale p
68. l m e copre il 65 dell area Da qui vengono scambiati segnali sia con il CTC di Sant Boi che si trova ad una distanza di 45 Km sia con i due ripetitori locali di Cappellades e del Porto di Barcellona La necessit di un ponte radio con ripetitori locali nasce dalle peculiarit delle due zone quella tra Cappellades e Igualada presenta caratteri collinosi con rilievi che raggiungendo altezze di 400 m s l m bloccano i segnali radio tra i treni ed il ripetitore principale La zona del porto invece soggetta ad un traffico di telecomunicazioni talmente intenso e caotico da richiedere un ripetitore dedicato La rete descritta in grado di sopportare trasmissioni di dati ma anche di voce per questo venne previsto il suo utilizzo per permettere ai macchinisti di notificare eventuali situazioni di emergenza al CTC anche oralmente Nella figura 4 12 sono inoltre visibili i due nodi di Piera e del Porto dove i treni devono lasciare la precedenza ad altri veicoli I segnali di stato di questi incroci sono controllati elettronicamente dal CTC in base alla posizione indicata dal GPS 4 2 4 3 Il Controllo del Traffico Centralizzato CTC Il centro di controllo di Sant Boi ha funzioni pienamente operative macchinisti capitreno e capistazione devono conformare le loro azioni alle disposizioni date dagli operatori che ivi lavorano Per questo il personale del CTC deve disporre di strumentazione adeguata ed essere messo in condizioni di prend
69. le stesse modalit In questa mappa per non risulta visibile la cartografia in formato raster DS Pirs 4 Figura 6 14 Layer in formato raster della CTR 1 10000 A sinistra il fattore di zoom di 20 1 mentre a destra superiore 28 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago 6 5 8 I vantaggi Il nostro GIS ha lo scopo di elaborare le informazioni relative ai treni di visualizzarle con riferimento territoriale in modo da renderle facilmente comprensibili e di distribuirle sia ai passeggeri che agli addetti delle FNM Qui di seguito riportiamo i vantaggi che le FNM avrebbero nell utilizzare il sistema AVL e Con l attuale sistema di blocco automatico la posizione di ciascun locomotore viene associata ad una tratta lunga anche 2 Km Un moderno ricevitore GPS garantisce invece per il 95 del tempo un errore sul calcolo della posizione del locomotore di poche decine di metri Nel caso di un guasto improvviso la conoscenza pressoch esatta della posizione in cui il treno si fermato e del codice identificativo permette al dirigente di centrale di prendere pi velocemente i provvedimenti del caso Le mappe in formato raster permettono di effettuare analisi di accessibilit ai binari e in caso di incidente o guasto in centrale operativa si pu valutare a quale stazione di soccorso rivolgersi attraverso alcuni layer che contengono informazioni ausiliarie pos
70. nata negli ultimi anni Tuttavia in Europa il trasporto merci si svolge ancora prevalentemente con automezzi pesanti essendo questa forma preferibile a livello economico e logistico La continua necessit di competere con le altre modalit di trasporto sta portando le compagnie ferroviarie a migliorare i propri servizi ed ottimizzare la gestione dell intero ciclo di vita delle infrastrutture Il miglioramento del servizio implica la predisposizione di modelli di offerta adeguati a soddisfare la crescente domanda di mobilit interpretandone le dinamiche l articolazione spaziale e le interazioni territorio Un altro aspetto essenziale perch il servizio pubblico acquisti caratteristiche di efficienza efficacia l ottimizzazione della gestione Prima di poter applicare modelli logistici occorre per creare un sistema capace di monitorare i convogli in viaggio con livelli di precisione e frequenza che consentano elevati standard di sicurezza e di visualizzare manipolare e distribuire facilmente tutte le informazioni In Europa la sensibilit alle questioni ambientali maturata pian piano fin ad avere oggi importante rilievo nelle politiche nazionali Anche per questo stata scelta la ferrovia come mezzo per combattere la congestione e l impatto ambientale degli autoveicoli e di tutti i mezzi a benzina e diesel Il tracciato ferroviario richiede solo un terzo dello spazio necessario per un autostrada Fevang 98 e generalmente esi
71. neei a E E E alain 9 LL41 Efronisistematici ionici 10 BLA ErrorlL accidentali tic ccnl ac a 11 1 1 4 3 La configurazione geometrica del sistema satellitare i 12 1 2 Tipi di ticevitori GPSr rare nora RI TR 13 1 3 Posizionamento relativo cinematico il DGPS s seesseosseseseseoesooesooesesssesssoesseseoeseoesooesossoossesssesssese 14 1 3 1 Componenti hardware del DGPS 15 1 4 La georeferenziazione mrrsrrrrerrrerererese rece ceca eee ee nece zena nen ee en iiias anen eci neceneone 16 1 5 Uso combinato di GPS e GLONASS seseseccssossssescsosocsossesesecosecsosseossecossosossesesosocoossesssesoseesossesssesos 21 1 6 Galileo verso un Sistema di posizionamento europeo ssrrrrrrrrrrereneree errare eeeeeeee sese ze cezionenne 23 25 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto GIS PER LA PIANIFICAZIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTO I campi di applicazione dei sistemi informativi geografici sono ormai innumerevoli alcuni di essi sono riportati nell appendice 1 insieme ad una descrizione delle caratteristiche generali dei GIS Tradizionalmente nel campo dei sistemi di trasporto vengono utilizzati in fase di pianificazione e prendono il nome di GIS T Questo capitolo dedicato ai GIS T in quanto sebbene la nostra applicazione nel campo ferroviario non tratti l aspetto pianificatorio ci pare opportuno illustrarne le potenzialit in previsione di
72. non sia stata ricevuta correttamente pallino lilla 13 Appendice 3 L algoritmo fa comparire nelle apposite caselle i dati riferiti al treno codice chilometro progressivo posizione attraverso le coordinate X Y la velocit e il ritardo Nel quadro sinottico l algoritmo distingue il simbolo da associare al treno a seconda che questo sia in linea quadrato nero in stazione treno rosso o quando il segnale GPS non stato ricevuto correttamente quadrato lilla Il DFD Prende la matrice visualizza e quindi codice Prende dalla procedura Timer 1 identificativo del treno posizione attraverso le il contatore i coordinate X Y la velocit il chilometro progressivo ed i due indicatori che segnalano se il treno in stazione oppure i linea e se la ricezione del segnale e avvenuta correttamente Restituisce sulle tre mappe gli eventi i simboli indicanti i treni in viaggio 14 Appendice 3 Procedura Traccia oraria Questa procedura si attiva se l utente selezione il bottone Traccia Oraria e permette di visualizzare in tempo reale il diagramma di traccia oraria di un terno La finestra mostra anche il diagramma di traccia oraria teorico ed esegue un confronto tra i due in modo da poter determinare in tempo reale eventuali ritardi L algoritmo assegna ad X il valore del tempo letto dal file GPS e ad Y il valore del chilometro progressivo del treno memorizzato in matrice treni Quindi passo passo diseg
73. oraria dalle compagnie ferroviarie pertinenti al percorso Le societ di trasporto pagando un canone possono seguire via Internet lo stato di avanzamento dei convogli e di conseguenza programmare le operazioni di carico e scarico il riempimento dei magazzini e la disponibilit di altri mezzi nei nodi 48 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario di scambio intermodale Il grande valore aggiunto della possibilit di monitorare i convogli in tempo reale sta nelle conseguenti decisioni che si possono prendere in merito al destino di merci avariabili difficilmente stoccabili pericolose o soggette a urgenza di recapito 4 6 2 Caratteristiche del sistema Come gi discusso nel precedente 4 2 i sistemi di posizionamento che lavorano accoppiati con una centrale operativa che dirige il traffico sono formati da tre principali componenti il ricevitore GPS e gli strumenti di trasmissione di bordo la rete di comunicazioni tra le unit mobili ed il centro di controllo GSM radio o satellitare ed il software di gestione flotte Lo studio di fattibilit del progetto in territorio italiano venne condotto tra la fine del 1998 e l inizio del 1999 dalla societ di ingegneria SRD ISP di Roma Le prove vennero effettuate su due motrici una adibita al trasporto merci sul tragitto Genova Roma e l altra quella di un pendolino ETR 450 sul tratto Milano Roma Napoli Il r
74. posizione del treno in definitiva lo scopo del progetto La compagnia scozzese non si accontenta di segnalare ai passeggeri che il convoglio ha lasciato la stazione con cinque minuti di ritardo ma fornisce indicazioni su quanto tempo manca all arrivo del treno durante il tragitto infatti quest ultimo potrebbe recuperare parte del ritardo o incrementarlo ulteriormente Saper determinare questo tempo risulta essere abbastanza complicato il convoglio infatti deve rispettare limiti di velocit indicazioni fornite dai semafori deve fermarsi nelle stazioni ecc Tutti questi vincoli complicano il calcolo Esistono anche problemi tecnici come l attraversamento di gallerie la pi lunga 876 m impedisce di registrare il segnale GPS nel periodo di percorrenza del tunnel e poich il convoglio invia i dati ogni 2 minuti pu accadere che il treno percorra 6 8 miglia senza che nessun segnale 45 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario arrivi al centro di controllo Questo problema potrebbe essere risolto adottando in futuro una frequenza di ricezione dei dati pi elevata Questo permetterebbe alla ScotRail di prevedere l arrivo del treno con un errore di circa 15 20 secondi La compagnia ha monitorato i treni per una settimana e a parte alcuni problemi nella trasmissione dei dati facilmente risolvibili riuscita a stimare il tempo mancante all arrivo in stazione
75. processi di comunicazione supportando diversi protocolli GSM trunking radio UHF VHF e satellitari e gestione della messaggistica centrale conducente tramite invio di messaggi di testo o vocali ad uno o pi veicoli Altre funzionalit possono essere aggiunte a seconda del tipo di flotta che si vuole amministrare ad esempio interrogazione di database di orari teorici generazione di grafici e tabelle orarie in tempo reale conservazione dei dati in file storici trattazione di messaggi di allarme e di errore del sistema etc 12 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto g 2 122226 PM Restivo the lost vaticle info Wap Height idm O n DEME N 1250408 Coedo 4 Figura 3 14 Due schermate di interfaccia GIS per la visualizzazione della posizione dei veicoli in ambiente urbano Da rilevare che per posizionare i veicoli sulle mappe una volta che il pacchetto di dati del polling giunge alla centrale il software deve effettuare una serie di conversioni di coordinate tra diversi sistemi di riferimento dal sistema WGS 84 World Geodetic System of 1984 usato dal GPS si passa al grigliato UTM Universal Transverse Mercator proiezione cartografica utilizzata per la cartografia di sfondo infine al sistema di riferimento sullo schermo in pixel In questa fase la posizione espressa in coordinate geografiche viene ricalcolata ed interpolata in base alla cartografia digitale L operazione detta di m
76. riferiti ai treni All interno di Timer 1 sono state implementate altre procedure per la correzione l estrapolazione il controllo la visualizzazione dei dati Timer 1 prcedura che permette di simulare la ricezione in tempo reale dei dati riferiti ai treni in movimento e provenienti dai ricevitori GPS Interpola procedura che permette di gestire casi di mancata ricezione del segnale GPS Segmento pi vicino e Punto reale procedure che permettono di riportare la posizione fornita dai GPS sul ferroviario map tracciato matching Metti in stazione treno in partenza e quadro sinottico procedure che permettono di distinguere i treni in partenza quelli in stazione e quelli in viaggio lungo il percorso in modo da poterli visualizzare attraverso icone differenti Velocit procedura che consente di controllare la velocit del treno in tempo reale confrontando la velocit di crociera dal treno con il limite di velocit consentito Visualizza procedure che permette di visualizzare sulle tre mappe i treni in movimento Appendice 3 Archivio Gi Quadrosinottico Segmento pi vicini e punto reale Metti in stazione Variabili visibili da tutte a le procedure Archivio ess pe TrenoInPartenza Qui vogliamo ricordare che la procedura Traccia Oraria che nel capitolo 6 stata descritta contemporaneamente alle procedure per
77. scozzese convinta di poter riportare le ferrovie ai primi posti nella classifica dei mezzi di trasporto pi utilizzati fornendo ai passeggeri informazioni utili e facilmente comprensibili Gli utenti infatti devono essere in grado di comprendere le varie opzioni delle diverse tariffe e abbonamenti di sapere quando arriver il prossimo treno di poter capire i sistemi di coincidenze ecc Per questo su quattro dei trentasei treni che operano tra Glasgow ed Edimburgo sono stati montati dei radio modem e dei ricevitori GPS a cinque canali con le rispettive antenne L installazione costata 2000 dollari per ogni locomotiva ma prossimamente la compagnia pensa di poter ridurre l investimento installando le apparecchiature durante la fase di manutenzione dei treni Il centro di controllo riceve i dati di posizione delle singole unit una volta ogni due minuti attraverso la rete di trasmissione radio nazionale National Radio Network NRN I ricevitori GPS inviano le informazioni a un trasmettitore che opera indipendentemente dai sistemi radio standard usati dai macchinisti in cabina in modo da evitare pericolose interferenze I dati inviati dal radio modem montato a bordo del treno arrivano nelle stazioni base NRN situate nel centro della Scozia quindi vengono rinviati al centro di controllo situato a Glasgow dove vengono processati da un GIS Dopo aver convertito latitudine e longitudine in coordinate x y il mainframe computer divulga le
78. segnali in macchina illustrati pi avanti di garantire un elevato livello di sicurezza rispetto ad eventuali indebite alimentazioni dei circuiti di binario essendo estremamente improbabile che la corrente disturbante sia pure codificata e di trasmettere sul binario stesso dall estremo di alimentazione a quello di ricezione le informazioni corrispondenti ai quattro possibili codici pi l informazione di assenza di codice Le informazioni trasmesse lungo i binari per mezzo delle correnti codificate possono essere utilizzate dai mezzi di trazione purch questi siano dotati di una apposita apparecchiatura Quest ultima comprende essenzialmente figura 5 5 e complesso di captazione e decodificazione e complesso logico di elaborazione e complesso pneumatico e pulsantiera e ripetitori ottici ed acustici nelle due cabine e complesso di alimentazione Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM COMPLESSO LOGICO Figura 5 5 Apparecchiatura per la lettura delle correnti codificate Con il sistema di BA la posizione di ciascuna unit mobile viene associata ad un tratto di binari lungo anche 2 Km ma all interno di tale tratta non esistono informazioni sulla posizione del convoglio 5 3 Sistemi di comunicazione treno terra e terra treno delle FNM La comunicazione tra la centrale operativa ed i posti periferici per la trasmissione dei comandi a distanza viene assicurata da un se
79. server che comprende tutte le funzionalit di geocoding O Java applet che consente di sviluppare funzionalit per creare interazioni pi dinamiche con le mappe O Publisher che permette la pubblicazione guidata di mappe in Internet O Application Server che gestisce l interazione tra il server e il cliente O Session manager che permette di distribuire le applicazioni tra i diversi utenti O Sample Projects degli esempi consultabili copiabili e riutilizzabili GeoMedia Web Map una tecnologia compatibile con Windows e con tutti i Web browser standard che permette di combinare e di distribuire GIS in Internet E un prodotto che pubblica mappe in formato vettoriale sul Web collegando fra loro diversi database Gli utenti per non possono modificare i dati che risultano protetti in un ambiente di sola lettura GeoMedia Web Entreprise costruisce su queste mappe vettoriali analisi spaziali e consente agli utenti di interagire e di accedere alle informazioni geografiche Entrambi questi prodotti possono essere utilizzati con il linguaggi di programmazione standard Visual Basic Visual C PowerBuilder e Delphi 1 5 Parametri di qualit Per poter confrontare fra loro diversi sistemi informativi risulta essenziale introdurre alcuni parametri di qualit Per caratterizzare la qualit globale ossia dell intero prodotto si considerano i seguenti indicatori e l esaustivit che misura la mancanza o l eccesso di
80. un radiomodem per le correzioni differenziali A destra un radiomodem della Ashtec da collegare poi con il ricevitore GPS 9x13x5 cm Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Figura 3 4 A sinistra una piattaforma inerziale da veicolo leggero fino a 10 ton della Magneti Marelli che integra un odometro di precisione ed un giroscopio Nella parte destra della figura mostrato invece un giroscopio della Trimble to GPS receiver Heading EEEEE Input from Odometer Signal Input from Backup Signal Figura 3 5 Sistema di Dead Reckoning composto da giroscopio heading sensor odometro e indicatore del verso di marcia backup signal Quest ultimo serve per sapere se il dato odometrico contachilometri riferito alla marcia avanti o indietro In genere l uso integrato di questi tre sistemi fornisce un posizionamento abbastanza accurato per le applicazioni di gestione flotte Tuttavia per completezza segnaliamo l esistenza di altri metodi per il posizionamento utilizzati prima dell avvento e della diffusione del GPS specialmente per quanto riguarda i mezzi di trasporto pubblici che seguono percorsi ricorrenti vincolati alle linee di servizio o addirittura alla presenza di rotaie e di cavi elettrici per l alimentazione tram treni filobus Un metodo in uso nel campo ferroviario trattato nel capitolo 5 mentre per quanto riguarda le tecniche utilizzate per mezzi urbani di linea citiamo le boe o
81. una panoramica dei settori applicativi pi comuni che traggono vantaggio da un sistema di AVL Ricordiamo inoltre che per la maggior parte dei casi il software di gestione flotte ed in generale l attivit di localizzazione dei veicoli solo una componente del sistema modulare pi ampio e tipico di ogni settore applicativo Ad esempio l AVL per una ditta di autotrasporti va accoppiato al software di gestione della logistica e delle operazioni di magazzino Per un servizio di spedizioni l AVL la base per calcolare i tempi di consegna e ritiro dei pacchi si interfaccia con il sistema di prenotazione da parte dei clienti call center o via WWW e con le periferiche di firma 21 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto elettronica per avvenuta ricezione del collo da parte del destinatario Serve inoltre per controllare gli autisti e per conferire affidabilit al servizio In generale l uso degli AVL si diffuso nei seguenti campi e servizi di Pubblica Sicurezza e di risposta alle Emergenze Pubbliche sul territorio Ambulanze Vigili del Fuoco Polizia Carabinieri soccorso marino e terrestre in genere e autotrasportatori veicoli pesanti adibiti al trasporto di merci monitoraggio di casse frigorifere e container e aziende di trasporto pubblico urbano e extraurbano e monitoraggio di treni e sistemi informativi all utenza a bordo e nelle stazioni e compagnie di spedizioni e flotte di radiotaxi invi
82. uso degli AVL per il trasporto pubblico introduce alcuni ampliamenti all architettura base sopra illustrata che opportuno citare poich proprio questi costituiscono il valore aggiunto in grado di elevare la qualit e l efficienza del servizio offerto dalle aziende In particolare si possono individuare due prospettive di completamento dei normali AVL la distribuzione all utenza dell informazione ricevuta in continuo dalla centrale di controllo si veda la componente 4 di figura 3 1 e l arricchimento del Sistema informativo di bordo Nel seguente paragrafo particolare attenzione dedicata alla descrizione dei sistemi informativi all utenza in quanto 23 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto costituiscono lo scopo principale dell interfaccia GIS da noi implementata distribuibile in maniera diffusa via Internet e Intranet Tra i principali servizi innovativi che traggono giovamento dai sistemi di AVL segnaliamo i cosiddetti servizi flessibili la gestione delle emergenze in linea e il monitoraggio dei veicoli tramite scatola nera 3 3 1 Sistemi informativi per Putenza Nelle grandi metropoli la complessit della rete di trasporto pubblico urbano l elevato numero di linee e la molteplicit di tipologie di mezzi disponibili fanno si che l utente medio si trovi disorientato nella scelta del percorso pi conveniente Un interfaccia utente abbastanza user friendly da poter essere utilizzata dal
83. utilizzando i quattro oscillatori montati a bordo di ogni satellite Il segmento di controllo composto da una Stazione di Controllo sita a Colorado Springs USA da cinque Stazioni di monitoraggio una a Colorado Springs le altre allocate lungo l equatore vedi figura 1 2 e da tre antenne terrestri che consentono la comunicazione con i satelliti Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare Colorado AScencion Springs Figura 1 2 Le stazioni di Controllo e Monitoraggio Le Stazioni di Monitoraggio ricevono in continuo segnali dai satelliti collezionano dati sulla posizione spaziale e sugli orologi di ogni satellite Effettuano misure metereologiche e inviano tutte le informazioni alla Stazione di Controllo Qui dall analisi di tutti i dati si ricavano le effemeridi trasmesse che consentono di prevedere la posizione del satellite nei futuri 15 minuti e i fattori correttivi degli orologi Questi ultimi infatti pur essendo molto precisi hanno delle leggere instabilit che causano piccoli ritardi Quindi i messaggi elaborati dalla Stazione di Controllo vengono trasmessi dalle antenne terrestri ai rispettivi satelliti i quali inviano un segnale di conferma ricezione dati attraverso il NAV msg Le istruzioni e i messaggi prodotti dalle elaborazioni della Stazione di Controllo andranno a costituire una parte essenziale del segnale inviato a terra dai satelliti Il segmento utente costituito da ricevitori dotati di ant
84. utilizzo di modelli per la previsione dell orario di arrivo segnaliamo che soltanto la compagnia canadese WCE non effettua alcun calcolo di questo tipo ma semplicemente adotta l ipotesi che ogni convoglio mantenga il ritardo accumulato senza possibilit di incrementarlo o diminuirlo Per quanto riguarda il quinto indicatore la gestione in tempo reale del traffico spiccano la compagnia statunitense e quella catalana La prima si occupa di trasporto merci mentre la seconda si dedica anche al trasporto passeggeri Entrambe hanno il grande merito di aver proposto sistemi che permettano di prendere decisioni in tempo reale che si adattino alle condizioni del momento I sistemi informativi hanno il grande vantaggio di consentire analisi territoriali e di fornire una visione completa della situazione della flotta facilitando la capacit di intravedere soluzioni adeguate La FGC che ha effettivamente realizzato il progetto ha una flotta di 8 locomotori ma la gestione in tempo reale dei treni avviene soltanto a livello di un cancello La BN invece ha gestito in fase di prova 17 veicoli su un tratto di linea lungo 239 miglia Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario La compagnia FFW ha il merito di avere in progetto la gestione di una grande flotta a livello europeo ma soprattutto ha diffuso il GIS T realizzato in Internet Pensiamo che anche questo tipo di sviluppo e diffusione
85. viaggio La WCE ha calcolato che grazie al loro servizio le automobili in circolazione dovrebbero essere diminuite di circa 2 700 unit al giorno il che comporterebbe anche un miglioramento delle condizioni ambientali 4 3 1 Il GPS una buona soluzione Per soddisfare i pendolari i treni della compagnia WCE devono essere puntuali dieci volte al giorno cinque giorni alla settimana in tutte le otto stazioni in cui sostano Sulla stessa linea per transitano circa 60 treni merci al giorno che non sempre consentono ai treni passeggeri di arrivare in orario La WCE ha iniziato il servizio nel 1995 utilizzando il tracciato ferroviario di un altra compagnia canadese la Canadian Pacific 34 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Railway CPR La linea esistente infatti possedeva gi tutte le caratteristiche necessarie al transito pendolare quindi WCE e CPR si sono accordate in modo da usufruire entrambe del medesimo tracciato Talvolta i treni per trasporto merci della CPR trovandosi davanti ad un treno passeggeri ne causano un forte rallentamento I primi infatti viaggiano ad una velocit inferiore di 20 km h rispetto ai secondi In questi casi risulta essenziale poter informare dell entit del ritardo gli utenti sia sui treni che nelle stazioni I ricevitori GPS oggi attivi sulle locomotive della WCE consentono il posizionamento del treno in tempo reale gar
86. 0 C a 70 C Consumo 1 8 W Voltaggio 5V DC 5 Velocit massima 1 000 nodi 1 850 km h Altitudine massima 60 000 piedi 18 000 m Tutti i ricevitori GG24 usano un unica antenna per ricevere i segnali sia GPS che GLONASS Il costo attuale di un apparecchio di questo tipo dell ordine dei 10 milioni di lire si pensi che il costo di un locomotore superiore ai 2 miliardi di lire Per quanto riguarda il trasmettitore radio esso dovr soddisfare i seguenti requisiti O dovr interfacciarsi con il ricevitore GPS mediante un collegamento diretto O dovr essere immune dagli eventuali disturbi elettromagnetici causati dalla linea d alimentazione e dalle scintillazioni provocate dalla perdita d aderenza del pantografo al cavo a dovr prelevare i dati dal GPS ed elaborarli adeguatamente per trasmetterli sul canale radiomobile Per rete di comunicazione si intende la struttura necessaria a raccogliere i dati inviati dai treni e convogliarli alla centrale di controllo La struttura della rete ovviamente molto variabile secondo il tipo di trasmissione e di radio frequenza utilizzata Per la progettazione di questa sezione si dovuto tenere conto dell orografia della linea ferroviaria e dell ubicazione del PCM Essa dovr soddisfare i seguenti requisiti e buona copertura radio del territorio Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago e probabilit d error
87. 1 6 5 5 Visualizzazione dei treni in movimento selle mappe ssrrrrerrrrerererecenro 23 6 5 6 Le funzionalit GIS cascella ia 25 6 5 7 T layerdelle Mappe sala ias babi basiese a aeree 27 e D OI A 1 mccain 29 6 6 Sistema informativo per Putente sooesssooesoosessoeessooessoesssoocessoesesosee 30 6 8 Reperimento dei dall sila 33 0 0 1 Cartografia dicitale s ici 33 6 8 2 dati Poor 47 CONCLUSIONI E PROSPPETTIVE BIBLIOGRAFIA APPENDICE Appendice 1 Guida ai GIS Appendice 2 Manuale utente di InfoTreno 1 0 Appendice 3 Manuale Tecnico di InfoTreno 1 0 Appendice 4 Bibliografia commentata Premessa PREMESSA Nel settore della gestione dei sistemi di trasporto nata da tempo l esigenza di controllare in tempo reale flotte di veicoli in modo da rendere il servizio pi efficiente Questa attivit necessita di strumenti di misura della posizione di ogni unit mobile di un sistema di elaborazione e visualizzazione delle informazioni relative alla localizzazione della flotta sul territorio e di una rete di comunicazione tra i due elementi Storicamente la diffusione di tecnologie sempre pi avanzate ha permesso di sviluppare diversi sistemi di posizionamento tra i quali citiamo le boe ottiche e a radiofrequenza che permettono di rilevare la posizione del veicolo quando questo passa nei punti di rilevamento dislocati lungo un percorso prestabilito Attualmente il sistema di gran lunga pi promettente per la g
88. 998 Una parte essenziale di questa realizzazione informatica costituita dalle applicazioni a supporto della gestione del ciclo di vita delle infrastrutture partendo dalla concezione pianificazione fino alla manutenzione passando attraverso le fasi di progettazione costruzione e gestione quotidiana In figura 2 14 mostrata una foto satellitare utilizzata come inquadramento territoriale delle linee di DB 42 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Figura 2 14 Cartografia di sfondo del DB GIS rilievo fotogrammetrico satellitare Un esempio interessante per le sue peculiarit il GIS implementato nel 1998 dalle ferrovie norvegesi NNRA Norwegian National Rail Administration al fine di monitorare gli impatti della ferrovia sul territorio e delle condizioni metereologiche sulla geometria dei binari e la sicurezza delle linee Fevang 1998 In particolare in Norvegia vi un forte impatto ambientale dovuto all attraversamento dei binari da parte di alci renne bovini orsi ed altri animali selvatici che durante il lungo periodo invernale sono attratte dal percorso delle linee sgombro di neve Il numero di animali che cadono vittime della collisione con un treno influenza le quote di caccia imposte dalle autorit statali per l anno seguente Risulta quindi importante poter visualizzare ed analizzare la distribuzione delle collisioni al fine di prendere le contromisure necessarie Questo compito
89. ALI 34 4 32 Componenti del sistema renali E aaa aaa 36 4 3 3 Conclusioni ua Ea LA blonde 39 4 4 Un sistema elettronico basato sul posizionamento satellitare per gestire il traffico sulla linea ferroviaria pi lunga degli Stati Uniti seerrrrericerereeerecee rese ereen ere eresie robs tosts enso eresie oses vss treasa 40 4 41 Profilo del sistemia ice aa aaa areata daria 41 4 42 E0 YAO a Re E E E o E A 42 4 5 Pu il GPS attirare utenti verso le ferrovie eesseescesseossesssecsoeesoesooecooesoessosssesssesseeseosesossooesosesesse 43 a A EA E AENA S it ie T AA 44 45 1 1 Mappa o orario previsto iaia lo ie ila le eat 45 4 52 Erorario previsto pas duna t iaia anelli fiale ladina line 45 4 6 FS ed il progetto europeo Freight FreeWays treni merci sempre sotto controllo 46 4 6 1 Obiettivo ito alain dose nach e a 47 4 6 2Caratteristiche del sistema civil el Ue ei 49 62 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 0 3Conelusionli 4 sronsilti iaia ilaele noli 51 4 7 Locomotiva 6724 dove sei sssesessoesssccesosecsssoossescoesesecesooeessoossesecssssecssooesessoosseseceseseessosssssoosssseessee 53 AT ODIN a n N N E E E N o ioic 55 4A T 2 Strategie di realizzazione rari 56 4 7 2 l Gomputeridi bordo OBC Lo ara LL 5 nile unoalatni 57 4 1 2 2 Centrale dicontrollo ananas ae LIA nai 59 4 7 2
90. ARES Il database consultabile sia dal convoglio che dalla centrale di controllo permette di associare alle informazioni sul treno posizione e velocit la struttura della linea in modo da poter controllare costantemente che in prossimit di elementi pericolosi l andatura del treno non sia eccessiva il macchinista pu sapere in anticipo che si sta avvicinando una curva e quindi controllare la sua velocit La maggior parte degli incidenti infatti dovuta ad eccessi di velocit quindi conoscere esattamente la posizione del convoglio rispetto alle infrastrutture e la topologia della rete pu aiutare gli addetti a prevedere pericoli imminenti La compagnia statunitense ha pensato di investire i propri capitali nel sistema ARES prevedendo costi di circa 350 milioni di dollari e avendo calcolato che esso render nei prossimi 15 anni tre dollari per ogni dollaro investito La compagnia inoltre si sempre distinta per l attitudine a sperimentare nuove tecnologie poco diffuse con ottimi risultati Per maggiori informazioni si consulti la bibliografia Gibbons 1990 4 5 Pu il GPS attirare utenti verso le ferrovie La compagnia inglese ScotRail dopo l eccellente prova ormai conclusa ha intenzione di installare sulle proprie locomotive ricevitori GPS e trasmettitori radio per poter fornire agli utenti un servizio pi efficiente Il primo tentativo europeo di rivitalizzare il trasporto su rotaia risale al 1997 quando la comp
91. ArcInfo Version 7 1 ARC NETWORK Mmodule atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Viene presentato un modello per i calcolo e l ottimizzazione dei di attesa dei mezzi pubblici alle fermate Vengono ottimizzati anche i tempi di viaggio il numero di coincidenze i tempi di cambio di mezzo I calcoli vengono effettuati con la definizione di una struttura di riferimento dinamico all interno della rete di trasporto che considera anche la dimensione temporale mediante il sofware GIS ArcInfo Interessanti sono gli pseudocodici riportanti le metodologie di calcolo implementabili in un qualunque linguaggio di programmazione Vladimiroff B 1998 IMS case study Environmental Data Viewer EDV atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI L obiettivo del progetto EDV quello di diffondere dati e mappe di ArcView in Internet Qui vengono illustrate le funzionalit GIS che vogliono essere messe a disposizione dell utente attraverso il Web Appendice 4 Von Rimscha S 1998 There Il be one along in a minute GIS Europe giugno L articolo descrive un sistema AVL per monitorare una flotta di autobus in UK Il sistema stato implementato per fornire informazioni in tempo reale ai viaggiatori Von Rimscha S 1998 Towards a frictionless future Gis Europe settembre L articolo descrive un GIS implementato in Germania per archiviare 1 dati riferiti alle infrastrutture ferroviarie in vista del prog
92. Da queste possono essere derivati molteplici indicatori d interesse tra i quali i rapporti a posti x Km veicolo efficienza a ricavi costi efficacia a utenti x Km posti x Km efficacia La funzione del GIS proprio quella di semplificare la procedura per l ottenimento degli indicatori sintetici a partire dalla banca dati costituita 2 5 2 Miglioramento del servizio di trasporto pubblico attraverso pianificazione e programmazione del sistema Una volta analizzati e definiti i processi pi strettamente conoscitivi ed integrato il database cartografico con le informazioni riguardanti tutti i sottosistemi possibile iniziare le fasi di pianificazione e di programmazione del servizio di trasporto Esistono dei modelli di pianificazione ad esempio Hyperplan utilizzato dall ATAC di Roma che possono utilizzare come ingressi le matrici O D e la struttura della rete I risultati forniti sono i flussi di traffico ripartiti per linea Successivamente sulla base dei flussi calcolati modelli di programmazione del servizio appositamente implementati a seconda della tipologia di azienda procedono 29 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto all assegnazione dei turni macchina dei turni uomo e degli orari di partenza rendendo possibile la formulazione delle tabelle di marcia In precedenza si sono pi volte citati i sottosistemi dedicati a specifiche aree aziendali di seguito viene pre
93. GIS in campo ferroviario ANALISI COMPARATA DI CINQUE APPLICAZIONI DELLE TECNOLOGIE GPS E GIS IN CAMPO FERROVIARIO 00 rrrrriiiiiieiiiiineeeeeeee 1 4 1 Metodologia di analisi e risultati srrrrrrrrrrreeree rece cere zizi ce eece rene zen eren ario zare sere cere eese aree nenereneeeeneone 2 4 2 Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Barcellona un sistema informativo ferroviario ETALE E E o PEE AE ETE TEAT RANA SIENA A PIETER E E E 6 4 2 1 Inquadramento storico e caratteristiche delle Ferrovie Catalane i 7 4 2 2 Obiettivo dell adozione del GPS i i n a a a e 12 42 3 Primi passi verso 1l GPS a bordo arnie al nt 14 4 2 4 Il Sistema di Informazione Traffico e Controllo Aiutato dal Satellite SITCAS 17 4 2 4 1 Apparati di bOrdo iisto sbuunis krennenn Pasand Ete EE nV ENEAK PENPO PEEN iae E Esas is 18 4 2 42Lartete di COMUNICAZIONI iii bias 21 4 2 4 3 Il Controllo del Traffico Centralizzato CTC o 22 4 2 4 4 Il software di controllo flotte MicroNav iii 27 4 2 4 5 Il Sistema di Informazione al Cliente SIC 30 42 53Conelusioni r fiorini A a A N 32 4 3 In viaggio in Or friO sssssssssoesecscisscssssevecrocssrsssvorvusesecsstsgesss vecvos ve vsssorsosvs decis ss sierica zena zen eeeneeinee recivis 33 4 3 1 IlGPS una buona soluzione i RE
94. LANO CADORNA COMO LAGO L idea di dedicarci a questo lavoro nasce dalla constatazione che spesso l utente pendolare delle FNM costretto a scontrarsi con ritardi e malfunzionamenti si accontenterebbe di sapere almeno quanto tempo manca all arrivo del treno e perch deve aspettare Conoscere queste informazioni d sicurezza ai passeggeri e d l idea di un servizio efficiente ma la loro distribuzione pu avvenire con esattezza e tempestivit solo SE si conosce la posizione di ciascun treno circolante e si in grado di organizzare i dati Da qui nasce l idea di realizzare un sistema AVL per le FNM In particolare nel progetto ci siamo occupati dello sviluppo dell interfaccia GIS per la centrale operativa di Saronno e del sistema informativo per l utente In questo capitolo presentiamo i componenti dei sistema AVL e dedichiamo particolare attenzione al GIS implementato Nel primo paragrafo vengono brevemente elencati gli elementi costitutivi del sistema e in quello successivo vengono descritti i ricevitori GPS e la rete di comunicazione proposti per la realizzazione del progetto Nel terzo paragrafo dopo aver esposto le motivazioni che ci hanno portato ad implementare il GIS attraverso il software MapObjects vengono descritte tutte le prestazioni fornite dal sistema informativo con riferimento ai layer utilizzati nelle tre mappe e vengono evidenziati tutti i vantaggi che le FNM potrebbero trarre dall utilizzo del GIS Nello stesso parag
95. La procedura Timerl prevede anche la gestione dei casi di mancata ricezione del segnale GPS dovuta alla presenza di gallerie o di altri ostacoli lungo il percorso e alla mancanza di collegamento radio In questo caso un algoritmo calcola la posizione del treno in funzione della velocit che il convoglio possedeva all istante di ricezione dati 19 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Figura 6 6 La figura mostra come la proiezione ortogonale permette di riportare il punto GPS sulla linea ferroviaria nel punto pi probabile fatta l ipotesi che la distribuzione di probabilit sia con forma a campana nello spazio 1 indica il punto GPS 2 indica il punto corretto che corrisponde alla posizione del treno 3 corrisponde alla distribuzione di probabilit dell errore 4 indica la linea ferroviaria precedente Ipotizzando che il treno viaggi a velocit costante l algoritmo calcola la distanza che questo dovrebbe aver percorso nell intervallo di tempo trascorso dall ultima misura Una volta che il segnale ricompare si riassumono come veri i dati provenienti dal GPS ad esempio se il treno ha rallentato e risulta dall applicazione dell algoritmo aver percorso un tratto pi lungo di quello reale al momento in cui il segnale ricompare il convoglio viene fatto retrocedere Dato che il treno non pu mai cambiare senso di marcia le posizioni calcolate
96. Lago In figura 6 29 sono riportati i 4 layer sovrapposti nella loro massima estensione View2 ga lolx Yi Stazio shp Yi Ferr_lomb_ da vi Aree_idriche si Prov_iomb shg Figura 6 29 Laver vettoriali rappresentanti i limiti amministrativi le aree idriche le linee e le stazioni ferroviarie della Regione Lombardia Il formato E00 di ARC INFO serve per lo cambio dei dati tra i vari GIS commerciali Ogni software GIS dotato di programma per convertire i file di interscambio nel formato appropriato In particolare per i prodotti della ESRI esiste un programma shareware che si chiama Import71 in grado di generare SHAPE FILE shp a partire dal formato E00 Il file di estensione shp in realt non contiene tutti i dati che provengono da quello E00 ma solo quelli di geometria degli oggetti Gli altri sono memorizzati in due file differenti il database dbf IV contiene gli attributi e l indice shx contiene le posizioni relative e la georeferenzizione Da rilevare che ogni shapefile pu contenere 43 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago solo un tipo di oggetto grafico punti segmenti o spezzate di linee poligoni ad esempio le aree idriche sono viste come poligoni mentre le linee ferroviarie come una linea spezzata costituita da archi e nodi Tutte le mappe scaricate sono state convertite in shapefile con il programma Importt71 utilizzato in ambie
97. M Milano Cadorna Como Lago sezione stessa Il sistema informativo geografico stato implementato ex novo senza utilizzare software GIS presenti sul mercato per i seguenti motivi Al PCM di Saronno servono solo alcune funzionalit tra le numerose di cui sono dotati i sistemi GIS commerciali Proporre agli addetti del PCM un software GIS completo di tutte le sue funzionalit sarebbe stato un inutile appesantimento dell interfaccia Spesso infatti l inerzia e la diffidenza nell installare moderni sistemi di localizzazione dei veicoli legata alla mancanza di preparazione all uso di software specifici da parte degli operatori di centrale operativa Togliere ed aggiungere funzionalit ad un GIS commerciale o modificarne i comandi con i linguaggi di scripting messi a disposizione dai produttori sarebbe stato pi oneroso che non implementare le singole funzioni corrispondente alle reali esigenze operative con uno strumento di sviluppo specifico come quello da noi utilizzato MapObjects In particolare nel mondo ferroviario a causa dei metodi di messa in sicurezza a blocco automatico precedentemente esposti imprescindibile la visualizzazione delle sezioni di binario tramite quadro sinottico Sviluppare questo tipo di funzionalit all interno di un GIS commerciale sarebbe stato pi impegnativo della sua realizzazione in Visual Basic La licenza d uso degli strumenti di sviluppo utilizzati permette la libera distribuzione d
98. Milano con le localit turistiche dei laghi e delle Prealpi lombarde Le FNM amministrate dalla Regione Lombardia collegano infatti il capoluogo lombardo alla provincie di Varese Como Novara Lecco e all aeroporto di Malpensa 2000 come mostrato in figura 5 1 Laveno Mombello Canzo Asso Saronno Aeroporto Novara Passante Figura 5 1 La rete delle FNM Nel 1999 lo Stato e la Regione Lombardia hanno siglato un accordo di programma quadro di Accessibilit a Malpensa che prevede finanziamenti per 5370 miliardi di lire per il piano complessivo dei trasporti imperniati sul nuovo aeroporto Di questi 3870 sono destinati al servizio ferroviario regionale e 1718 alle FNM Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM Recentemente altri fattori primi fra i quali l inquinamento e la congestione del traffico stradale hanno portato alla consapevolezza dell importanza del mezzo di trasporto collettivo e in particolare delle ferrovie Il Piano Territoriale di Coordinamento Provinciale PTCP della provincia di Milano prevede di attuare trasformazioni che interessano il nodo ferroviario in modo da attirare l utente verso un servizio per il trasporto locale Per gli spostamenti che interessano Milano e i comuni della provincia sono previsti il potenziamento delle linee esistenti il raddoppio delle tratte pi sature l eliminazione dei passaggi a livello la creazione di nuove stazioni e il migl
99. POLITECNICO DI MILANO Facolt di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria per l Ambiente e il Territorio INTEGRAZIONE DI GPS E GIS PER LA GESTIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTO APPLICAZIONE ALLA LINEA FERROVIARIA FNM MILANO COMO Relatore Prof Ing Giorgio GUARISO Tesi di Laurea di Daniele MARONI matr 619488 Martina RINALDI matr 621128 Anno Accademico 1998 1999 Indice INDICE PREMESSA 1 IL SISTEMA DI POSIZIONAMENTO SATELLITARE GPS 1 1 servizio GPS cai labili 2 LL22 N segnale GPS iii 6 LL 3 A NITI nia 7 1 1 4 La precisione del servizio GPS iii 9 l 1 4 1 Errori sistematici zsccssuusiaca sokan n a as 10 14 2 Errori accidentali eon r a E aa A 11 1 1 4 3 La configurazione geometrica del sistema satellitare 12 1 2 Tipi di ricevitori GPS aa 13 1 3 Posizionamento relativo cinematico il DGPS rrrrrrrrrrrererereeoe 14 1 3 1 Componenti hardware del DGPS srrrrrrrrrrrrrrrerrereneresee rese ce resse rececereceeeeo 15 1 4 La georeferenziazione arcana 16 1 5 Uso combinato di GPS e GLONASS ssesssssseseoseseesoesoesoecoesseeooesoeeoeseeeee 21 1 6 Galileo verso un Sistema di posizionamento europeo 23 2 GIS PER LA PIANIFICAZIONE DEI SISTEMI DI TRASPORTO 2 Introduzione iaia alia 3 22 Schema delGIS TDin natali 4 2 3 I sistemi informativi stradali ssvvsccrrsrrerrereeeeceeresezeseceseneceoseseeeeceone 9 2 3 1 Catasto informatiz
100. R nel 1997 44 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto 2 8 Conclusioni Resta da sottolineare che finch la gestione delle reti di trasporto rimarr frammentata tra i vari enti proprietari o concessionari Comuni Provincie Regioni enti privati la creazione di sistemi informativi potrebbe risultare un inutile spreco di risorse Per una gestione che vada oltre la parcellizzazione amministrativa occorrono infatti procedure di standardizzazione dei diversi sistemi in modo da renderli integrabili e compatibili indipendentemente dagli Enti che li possiedono Solo cos si possono trattare con la necessaria tempestivit sia le situazioni di emergenza dando informazioni omogenee ai diversi tipi di utenza sia la normale gestione e manutenzione delle reti Quando si parla di standardizzazione si fa riferimento alle numerose informazioni che costituiscono i data base la cartografia di base e le rappresentazioni vettoriali delle reti le caratteristiche geometriche e i sistemi di riferimento progressivi i livelli di servizio e le tipologie viarie le metodologie di monitoraggio ed analisi del traffico della viabilit della segnaletica e dei problemi connessi incidenti trasporti speciali La standardizzazione infine necessaria affinch i Catasti informatizzati dei singoli enti gestori possano interloquire con i livelli superiori di raccolta informazioni quali quello nazionale e quelli europei Rimangono alcu
101. RMIE ha realizzato nel 1996 un sistema di richiesta di priorit semaforica per gli autobus pubblici urbani I semafori sono gestiti da un software che una volta ricevuta via radio l informazione di imminente arrivo del mezzo pubblico dirige i flussi favorendone il passaggio ed incrementandone notevolmente la velocit commerciale figure 3 25 e 3 26 L ell minimum 4 apg Pre Call Detection 200 300 m Positioning Odometer Figura 3 25 Richiesta di priorit semaforica da parte di un autobus ad un marker a radioonde situato lungo il percorso di linea Helsinki Call Exit Detection Detection 150 200 m 0 10 m Antenna Figura 3 26 Schema della modalit di comunicazione dell imminente passaggio di un autobus al software di gestione dei flussi semaforici di Helsinki Finlandia 31 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Infine per riassumere presentiamo in figura 3 27 un quadro completo di tutti le periferiche ed i moduli che si possono integrare con un sistema informativo di bordo SENSORI POSIZIONAMENTO CONTROLLO MOTORE ODOMETRO GPS INERZIALE PORTE PANNELLI INFORMATIVI DI BORDO RICHIESTA UNITA DI CONTROLLO PRIORITA COMPUTER DI BORDO SEMAFORICA OBLITERATRICE SCATOLA NERA CONTAPASSEGGERI Figura 3 27 Componenti del Sistema Informativo di Bordo 3 3 4 Servizi flessibili Dial and Ride trasporto su prenotazione L utente del servizio dichi
102. T E MALOIJPE a Figura 2 6 Schermata del SIS RoadSIT realizzato dalla Siteco S r l di Bologna per la gestione informatizzata della A21 selezionando un elemento sulla cartografia in questo caso un segnale verticale possibile consultare le informazioni alfanumeriche del catasto ad esso relative Ad esempio i dati geometrici della segnaletica verticale sono di difficile interpretazione se letti direttamente dal database mentre risultano chiari ed esplicativi se possono essere visualizzati selezionando dalla cartografia l icona che li rappresenta Ciascun tipo di opera d arte o arredo viene inserito in un tematismo differente rappresentato dal GIS da uno specifico layer che si pu aggiungere o togliere al di sopra della cartografia di base Per quanto riguarda invece gli elementi non individuabili con un punto sulla cartografia ad esempio lo stato dalla pavimentazione elemento di base nella gestione di una rete stradale vengono rappresentati con linee o aree i cui punti di inizio e fine o di baricentro sono riferiti al sistema delle chilometriche progressive Questa tecnica di referenziazione risulta particolarmente funzionale considerando che i rilievi vengono eseguiti con macchine ad alto rendimento che restituiscono valori dei parametri misurati CAT Coefficiente di Aderenza Trasversale e IRI International Roughness Index associati ad una progressiva Viene poi generata una mappa tematica mediante un layer contene
103. Utenti ESRI Lakshmanan Tim e Spear Bruce 1997 The role of GIS in transportation planning and analysis Geographical Systems Vol 5 OPA Overseas Publishers Association India La Monica Sandro 1999 Il catasto stradale ANAS linee guida ed impostazioni MondoGis n 17 Liberatore Marcello 1994 Sistemi di trasporto di massa e tecnologie innovative Masson casa editrice Liboni Alessandro 1998 Il sistema DB GIS di Deutsche Bahn MondoGis n 11 Lombardi Lorenzo 1998 La gestione della viabilit e del traffico in ambiente urbano MondoGis n 9 Luis Perez Jos e Roca Jordi 1997a A first application of GPS on railway traffic information system in Catalonia Spain documento interno KNOSOS Luis Perez Jos e Roca Jordi 1997b Nota informativa sobre el sistema SITCAS en Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya FGC documento interno KNOSOS Luis Perez Jos e Roca Jordi 1997c All aboard on track with Catalonia s trains GPSWorld giugno Malagoli Petronio 1997 A proposito di georeferenziazione MondoGis n 6 Bibliografia Mazzetti Paolo 1998 Dati Statistici 1997 Ferrovie Nord Milano esercizio edito dalle FNM Monti Carlo 1997 Il sistema di posizionamento satellitare GPS dispense del corso di Topografia al Politecnico di Milano Montoya Dustin e Thomas Kevin 1998 Transportation model GIS integration an event driven process f
104. a localizzazione Questa caratteristica risulta particolarmente apprezzabile in caso di Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago utilizzo del ricevitore in situazione di parziale copertura del cielo come in citt aree boschive o montagnose La precisione del sistema GPS GLONASS raggiunge i 16m contro i 100m del solo sistema GPS Nel caso di ricevitore differenziale GPS le correzioni devono essere fornite ad intervalli di pochi secondi per ovviare all errore velocemente variabile imposto dal dipartimento della difesa americano nel caso di GLONASS non c nessun errore introdotto intenzionalmente ed per questo motivo che le correzioni differenziali possono essere trasmesse con una frequenza molto minore avendo un impatto minimo sulla banda utilizzata La scheda tecnica del GG24 12 canali L1 GPS 12 canali LI GLONASS Tempo di acquisizione a caldo 30 sec Tempo di acquisizione a freddo 40 sec Tempo di riaggancio 2 sec Interfaccia NMEA 0183 Correzioni differenziali RTCM Le prestazioni Precisione della localizzazione 50 95 GPS GLONASS 7m 16m GPS 25m 100m GLONASS 8m 20m Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Precisione della localizzazione con correzioni differenziali 50 95 GPS GLONASS 35cm 75cm GPS 40cm 90cm GLONASS 50cm 100cm Caratteristiche fisiche Gamma di temperatura da 3
105. a Inizialmente quando il programma viene lanciato nella finestra 1 la mappa compare in tutta la sua estensione come mostrato in figura 4 e raffigura 1 limiti amministrativi della Regione Lombardia le linee ferroviarie FS e FNM della regione e la linea ferroviaria Milano Cadorna Como Lago delle FNM Questa l estensione massima delle mappa ma attraverso la funzionalit di zoom si pu arrivare ad un estensione ridotta che permette di visualizzare 1 dettagli 27 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Le stazioni delle linea ferroviaria Milano Cadorna Como Lago appaiono quando l estensione delle mappa a 1 2 delle sua massima estensione e le icone si ingrandiscono quando l estensione raggiunge il livello di 1 6 Il layer delle stazioni ferroviarie FS e FNM della Lombardia appare anch esso quando il livello di zoom di 2 1 ma sia questo che il layer delle linee ferroviarie FS e FNM scompaiono quando il fattore di zoom aumenta a 20 1 Lo spessore della linea rappresentante la tratta ferroviaria Milano Cadorna Como Lago appare di dimensioni pi elevate quando l estensione si riduce a meno di dell estensione massima della mappa Quando il livello di zoom supera 20 1 rispetto alla massima estensione appare il layer raster della Carta Tecnica Regionale vedi figura 6 14 I layer vettoriali della mappa 2 sono identici a quelli della mappa 1 e compaiono con
106. a tramite il display LCD del terminale K10 Se due convogli viaggiano troppo vicini al CTC scatta un allarme sonoro e visivo subito notificato ai conducenti tramite il canale di comunicazione vocale od un messaggio scritto e sonoro che compare sul monitor del K10 Sebbene non si tratti un sistema di sicurezza attivo pu essere considerato un sistema di allarme o di sicurezza passivo Controllo limiti di velocit a ciascun tratto di linea associata una velocit massima di percorrenza Se un convoglio supera la velocit consentita scatta un allarme al CTC ed il personale pu avvisare il macchinista Tutti gli allarmi vengono registrati in un file storico associati con i dati identificativi del treno data ora codice velocit posizione Regolazione in tempo reale dei ritardi insieme alle coordinate spaziali al CTC giunge anche l ora di ricezione associata indicata dal ricevitore GPS Confrontando via software le informazioni di ora e posizione con la tabella di marcia teorica possibile conoscere in tempo reale ritardi ed anticipi Ci permette agli operatori del CTC di consigliare ai conducenti e ai capistazione il tipo di misure da adottare generare in tempo reale un diagramma orario logaritmico spazio tempo e confrontarlo con quello teorico sovrapponendoli via software per tentare di farli aderire ed effettuare alcune previsioni sull orario di arrivo nelle seguenti stazioni per comunicarle all utente C
107. a centrale di controllo realizzata con un solo computer che riceve le informazioni dai treni e le elabora 31 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago e Rete di computer con collegamento peer to peer in questo tipo di configurazione i computer sono collegati per mezzo di una rete LAN Local Area Network e i dati dei treni sono distribuiti su pi terminali e Rete di computer con architettura client server vi un computer server e pi computer client le informazioni e le applicazioni sono memorizzate sul server e i client possono accedervi tramite una rete Questa architettura quella necessaria per diffondere i dati in Internet Sicuramente un sistema informativo efficiente permetterebbe alle FNM di offrire un servizio pi competitivo soprattutto se si pensa che la compagnia deve anche fornire il collegamento Milano Malpensa significativo a livello europeo Netscape lolx File Edit Yiew Go Communicator Help waaa 2e tss H Back Forward Reload Home Search Guide Print Security Stop z T Bookmarks amp Go to AMN etSrv WwwR oot JavalMS infotrend html al El ESRI User Confe virgilio Yahoo Lycos La Tua G Ambiente Como E ESF A Pan C Zoomin Zoomout identify Fuli Extent xl 13 ilo P a 4 Figura 6 15 Pagina Web con mappa riportante la posizione dei treni 32 Capitolo 6 P
108. a partire dalla topologia stradale esistente Ad esempio si pu creare una routine che una volta selezionate coppie di punti disposti sui cigli strada compia automaticamente le seguenti operazioni e calcolo della larghezza della tratta stradale come media dei calibri agli estremi della stessa e assegnazione dei cigli guida al relativo piano di appartenenza uno per categoria di strada e calcolo della posizione dell asse lungo la tratta considerata e tracciamento dell asse stradale in colore e spessore variabile a seconda della categoria e della larghezza effettiva e elaborazione e tracciamento del buffer stradale area di rispetto di valore variabile tratta per tratta calcolato come somma dei campi del database relativi al calibro e alla fascia corrispondente a termini di legge e tracciamento del triangolo di raccordo delle fasce di rispetto in corrispondenza degli incroci Quest ultima operazione risulta alquanto complicata a causa delle molteplici tipologie di intersezioni e rotonde che si possono incontrare pertanto la sua esecuzione potrebbe risultare solo semi automatica e richiedere l intervento di un operatore La scelta da parte dei Comuni di utilizzare un GIS per l adempimento di questo obbligo legislativo consente di ammortizzare in breve tempo gli investimenti effettuati per software e hardware in quanto una volta digitalizzata la rete stradale e creata una banca dati possibile avviare tutte le procedur
109. a qualit del servizio intesa come soddisfazione dell utente Attualmente l attivit principale delle FGC consiste nella gestione di tre linee con caratteristiche differenti per evoluzione storica numero di binari sistema di trazione ma soprattutto per scartamento tutte per accomunate dalla loro origine nella citt di Barcellona vedi figure 4 6 La prima linea chiamata Metro del Vall s unisce la capitale con le citt di Sabadell e di Terrassa lunga 45 km interamente dedicata al servizio passeggeri Nel primo tratto urbano effettua un servizio simile a quello di una ferrovia metropolitana essendo connessa in varie stazioni con alcune linee del metro di Barcellona TMB sul resto della linea il servizio di tipo suburbano La seconda chiamata Llobregat Anoia unisce la capitale con le citt di Manresa e Igualada lunga 138 km dedicata al servizio passeggeri cos come al trasporto merci in particolare minerali In un primo tratto anch essa realizza un servizio di tipo metropolitano ed connessa con la rete TMB in un secondo il servizio diventa suburbano e nel restante di tipo regionale Oltre Manresa esistono due tratte esclusivamente adibite al trasporto merci principalmente sale comune e sale potassico dalle miniere fino agli stabilimenti chimici e o al porto di Barcellona Infine vi la linea di Balmes che effettua trasporto urbano da Piazza Catalunya fino al monte Tibidabo Dal Marzo 1999 la totalit
110. a seconda del tipo di flotta che si deve gestire tuttavia esistono alcune caratteristiche generali di seguito illustrate che accomunano tutte le applicazioni Ad ogni tipo di centrale operativa attraverso la rete di comunicazioni giungono le informazioni relative allo stato dei veicoli Con stato intendiamo oltre al basilare dato di posizione tutte gli altri parametri sopra accennati che si possono rilevare a bordo di un unit mobile in particolare anche eventuali messaggi di errore Il processo di comunicazione dei dati relativi al monitoraggio dei mezzi in movimento pu avvenire secondo due modalit e uso di un protocollo di polling un processo automatico e continuo che interroga ciclicamente tutti i veicoli della flotta e restituisce i dati in un unico pacchetto e invio della posizione di uno o pi mezzi specifici solo su richiesta della centrale La prima modalit presenta il vantaggio di permettere il monitoraggio continuo di ciascun mezzo ma comporta un elevata occupazione del canale di comunicazione e di conseguenza un costo superiore soprattutto nel caso di utilizzo del sistema di telefonia 11 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto cellulare con flotte numerose La frequenza di aggiornamento dipende comunque dal sistema di comunicazioni scelto e dalla numerosit della flotta ad esempio sotto i 10 veicoli e con un sistema radio UHF si calcolano minimo 1 5 secondi per ciascuna interrogazion
111. a si trover sulla corda individuata dall intersezione della circonferenza con il segmento di ferrovia come mostrato in figura 6 5 18 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Ca punto GPS nodo 2 nodo l Figura 6 5 La figura mostra il punto GPS a la corda di ferrovia generata dall intersezione del segmento di ferrovia compreso tra nodo 1 e nodo 2 con la circonferenza di raggio 10 m e centro nel punto GPS e il punto corretto nel quale viene posizionato il treno Non possiamo sapere quale sia la distribuzione di probabilit dell errore dato dal GPS perch questo il risultato di diverse componenti e errori di misura e errore SA errore di conversione da coordinate WGS84 a coordinate UTM X Y Se la distribuzione dell errore non equiprobabile su tutta l area delimitata dalla circonferenza di raggio 10 m ma ha una forma a campana del tipo di quella mostrata in figura 6 6 come facilmente ipotizzabile il fatto di riportare il punto GPS sulla linea ferroviaria attraverso una proiezione ortogonale permette di spostarlo esattamente nella zona pi probabile In letteratura stato calcolato che questa riduzione dell errore di posizionamento proporzionale di un fattore uno su radice di due all errore stesso Luis Perez 1997 a 6 5 3 Interpretazione ed estrapolazione della posizione in caso di mancata ricezione del segnale GPS
112. abili va valutata per ogni linea in base alla conformazione della banchina e alle caratteristiche del mezzo di trasporto in modo da rispondere a precisi standard di legge L 13 89 L 104 92 DDL 285 92 Nuovo Codice della Strada LR 76 89 LR 17 95 Un esempio di utilizzo di GIS per analisi di accessibilit pedonale alle fermate si pu trovare nell ambito dello studio per la pianificazione della metropolitana di Portland Oregon USA Nel 1992 vennero effettuate una serie di indagini e di rilievi in seno allo studio LUTRAQ Land Use Trasportation Air Quality che portarono alla definizione di un quadro qualitativo e di alcuni indici quantitativi Nel 1998 con l ausilio di un GIS si sono potuti ridefinire i bacini di utenza e raffinare gli indici di accessibilit alle fermate fino ad ottenere mappe tematiche come quelle rappresentate in figura 2 11 Fisher 1998 23 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto vi LigtRail Stops e x NS Figura 2 11 Mappa tematica dell Indice di accessibilit alle fermate della metropolitana leggera di Portland Oregon Per avere un idea completa della mobilit sul territorio vanno effettuate analisi sulla domanda sul flussi di traffico e sull offerta tenendo conto di alcuni elementi quali indicatori demografici e socio economici Generalmente in un database le informazioni sono cos articolate Dati relativi alla domanda di trasporto origin
113. aggio diverse precedenze da rispettare a seconda del carico trasportato merci deperibili rendono in ogni istante differente lo scenario in cui prendere decisioni ARES capace di generare soluzioni in tempo reale in funzione non solo delle differenti situazioni ma anche dei costi che aumentano ogni volta che si verifica un nuovo imprevisto Il sistema nel generare il piano di azione tiene conto non solo del costo effettivo di trasporto in cui inclusa la paga dell equipaggio ma anche di quello aggiuntivo che si verifica quando il carico viene consegnato in ritardo La compagnia statunitense lavora con un orario flessibile all interno di una finestra di quattro ore se il ritardo di consegna supera le due ore i costi aumentano notevolmente L obiettivo quindi quello di far giungere la merce a destinazione il pi possibile in orario Per competere a pari livello con le altre compagnie la BN ha anche iniziato ad utilizzare come vagoni dei container che possono viaggiare sia su rotaia che su strada in modo da poter offrire un servizio porta a porta ma per far questo la compagnia deve essere in grado di coordinare al meglio treni e rimorchi ARES permette di mantenere informati i clienti sull orario previsto di arrivo del convoglio in modo che nei punti di scarico e scambio i veicoli siano sincronizzati e che le merci o i container non debbano sostare troppo a lungo in magazzino una volta arrivati a destinazione 41 Cap
114. agiscono con il database opportuno sviluppare delle regole di consultazione e di protezione dei dati Il mantenimento dell integrit e della qualit possono essere garantiti da una serie di misure precauzionali nella gestione delle transazioni tutte le funzioni le modifiche ed i modelli di calcolo devono lavorare su una copia dei dati originali estratta da un master database nel caso in cui un progetto finito fornisca dati in output essi vengono copiati nel master database posting e viene automaticamente attivata una procedura di validazione che ne verifica la consistenza e l integrit topologica i dati originali vengono sovrascritti solo dopo che il processo di validazione terminato con esito positivo zero errori Se non viene approntata una procedura di validazione automatica opportuno che l amministratore del database si occupi di verificare la congruenza e l integrit dei nuovi dati prima di effettuare qualsiasi aggiornamento Queste precauzioni consentono di creare un numero illimitato di copie di una ben precisa area geografica ed utilizzarle per progettare diverse alternative o valutare diversi scenari cancellando modificando o inserendo gli oggetti dell infrastruttura ferroviaria Unicamente l alternativa che viene approvata sar copiata nel master database Brewington Fitzgerald 1997 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Da rilevare l imprescindibile necessit di pote
115. agnia ferroviaria inglese venne privatizzata Oggi in Inghilterra esistono 25 organizzazioni private che si occupano del trasporto merci e passeggeri ma la linea vera e propria gestita da una singola compagnia la Railtrack che riceve un pedaggio dalle altre Tutte gli operatori privati per ottenere buoni profitti devono poter fornire servizi competitivi Per questo la compagnia scozzese ScotRail gi nel 1995 form un gruppo di ricerca il cui scopo era quello di progettare un sistema in grado di fornire l orario di arrivo dei treni in tempo 43 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario reale in ogni stazione La tecnologia GPS risult la pi adatta a fornire le informazioni necessarie al modello di previsione adottato Tra le alternative prese in considerazione una delle pi valide era il TRUST Train Running Using System TOPS che confronta la situazione attuale del treno con l orario memorizzato in un database Le informazioni riguardanti il treno provengono da sistemi di controllo posti a terra in punti fissi lungo la linea Dal confronto tra i dati relativi al treno in movimento e la tabella degli orari si pu sapere se il treno in orario in ritardo o in anticipo Questo sistema permette per di aggiornarsi sulle condizioni del convoglio soltanto in corrispondenze dei punti di controllo condizione alquanto limitativa 4 5 1 Il test La compagnia
116. alla qualit e provenienza dei dati e alle modalit particolari con stata realizzata l interfaccia GIS Per finire nelle conclusioni vengono illustrate le riflessioni critiche sul lavoro Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare IL SISTEMA DI POSIZIONAMENTO SATELLITARE GPS La tecnologia di posizionamento satellitare viene utilizzata per determinare la posizione di oggetti sul globo terrestre I sistemi AVL fanno uso del GPS per posizionare in tempo reale i veicoli di una flotta Nel primo paragrafo viene descritto il sistema GPS con le sue componenti il segnale inviato dai satelliti in orbita intorno alla terra i tipi di misure effettuate dagli utenti a seconda degli scopi applicativi la precisione del servizio con rapida rassegna di tutte le possibili cause di errore e la configurazione geometrica dei satelliti Nel secondo paragrafo vengono descritti i tipi di ricevitori attualmente disponibili Nel terzo paragrafo viene spiegato il sistema di posizionamento differenziale che si distingue da quello assoluto perch effettuato attraverso due ricevitori GPS anzich uno Questo metodo permette di ottenere precisioni molto pi elevate attraverso il confronto tra la misura di posizione di un punto con le coordinate reali e note del punto stesso In questo modo possibile calcolare l errore compiuto dal ricevitore GPS ed utilizzarlo per correggere le altre misure Nel quarto paragrafo viene descritto il sistema di rifer
117. amico dei GIS nei sistemi di trasporto telefono cellulare La centrale di controllo provvede poi a mandare i mezzi di soccorso sul luogo In Italia esistono due tipi di servizi di navigazione assistita Viasat e RoutePlanner entrambi sono realizzati con la partecipazione della Magneti Marelli per la parte hardware ma utilizzano motori GIS e basi cartografiche differenti Con l avvento del protocollo di telefonia cellulare WAP Wireless Application Protocol che permetter a terminali remoti di caricare pagine WEB sar possibile semplificare notevolmente il sistema di navigazione assistita fin qui descritto Infatti come studiato dalla compagnia Webraska si potr offrire un servizio di gestione flotte basato sull interfaccia universale Java e il linguaggio HTML Gli utenti potranno accedere al server Web tramite autenticazione e la messaggistica bidirezionale sar trattata mediante i protocolli standard di Internet In particolare verranno meno le funzioni e del monitor installato a bordo i cui compiti potranno essere assolti da un normale telefono cellulare dotato display a colori e del lettore di CD ROM contenenti la cartografia in quanto le mappe digitali saranno presenti sul server Internet In questo modo l aggiornamento della cartografia non richieder onerose riedizioni di CD ROM da distribuire all utenza ma solo operazioni ai server Ad esempio la compagnia telefonica francese CEGETEL in collaborazione con la W
118. andamenti di concentrazione degli inquinanti in relazione a scenari urbani critici come le strade a canyon e gli incroci dotati di semaforo In questo senso il GIS si configura come uno strumento essenziale per la valutazione degli impatti energetici ed ambientali prodotti dal traffico veicolare e come valido supporto alle scelte tra scenari di traffico alternativi Automazione e Monitoraggio della rete di vendita I terminali delle rivendite dei titoli di viaggio si possono collegare con un centro di gestione e controllo delle funzioni di rivendita Il collegamento dei terminali con il centro consente di controllare in tempo reale l andamento dei flussi di cassa e quindi di affidare la gestione del servizio stesso ad una societ esterna all azienda Una volta elaborate queste informazioni ed organizzate per bacino di utenza si possono inviare al centro di controllo della flotta circolante Si ottiene quindi un immediata percezione dei picchi di vendita che al limite permetterebbe di prendere decisioni riguardo l intensificazione del traffico di mezzi per far fronte ad un impennata della domanda 31 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto 2 6 La situazione italiana Anche in Italia sono in corso molti studi di fattibilit e ricerche da parte di enti pubblici e privati al fine di introdurre i GIS a supporto della gestione dei sistemi di trasporto I fenomeni di crisi del trasporto pubblico locale i
119. ane si propongono di terminare i lavori di rinnovamento della linea Llobregat Anoia costruzione di nuove stazioni in zone d espansione urbanistica sdoppiamento di binari miglioramento del tracciato e delle infrastrutture incremento e rinnovamento del parco treni Tutto ci per poter offrire un servizio metropolitano fino alla cittadina di Olesa de Montserrat situata a 38 km da Barcellona il Metro del Baix Llobregat Un altro progetto delle FGC la ricostruzione della cremagliera che porta al monastero del monte Montserrat la ferrovia che si raccorder con la linea Llobregat Anoia costituir una valida alternativa di accesso a questo luogo meta di turismo religioso ed escursionismo alpino con gli evidenti vantaggi in termini di impatto ambientale rispetto all uso dell automobile Per un futuro pi lontano le Ferrovie Catalane hanno proposto all Amministrazione Pubblica di portare a termine diversi prolungamenti alle linee con due obiettivi 11 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario principali migliorare la copertura del trasporto pubblico nelle nuove zone urbane e realizzare alcune connessioni con gli altri operatori del trasporto pubblico specialmente ferroviario della regione metropolitana di Barcellona 4 2 2 Obiettivo dell adozione del GPS Con questo excursus si voluta illustrare la situazione in perenne divenire in cui si sono trovate l
120. ano e le Centrali Operative dei Carabinieri di Milano Roma Torino e Viterbo e le Centrali Operative della Polizia di Milano Torino e Modena e ENEL Calabria localizzazione dei mezzi impegnati per la manutenzione e 118 Modena localizzazione delle autoambulanze Provincia di Treviso localizzazione dei mezzi adibiti a trasporto urbano ed extraurbano e aziende fornitrici di trasporto pubblico di Roma ATAC Milano ATM e AGI Bologna ATC Nel seguente paragrafo vengono descritte le caratteristiche specifiche dei sistemi AVL per le Aziende di trasporto pubblico ed i vantaggi che ne possono derivare in termini di qualit ed efficienza del servizio molti dei quali sono riscontrabili mediante l utilizzo dell interfaccia GIS da noi implementata per il trasporto su rotaia 3 3 AVL e Aziende di Trasporto Pubblico L opportunit per il centro di controllo del traffico di monitorare in tempo reale la posizione dei veicoli appartenenti alla flotta camion autobus tram filobus su uno schermo dotato di interfaccia e funzionalit GIS apre un ampio ventaglio di possibilit e di nuovi servizi da fornire da parte delle aziende concessionarie di trasporto pubblico Innanzitutto l AVL in grado di offrire il necessario supporto ai sottosistemi aziendali citati nel capitolo 2 programmazione del servizio turni del personale e dei veicoli automazione e monitoraggio della rete di vendita e monitoraggio statistico dei guasti L
121. antiscono questo tipo di informazione sui ritardi e permettono di migliorare le condizioni di sicurezza dei passeggeri La WCE ha aderito ad un programma per la sicurezza dei treni chiamato Commuter Rail Safety Management Program che prevede standard molto elevati ma il servizio pendolare come gi detto fa transitare i suoi treni sulle rotaie della CPR che adotta differenti sistemi di sicurezza La Canadian Pacific Railway per posizionare i treni utilizza una serie di relais dislocati lungo la ferrovia a una distanza che varia tra 1 3 e 10 8 Km Questo grado di accuratezza sicuramente sufficiente per il trasporto merci ma non lo affatto per il trasporto passeggeri I treni infatti viaggiano spesso in zone isolate e a velocit abbastanza elevate fino a 120 km h in caso di emergenza di qualunque tipo risulta importantissimo per la compagnia sapere dove si trovi esattamente il treno Il GPS un ottima soluzione in grado di soddisfare le esigenze della WCE e migliorare le condizioni di sicurezza dei passeggeri monitorare costantemente la posizione dei treni e avvisare i pendolari dei ritardi e garantire una miglior collaborazione con la compagnia CPR Nel Giugno del 1997 la compagnia inizi una serie di ricerche per individuare la tecnologia pi adeguata ed efficiente al raggiungimento degli obiettivi preposti Il risultato fu l installazione di un sistema AVL il primo in Canada in ambito ferroviario 35 Capitol
122. anto segue in riguardo all attuale e futura valorizzazione di tali sistemi l uso della tecnologia AVL in continua diffusione tra le aziende fornitrici di servizi di trasporto pubblico che traggono immenso giovamento anche a livello di immagine nel fornire informazioni precise all utenza Le grosse ditte di autotrasportatori e di spedizionieri stanno iniziando a rendersi conto dei vantaggi economici che possono trarre controllando la propria flotta di veicoli ottimizzazione del trasporto merci allocazione distribuzione e stoccaggio razionalizzazione degli spostamenti della logistica e della gestione dei magazzini e delle operazioni di scambio intermodale Tuttavia in Italia si riscontra una mancanza di standardizzazione dei dati digitalizzati e di coordinamento tra i vari enti territoriali preposti ai servizi pubblici che fanno uso di sistemi di gestione flotte Queste disfunzioni vanno essere ovviate al fine di trarre pieno giovamento dai sistemi AVL 35 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Sul versante della tecnologia GIS rimane da sottolineare che gli sforzi compiuti sinora per introdurre la dinamica sono stati volti solamente alla rappresentazione di oggetti mobili mentre si sviluppata meno la capacit di cambiare gli attributi di oggetti fissi Vi sono infatti pochi pacchetti GIS tra i quali Intergraph MGE che permettono di variare le caratteristiche di un record in tempo reale come il volum
123. ap matching consente di migliorare la precisione del posizionamento e si basa sui vincoli imposti dall esistenza della rete stradale o ferroviaria comprese le corsie di marcia ed i sensi unici Anche la struttura hardware della centrale operativa varia a seconda dell applicazione comunque sempre costituita da una rete locale LAN di personal computer e workstations clients che fanno riferimento ad un server sul quale risiedono i database principali Una macchina deve svolgere la funzione di interfaccia verso il sistema di comunicazione Rete di telecomunicazioni Tutte le informazioni che vengono scambiate tra unit mobili e centrale di controllo passano attraverso la rete di comunicazioni per questo la scelta del tipo di canale influisce molto sull efficienza e la rapidit del sistema Tra i molti fattori che la 13 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto influenzano vi sono quelli relativi al territorio da coprire estensione topografia e orografia grado di infrastrutturazione e urbanizzazione cui soggetto quantit di disturbi elettromagnetici rilevabili e di trasmissioni gi presenti Canali radio dedicati in banda UHF e VHF servono allo scopo in ambiti geografici limitati ed in zone gi coperte da ripetitori che generalmente coincidono con quelle urbanizzate d altro canto le licenze d uso sono ormai difficili da reperire tali frequenze sono soggette a molte interferenze e a problemi
124. apitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto La distribuzione delle informazioni all utenza pu avvenire tramite pannelli a messaggio variabile installati in punti chiave della rete o tramite terminali remoti quali chioschi informativi touch screen telefoni cellulari tramite SMS e altre unit periferiche personali connessi in rete con il centro di controllo Nelle figura 3 22 e 3 23 sono visibili vari tipi di pannelli a messaggio variabile installati La comunicazione delle informazioni tra la centrale di controllo e i terminali remoti pu avvenire via radio o via cavo telefonico per i pannelli alle fermate e per gli infopoint oppure tramite messaggi SMS su rete GSM Amp las e Daguerregaray 1999 Figura 3 22 Pannelli a messaggio variabile installati alle fermate degli autobus della compagnia parigina RATP Regie Autonome des Transports Parisiens nel 1999 Sono visibili le informazioni riguardo i prossimi bus che si fermano e l ora di arrivo prevista Figura 3 23 Pannelli a messaggio variabile installati alle fermate delle linee urbane di superficie di Helsinki Finlandia In questo quadro la comunicazione via Internet pu assumere una rilevante importanza in quanto in grado di distribuire capillarmente l informazione a tutte le periferiche collegabili alla rete comprese quelle portatili In questo modo il servizio 27 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasp
125. ara telefonicamente le sue esigenze di spostamento che confluiscono nell archivio di base per la pianificazione l operatore della centrale di controllo formula la proposta di spostamento in base alla situazione contestuale del servizio una volta accettata la proposta diviene operativa Il software che sta alla base della pianificazione fornisce una tabella di marcia per ciascun veicolo coinvolto utilizzando il database degli utenti e il grafo delle rete stradale del Comune Le principali categorie di utenza che usufruirebbero di servizi di trasporto su prenotazione sono quelle degli anziani e dei portatori di handicap ma esistono anche svariate applicazioni di trasporto collettivo su domanda sia per i servizi esterni servizio notturno servizio scolastico sia per quelli interni all azienda servizio riservato al personale mobilit dei dipendenti In proposito si vedano Arnstroem e Nesterlund 1999 Brich e altri 1998 Faggioni e Valdo 1999 Si pu anche prevedere di gestire i servizi di trasporto a chiamata in modo generalizzato riconoscendo gli utenti attraverso qualche sistema di identificazione per esempio tramite smart card dotate di chip 32 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Come si vedr nel capitolo 6 l interfaccia GIS da noi realizzata parte integrante di un sistema AVL proposto per le FNM oltre che costituire la base per la diffusione dell informazione all utenza in grado d
126. archi nodi vengono memorizzati il numero del nodo calcolato a partire da Milano le sue coordinate x y la distanza calcolate da nodo a nodo e il chilometro progressivo calcolato a partire da Milano Nella matrice Stazioni vengono memorizzati il nome della stazione le sue coordinate x y il chilometro progressivo a partire da Milano e da Como 19 Appendice 3 Il DFD Prende dal file archi_nodi txt il numero del nodo le sue coordinate la distanza tra nodo e nodo e la distanza progressiva a partire de Milano Prende dal file stazioni txt il nome delle stazioni le coordinate e il corrispondente chilometro progressivo calcolato a partire da Milano e da Como Carica il suono Dal database stazio_fn_mi_co1l e prov_lomb carica la lista delle denominazioni Private Sub Form_Load Tre simboli per ogni mappa utilizzati dalla procedura Timer1 Elenco delle stazioni e dei comuni della Lombardia in Combo1 e Combo2 utilizzati dalle procedure Sub Comboi_KeyPress e Sub Combo2_KeyPress Matrice archi_nodi e Stazioni utilizzate della procedura Timerl Suono associato al bottone Colleziona dati GPS richiamato nella procedura Sub Checki_Click 20 Appendice 3 Procedura Sub InitialiseMapdata Questa procedura carica tutti i layer nelle diverse mappe Inizialmente carica nella mappa 1 le immagini in formato raster in scala 1 10000 Questi file sono tutti con estensione tif Poi carica il layer in for
127. are sostanzialmente l accessibilit territoriale configurandosi come valida alternativa al trasporto privato Ulteriori elementi di valutazione sono stati perci dedotti avvalendosi di funzioni di accessibilit temporali In figura 2 12 visibile la distribuzione delle 33 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto curve di iso accessibilit al centro simboleggiato da Piazza Cairoli essa permette una visione comparativa immediata del grado di raggiungibilit del centro da parte di un cittadino situato in diverse aree urbane quindi si propone quale misura del livello di servizio offerto alle diverse parti della citt La rappresentazione grafica permette inoltre di valutare il grado di soddisfazione della domanda e di copertura dell accessibilit rispetto al sistema di trasporto pubblico attuale al sistema di mobilit privato e ad altre alternative di progetto della linea tranviaria Carbone Gattuso 1999 O fr a BE Loc di i pn h agom wi I z3 Figura 2 12 Curve di isoaccessibilit territoriale al centro storico di Messina computate nell ambito di uno studio realizzato alla Facolt di Ingegneria di Reggio Calabria per la redazione del Piano Urbano del Traffico 2 7 I Sistemi Informativi Geografici e le Ferrovie L ottimizzazione della gestione di un sistema di trasporto su rotaia implica lo sviluppo di una infrastruttura informatica completa efficiente e costantemente a
128. are ha il vantaggio di poter fornire dati in tempo reale in continuo e con un livello di precisione elevato Installare ricevitori GPS sui locomotori sembra secondo alcuni studi svolti dalle compagnie stesse meno costoso che non installare sistemi di posizionamento standard boe transponder ecc Anche la trasmissione dei dati risulta assai semplice secondo le modalit gi citate nei capitoli 1 e 3 Inoltre i GIS forniscono buone capacit di visualizzazione dei dati e di analisi territoriale L analisi comparata dei cinque casi che presentiamo basata sui seguenti indicatori O Realizzazione indica se il progetto stato realizzato o soltanto studiato o testato O Posizionamento indica se la centrale di controllo utilizza GPS e GIS per monitorare i veicoli in viaggio Questo livello d uso consente una miglior gestione delle emergenze in quanto la posizione del treno risulta sempre nota con piccoli margini di errore O Informazioni indica se stato realizzato o previsto un sistema per avvisare i passeggeri dei ritardi Q Previsione ritardi indica se in caso di ritardo la centrale di controllo usa modelli per prevedere l orario di arrivo del treno Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario O Gestione in tempo reale indica se il sistema integrato GPS e GIS viene utilizzato dalla centrale di controllo per gestire il traffico in tempo reale a seconda degli
129. are la posizione del treno ed ad un modem di comunicarla via radio al personale del CTC che pu regolare lo stato del segnale in base alla velocit del convoglio ed alla sua distanza dal cancello In figura 4 7 riportata una rappresentazione mediante quadro sinottico della porta indicata come porta B Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya 1996 KNOSOS Enginyers S L eds Estat de la Porta B del ComunicaciansIORMAL Comandament TRANSMIS OK Congru ncia CONGRUENT Bateria EN C RREGA Tancament NORMAL OBRIR PORTA Figura 4 7 Schermata del programma MicroNav quadro sinottico della linea con dettaglio di scambi e segnali ferroviari in particolare si pu osservare la Porta B situata al porto commerciale di Barcellona Da notare che al centro di controllo grazie al firmware del microcontroller che viene accoppiato al ricevitore GPS ed al software di navigazione flotte perviene anche 16 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario il codice identificativo del treno che con i sensori tradizionali non era noto e che costituisce un informazione aggiunta preziosa per gli operatori della centrale 4 2 4 Il Sistema di Informazione Traffico e Controllo Aiutato dal Satellite SITCAS La tecnica di posizionamento dei veicoli mediante GPS richiede l interazione di diversi sistemi di trattamento dei dati quali quello
130. aria eventualmente integrata con quella commerciale L altra prevede una campagna di rilevamento topografico ad hoc della linea e delle infrastrutture al contorno con i moderni strumenti disponibili GPS telecamere digitali ecc I due metodi tra l altro non sono in contrasto tra loro si pu utilizzare la cartografia di inquadramento territoriale gi esistente per la parte raster mentre per i layer vettoriali specifici della rete ferroviaria possibile effettuare una campagna di rilevamento che serva anche a riferire le progressive chilometriche alle coordinate X Y del sistema di riferimento cartografico Anche per quanto riguarda le metodologie di visualizzazione dei diversi tipi di cartografia e di integrazione con i disegni CAD o Microstation raffiguranti il dettaglio delle infrastrutture abbiamo individuato due filosofie diverse La prima quella di creare due livelli uno di visione d insieme della rete ferroviaria l altro di dettaglio costruttivo delle infrastrutture Nella visione di insieme le linee possono essere 33 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago schematizzate in archi congiungenti le stazioni nodi come visibile in figura 6 16 oppure evidenziate nella loro effettiva articolazione su una cartina topografica a scala adatta a coprire la loro estensione figura 6 17 in entrambi i casi con successivi zoom si pu arrivare fino ad evidenziare la si
131. ario Strade Archivi Grafo Sistema GIS sistema cartografico DIGITA modulo base di ambiente STRADE sistema per la gestione delle tratte stradali ARCHIVI sistema per la definizione visualizzazione di archivi SCENARIO sistema per la gestione dei dati sull assetto territoriale e sulla mobilit GRAFO sistema per la creazione del grafo per i moduli di pianificazione INDTRAF sistema per la gestione dei conteggi di traffico CIRCOLAZIONE sistema per la gestione delle norme circolatorie INDBUS sistema per la gestione delle indagini sulla utenza ESERCIZIO sistema per la gestione dei dati sui servizi ORARIO sistema per la costruzione gestione dell orario tabellare e grafico VIPER TP sistema integrato di procedure e modelli per l analisi della domanda la simulazione del traffico e dell utenza di trasporto pubblico INDIA sistema per la quantificazione e la visualizzazione dell efficacia efficienza di una rete di trasporto STIMATI sistema per l aggiornamento della matrice Origine Destinazione LIMA ughe sistema integrato di modelli e procedure per la valutazione dell inquinamento atmosferico e del rumore prodotto dal traffico Figura 3 29 Architettura di Open VECTOR Sistema Grafico Informativo per la Pianificazione e la Gestione della mobilit delle strutture e dei servizi di trasporto 43 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto I SISTEMI DI LOCALIZZAZIONE AUTOMATICA DEI VEICOLI AVL
132. artimento Ambiente dell ENEA ha sviluppato un Sistema per il Supporto della Pianificazione della Mobilit Urbana e del Risanamento Ambientale Integrato SAMURAI che comprende un database una biblioteca di programmi di calcolo con cui analizzare i vari aspetti delle circolazione un collegamento software per lo scambio di dati tra i modelli e un GIS che deve gestire la cartografia e la rappresentazione grafica dei dati e dei risultati elaborati Lombardi 1998 La Direzione Generale Trasporti e Mobilit della Regione Lombardia ha realizzato e sviluppato un sistema informativo basato sull integrazione di GIS archivi e modelli settoriali destinato a fornire un supporto alle decisioni programmatorie e gestionali in materia di servizi e infrastrutture di trasporto Cometti e Ratti 1997 1 2 La tecnologia dei GIS La tecnologia GIS integra i comuni database che consentono di effettuare analisi statistiche e relazionali sui dati e la possibilit visualizzare dati geografici attraverso mappe tematiche Le principali caratteristiche che distinguono i sistemi informativi geografici da altre tipologie di sistemi sono e la capacit di georeferenziare i dati ossia di attribuire ad ogni elemento le sue coordinate spaziali reali e la possibilit di associare ad elementi geometrici rappresentativi di oggetti o aree sul territorio attributi di vario tipo e la possibilit di ottenere nuove informazioni elaborando i dati degli archivi di
133. artimento della Difesa USA si riserva di poter generare in talune circostanze Esistono due metodi per realizzare tale deterioramento introducendo errori di orologio diminuendo cio la precisione dei parametri di correzione ed errori nelle effemeridi trasmesse dai satelliti e Anti Spoofing Si tratta di una tecnica che permette di crittografare la modulazione del codice P in modo da renderlo accessibile ai soli utenti autorizzati 1 1 4 2 Errori accidentali Errore per cammini multipli Questo tipo di disturbo causato dalle riflessioni che il segnale subisce da parte della superficie terrestre e degli oggetti circostanti Nella pratica si riscontrato che l imprecisione introdotta minore di quella teorica e comunque inferiore al metro 11 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare 1 1 4 3 La configurazione geometrica del sistema satellitare L accuratezza complessiva del posizionamento dipende oltre che dalla precisione delle misure nelle quali intervengono gli errori sistematici anche dalla configurazione geometrica dei satelliti rispetto al ricevitore La stima della posizione tanto pi precisa quanto maggiori sono le differenze di cammino dei segnali provenienti dai satelliti in vista La configurazione ideale quella in cui un satellite si trova sulla verticale del ricevitore e gli altri satelliti utilizzati sono tutti distanti 120 in azimut come mostrato in figura 1 3 Si definito un indice
134. ateStatistics fieldName as String as Statistics s e AutoFlush as Long CancelUpdate Count as Long Delete EditMode as Integer Edit EOF as Boolean MoveFirst Fields as Fields MoveNext TableDesc as TableDesc MovePrevious Updatable as Boolean StopEditing Update ere AddeEvent x as Double 0 Event index as Integer as GeoEvent a EventCount as Integer O Symbol index as Integer as Symbol ee SymbolCount as Integer Visible as Boolean y as Double symbolindex as Integer as GeoEvent ClearEvents Refresh erase as Boolean RemoveEvent index as Integer Index as Long X as Double Y as Double _ Symbollndex as Integer Move x as Double y as Double MoveTo x as Double y as Double Figura 6 4 Diagramma ad oggetti dei controlli OLE Tracking Layer e Recordset Nel Tracking Layer vengono inseriti tutti i dati provenienti dai ricevitori GPS e rimossi alla successiva ricezione del pacchetto rispettivamente tramite le funzioni AddEvent e ClearEvents Inoltre vengono aggiunte le etichette relative agli eventi mobili ed alle stazioni quando l utente lo desidera sottoforma di testo DrawText Il Recordset consente di consultare e confrontare i file DBF ovvero i database contenenti gli attributi dei layer vettoriali SHP shapefile Ogni oggetto punto linea poligono contenuto nel database un record i cui attributi sono memorizzati nei vari campi fields
135. ation and a framework for analysis atti della quinta conferenza europea EGIS MARI L articolo descrive le funzionalit che devono essere sviluppate all interno dei GIS per poter trattare agevolmente le matrici origine destinazione e calcolare i percorsi a minimo tempo di percorrenza tenendo conto degli attributi caratterizzanti la rete Interessanti sono gli pseudocodici in linguaggio SQL per calcolare le matrici delle lunghezze dei percorsi dati i tempi di viaggio e le matrici origine detinazione Krakiwsky E J 1994 Innovations in vehicle tracking and navigation GPSWorld febbraio L articolo descrive l uso del GPS come moderno sistema di posizionamento veicolare Landis K 1996 Integrating dynamic segmentation into publication quality transportation maps atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI L articolo descrive la segmentazione dinamica Vengono definiti la route il metodo di posizionamento il sistema di identificazione degli elementi lineari ecc Lynne C 1999 Cleaning house monitoring Aurora s Swee er Fleet GPSWorld Aprile Interessante applicazione di un AVL per la gestione in tempo reale dei mezzi speciali per la pulizia delle strade Il sistema di comunicazioni trasmette oltre la posizione anche informazioni riguardo allo stato meccanico del mezzo provenienti da sensori In questo modo il centro di controllo pu allocare dinamicamente la flotta monitorare l effettivo stato di
136. ativo ma anche gli aspetti pi tecnici del GPS e delle rete di comunicazione verranno comunque esposti per illustrare i vantaggi e le caratteristiche del progetto Sistema AVL Localizzazione Automatica Veicoli ml Satelliti GPS 2 a DELE j e ajajaj lt ___ N Tracce Orena Va a KNP Saga raro O J Lor La Pi Neicct cin e Interfaccia con operatori 1 j InfoTreno 1 0 _ p Informazioni Utenza Internet Intranet q OI A Ricevitore GPS Rete di Centrale di controllo radiomodem comunicazioni PCM Saronno Figura 2 2 Maschera di Access per l interrogazione del database e la gestione degli eventi del sistema RoadSit per la gestione dell Autostrada A21 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago 6 2 Il GPS e la rete di comunicazioni treno terra La sezione mobile collocata a bordo dei treni costituita essenzialmente da un ricevitore GPS e da un trasmettitore radio Il terminale mobile dovr trasmettere tutti i dati in uscita dal ricevitore GPS con una frequenza tale da permettere alla centrale di controllo di ricostruire il percorso del treno con sufficiente dettaglio Non ci sono particolari limitazioni sull ingombro delle apparecchiature l unico requisito che non interferisca con il normale lavoro del personale di bordo e che svolga le sue funzioni in modo autonomo Potr sfrutta
137. ato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago mediante una creazione guidata che include automaticamente le librerie DLL ed i controlli OCX necessari al corretto funzionamento nonch eventuali dati che si desiderano accludere 6 4 1 Mapobjects 1 2 MapObject risponde alla nostra esigenza sopra motivata di costruire un applicazione personalizzata dotata di funzionalit mirate Questo strumento infatti prodotto della ESRI appositamente per inserire la tecnologia dei sistemi informativi geografici nelle ormai numerose applicazioni che la richiedono dalla semplice visualizzazione di mappe alla costruzione di modelli di analisi geografica MapObjects una libreria una collezione di funzioni GIS che permettono costruire soluzioni software con una finestra geografica In sostanza MapObjects non un prodotto per l utente finale ma dedicato a chi ha cognizione di programmazione Il programmatore lo pu utilizzare all interno del suo usuale ambiente di sviluppo per creare ex novo applicazioni GIS o per aggiungere funzionalit geografiche a quelle gi esistenti Il pacchetto consiste in un OLE Control e in un insieme di circa 35 oggetti programmabili OLE che conferiscono le funzionalit GIS OLE l architettura software oggigiorno pi diffusa e supportata i suoi oggetti sono utilizzati come mattoncini per creare o arricchire applicazioni Microsoft Windows mediante linguaggi object oriented Un OLE C
138. ato un progetto di AVL per il monitoraggio dei treni delle Ferrovie Nord Milano FNM Contributo di carattere analitico L uso degli AVL in ambito ferroviario non cos diffuso come nella gestione di flotte di autoveicoli Gli obiettivi che guidano le scelte delle aziende di trasporto pubblico sono tuttavia gli stessi che debbono orientare le compagnie ferroviarie miglioramento dell efficienza e della qualit del servizio fornito Per raggiungere questi obiettivi occorre disporre di grandi quantit di informazioni sullo stato della flotta che debbono essere trattate e diffuse in tempo reale I motivi per i quali l uso integrato delle tecnologie GPS e GIS si rivelato nell ultimo quinquennio un metodo adatto a soddisfare le esigenze delle aziende di trasporto sono molto semplici Da un lato l uso congiunto del sistema di posizionamento satellitare GPS con una rete di radiocomunicazioni consente di raccogliere con la precisione necessaria i dati sulla posizione dei veicoli anche in ambiente urbano Dall altro le caratteristiche e le funzionalit dei moderni software GIS e dei relativi database territoriali possono assolvere al triplice compito di immagazzinare elaborare e diffondere all utenza i dati necessari alla gestione in tempo reale del servizio Un sistema informativo geografico inoltre offrendo numerose funzionalit di analisi territoriale e di rete comporta l ulteriore vantaggio di supportare le attivit di piani
139. atori con modalit diversa a secondo della priorit associata Questo modulo si occupa anche delle conversioni tra sistemi di riferimento diversi e Il database relazionale che incorpora anche tutti i dati spaziali necessari dall inquadramento territoriale generale confini amministrativi rete stradale alle linee ferroviarie distinte per ente proprietario fino alle informazioni aziendali specifiche di CONRAIL depositi posti di assistenza magazzini facilities e Un sistema esperto in grado di aiutare l operatore a valutare le condizioni meccaniche delle locomotive e suggerire le modalit di intervento per risolvere le anomalie riscontrate La posizione delle locomotive viene aggiornata ogni qualvolta avviene la ricezione di un messaggio e viene rappresentata sulle mappe tramite icone variabili a seconda dello stato di salute meccanica Quando si riscontra un anomalia l operatore avvertito da un allarme sonoro accompagnato da un messaggio contenente il codice del sintomo ed una descrizione a parole del problema Tramite la consultazione del sistema esperto e l uso delle funzioni GIS che permettono di individuare rapidamente le facilities pi vicine l operatore pu prendere le decisioni appropriate in tempi molto contenuti 4 7 2 3 Sistema di comunicazione treno centrale Le informazioni raccolte e preprocessate dal computer di bordo vanno convogliate alla centrale di controllo attraverso un sistema di comunicazi
140. avviene via radio quindi a seconda della distanza di trasmissione da coprire si usano per il DGPS le bande radio UHF o VHF in zone dotate di ripetitori che corrispondono generalmente a zone urbane una linea cellulare di tipo commerciale o addirittura in casi particolari come per i vascelli islandesi satelliti Inmarsat Standard C Questi ultimi sono in grado di coprire la comunicazione su scala mondiale Oggi il posizionamento in modalit DGPS pu avvenire anche in assenza della stazione fissa il messaggio di correzione viene infatti inviato da alcuni satelliti geostazionari privati come Omnistar e Landstar della Racal ma ogni utente per poter usufruire del servizio deve pagare un canone circa tre milioni di lire all anno nel 1999 per ricevitore In Europa alcune nazioni hanno dotato il proprio territorio di ricevitori fissi posizionati in modo tale da garantire la copertura regione per regione di tutta la nazione Il sistema di diffusione di correzioni differenziali denominato RASANT nato in Germania nel 1994 stato poi installato in Spagna Portogallo e Francia Tale sistema viene usato anche per trasmettere correzioni via radiofaro per garantire un miglior servizio alla navigazione costiera Il messaggio di correzione viene inviato via radio su banda RDS in modulazione di frequenza FM In Italia sar presto disponibile per usi civili il sistema di telecomunicazioni militari Sical che dietro pagamento di un canone potr diffonde
141. azione geografica In particolare segnaliamo le sezioni VITAL Vehicle Intelligence and Transportatio Analysis Laboratory http www ncgia org vital che presenta lo stato dell arte della tecniche di AVL e dei sistemi di trasporto intelligenti ITS http www ncegia ucsb edu vital research Irp ncgia html LRMS Linear Referencing Profile quadro generale e limiti delle tecniche di geocoding map matching e dynamic segmenttion http www ncgia ucsb edu vital research reports html Interessanti articoli e relazioni provenienti da atti di conferenze e press release Segnaliamo in particolare Goodchild 1999 GIS and transportation status and challenges International Workshop on GIS T and ITS Chinese University of Hong Kong che tratta le lacune dei GIS nel trattamento dei dati dinamici http www odyssey maine edu gisweb spatdb egis eg94toc htm EGIS MARI 94 Fifth Euoropean Conference and exhibition on Geographical Information system http www provincia bologna it territorio gis glossario html Glossario in italiano dei termini tecnici riguardanti i GIS realizzato dalla Provincia di Bologna un ente locale pioniere nell utilizzo dei sistemi informativi geografici 10 Appendice 4 http www teleatlas com Compagnia europea leader nella produzione di cartografia digitale e di software GIS per la navigazione assistita http www trimble com mpc avl about htm Guida agli AVL nel sito della prima casa produttrice di ri
142. base Lo scopo di un sistema informativo territoriale quello di gestire e rappresentare informazioni spaziali definendo un opportuno modello dei dati Gli oggetti appartenenti al mondo reale vengono memorizzati come oggetti geometrici ma vengono anche gestite tutte le informazioni che riguardano le mutue relazioni spaziali tra i diversi elementi come la connessione l inclusione l adiacenza ossia si strutturano i dati definendone la topologia Tutti gli elementi sono georeferenziati ad ogni oggetto Appendice 1 geometrico vengono attribuite le coordinate del sistema di riferimento in cui realmente situato l oggetto come 12 27 lat E e 14 53 long N utilizzando il sistema geografico per questo possiamo parlare di dati spaziali Le informazioni possiedono quindi un riferimento esplicito latitudine e longitudine ma anche un riferimento implicito come un indirizzo un codice postale un codice identificatore Un processo automatico detto geocoding consente di creare un riferimento esplicito da uno implicito in modo da poter sempre localizzare tutti gli oggetti Un GIS pu gestire sia informazioni spaziali che dati non spaziali a tutti gli elementi geometrici in formato raster o vettoriale rappresentativi di oggetti sul territorio possono essere associati dati descrittivi alfanumerici testi disegni ecc detti attributi Questi ultimi consentono di rappresentare mappe che non riportino solo la cartografia ma
143. cco ubicate a monte e a valle della stazione Si pu vedere che ogni sezione di blocco protetta da un segnale di blocco SB preceduto dal relativo avviso SA Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM sei Saa sB2 A p sesa saas sad PO o H_O PO O _O ma _O A ee _m i t alli SEZIONE 8 I SEZIONE 4 SEZIONE 4 SEZIONE 2 Figura 5 4 Tratto di linea suddiviso in sezioni di blocco Quest ultimo ha lo scopo di avvisare il personale di bordo sullo stato di occupazione del prossimo blocco Il segnale di partenza di stazione SB3 ha funzione e significato di segnale di blocco Quando la lunghezza delle sezioni di blocco inferiore a 1500 m il segnale di avviso isolato viene accoppiato al segnale di blocco della sezione precedente In questo caso il segnale di blocco pu assumere tre aspetti anzich due rosso giallo o verde L informazione sull occupazione della sezione di blocco arriva attraverso l eccitazione di un rel di binario In pratica la protezione del treno che si trova in una determinata sezione viene ottenuta mediante la disposizione automatica del segnale di blocco a via impedita v 1 in modo da segnalare l occupazione della sezione di blocco Il sistema non permette la concessione di un secondo consenso a via libera v 1 fino a quando il treno non sia uscito dalla sezione L informazione dello stato di occupazione di una sezione di blocco viene trasmessa alla centrale attrav
144. cettazione da parte del personale di bordo e la conferma ad avviare il calcolo del percorso Nel caso in cui a bordo vi sia gi una destinazione attiva quella ricevuta dalla centrale viene automaticamente interpretata dal sistema come primaria in ogni caso viene automaticamente rinviato alla centrale un messaggio di notifica dell avvenuta accettazione o rifiuto In tutte le applicazioni legate alla gestione di emergenze la funzione di invio destinazione dalla centrale risulta di importanza fondamentale per garantire un intervento tempestivo del mezzo prescelto sul luogo dell emergenza riducendo le possibilit di errori ed incomprensioni inevitabilmente legate alla comunicazione vocale Inoltre possibile associare un breve testo all indirizzo di destinazione che permette alla centrale di comunicare informazioni rilevanti relative alla missione da compiere Risulta evidente come un sistema del genere potrebbe rispondere alle sopra menzionate esigenze di interoperabilit tra le Forze di Pubblica Sicurezza consentendo di visualizzare alla centrale non solo i mezzi della propria flotta ma anche quelli delle altre istituzioni partecipanti all operazione 3 2 3 Campi di applicazione In letteratura esistono numerosi studi di caso e applicazioni gi realizzate in cui vengono monitorate molti tipi di flotte di numerosit variabile per approfondimenti si rimanda alla bibliografia commentata in appendice In questa sede ci limitiamo a tracciare
145. cevitori GPS 11
146. che hanno effetto direttamente all atto di premerli e Il bottone la cui icona un mappamondo ridimensiona la mappa fino alla massima estensione cio viene visualizzato tutto il territorio regionale e Le due lenti di ingrandimento con il segno o rispettivamente ingrandiscono zoom in e rimpiccioliscono zoom out la mappa di un fattore fissato a priori 1 2 e 2 1 La centratura della finestra sulla mappa non viene cambiata figura 2 3 e L ultimo bottone a destra adatta la finestra e centra la visione sulla tratta FNM Milano Como Risultano visibili i limiti amministrativi le linee e le stazioni ferroviarie FS e FNM delle Lombardia la linea considerata evidenziata in blu e le rispettive stazioni rappresentate da pallini gialli Sulla mappa 1 inoltre possibile effettuare due tipi di ricerca spaziale di un Comune compreso nel territorio lombardo e di una stazione appartenente alla linea FNM Milano Como Per attivare la ricerca basta inserire negli appositi campi situati nella parte centrale della finestra e visibili in figura 2 3 i nomi dei Comuni o delle stazioni da individuare sulla mappa e digitare lt invio gt Per facilitare l utente in questa operazione i campi Ricerca sono stati muniti di men cerca Comune a tendina figure 2 4 e 2 5 che permettono di scegliere all interno di un elenco di nomi in ordine 7 8 Cerca Stazione KMP alfabetico gli elementi da individuare Una volta sj Da riemp
147. cia oraria si attiva una procedura che permette di visualizzare in tempo reale su un finestra il diagramma di traccia oraria di un qualsiasi treno e di confrontarlo con il diagramma teorico in modo da individuare possibili ritardi Il diagramma mostrato in figura 6 8 riporta in ascissa lo spazio percorso espresso in chilometri e in ordinata il tempo espresso in minuti Traccia Oraria a Le x 0 2 4 6 81012141618202224262830323436384042444648505254565660626466687072747678808284868689092949698100 Tempo minuti Disegna traccia in tempo reale Figura 6 8 Diagramma di traccia oraria altrimenti detto Orario Grafico Un algoritmo pu in questo modo verificare in tempo reale e automaticamente l aderenza all orario di tutti i treni in viaggio e quantificare il ritardo Il nostro algoritmo esegue il controllo per un solo treno cio quello selezionato nella finestra Segui treno e visibile sulla mappa 2 e visualizza il ritardo nell apposita finestra Inoltre si possono 22 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago visualizzare sullo stesso grafico diagrammi di traccia oraria di pi convogli in modo da evidenziare i possibili punti di intersezione tra le curve di due diverse treni e contemporaneamente il luogo e l ora dell incontro fra i due convogli 6 5 5 Visualizzazione dei treni in movimento selle mappe Attraverso una procedura chiamata da Tim
148. co potrebbe essere quello di fare riferimento alla sua posizione lungo una strada In questo modo anche la gestione dei dati risulterebbe pi semplice basterebbe una volta definito l elemento lineare gestire e memorizzare una sola coordinata Alla base della segmentazione dinamica vi infatti la definizione di una route che rappresenta l elemento lineare a cui fare riferimento attraverso la coordinata curvilinea riferita ad un origine Alla route possono essere associati degli attributi Gli strumenti per creare memorizzare interrogare modificare e rappresentare le routes completano le funzionalit di segmentazione dinamica Analizzando diversi sistemi realizzati da varie societ di trasporto nel mondo si sono potute individuare le caratteristiche comuni dell architettura di un GIS per i trasporti GIS T riportate anche in figura 2 1 Architettura Client Server tutti i principali programmi risiedono su un potente elaboratore centrale Server e vengono condivisi ed utilizzati dagli utenti che lavorano su terminali Client anche remoti a uso di database relazionali su server Oracle o Apache in ambiente ODBC a 32 bit a architettura modulare di tipo ERP O utilizzo in fase di analisi di estensioni preesistenti o appositamente programmate per i software GIS commerciali Spatial Analyst e Network Analyst per ArcView MapObject come strumento di sviluppo Q uso di metadati e di layer SDE Spatial Database Engine poco
149. con e quella per il radiomodem UHF a sinistra o GSM a destra Per completezza rileviamo che a bordo di ogni veicolo possibile installare una serie di periferiche allo scopo di estendere le funzionalit del sistema in base alle esigenze specifiche derivanti dalle diverse tipologie di flotte ad esempio e Sensori per trasmettere alla centrale operativa le condizioni meccaniche del mezzo quali temperatura dell olio livello del carburante pressione dei pneumatici temperatura della cella frigorifera eventualmente presente e Telecamere per la trasmissione delle immagini dal veicolo alla centrale di controllo e Microfoni per ascoltare in centrale ci che avviene a bordo veicolo e Attuatori per comandare dalla centrale operativa azioni quali lo spegnimento del motore bloccaggio delle porte interruzione dell iniezione del carburante etc e Lettori di badge magnetici e di carte di credito per il pagamento in tempo reale 10 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto e Display e tastierini alfanumerici per la ricezione e l invio di messaggi alla centrale operativa figura 3 13 ed eventuali stampanti e Bottone antipanico per segnalare situazioni di emergenza Figura 3 13 Periferiche di bordo con LED e tastierino alfanumerico per lo scambio di messaggi tra centrale di controllo e veicoli della flotta Centrale di Controllo I compiti della centrale di controllo si diversificano molto
150. concomitanti La visione geografica permette di valutare il probabile impatto di un mezzo guasto sul resto della rete di trasporto nel quadro globale dell evento e quindi di agire in maniera da minimizzare i disagi sull utenza XX Gestione Guasti Versione 1 0 r Contatore Giornaliero Modifiche 19 05 1999 Modifica Guasti Aperti 3 l Guasti Chiusi fo r Interventi Intervento Aggiorna Griglia Restituzione Guasto Ricerca 3 5 Chiusura Op Guasto Apre e Chiude p Ordina e Ricerca 7 Annals C Ricerca eni 1A FAL 00 02 panni CI DITA 823 n ENE 2 1415 12 11 00 01 Inviato in rimessa 14 16 LUZI ANDREA Figura 3 24 Maschera di interfaccia con l operatore del sottosistema di gestione guasti in linea realizzato da ATAC Roma 3 3 3 Monitoraggio dei veicoli tramite scatola nera La scatola nera pi comunemente chiamata Black box un dispositivo montato a bordo dei veicoli che integra le funzioni di un cronotachigrafo con quelle di monitoraggio dello stato meccanico dei mezzi permette quindi di registrare durante il percorso eventuali anomalie di funzionamento del mezzo La scatola nera interagisce strettamente con i dispositivi per la localizzazione degli automezzi e le altre componenti del sistema informativo di bordo registrandone tutte le operazioni In particolare immagazzina le informazioni riguardanti e posizione e velocit del mezzo
151. cui il Dipartimento delle Difesa degli USA degrada la qualit del segnale ad uso civile dal 1994 e attualmente gli errori quadratici medi di posizionamento mediante SPS sono Baj 1999 e 60m posizione nelle spazio e 50 m posizione orizzontale e 80m quota Il codice P consente ai ricevitori abilitati quelli militari di determinare la propria posizione in modo pi preciso con errori quadratici medi di e 8 m posizione nello spazio e 9 m posizione orizzontale e 14m quota Il Dipartimento delle Difesa degli Stati Uniti ha stabilito che in tempo di pace gli effetti della SA ridurranno l accuratezza dello SPS a 100 m nel 95 dei casi di posizionamento bidimensionale che corrisponde ad un accuratezza tridimensionale di Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare circa 76 m nel 50 dei casi contro quella PPS di 16 m nel 50 dei casi Ruggiero 1996 Entrambi i codici infatti permettono all utente di calcolare la distanza terra satellite ma dato che solo il codice P compare su entrambe le frequenze L e Lz solo gli utenti autorizzati possono effettuare una duplice comparazione in frequenza per compensare il ritardo di propagazione dovuto alla ionosfera Esiste in realt un terzo codice detto D Data code trasmesso su entrambe le portanti E un codice binario strutturato in modo tale da fornire il Messaggio di Navigazione che contiene le informazioni sugli errori degli orologi di bordo le effemeridi del sa
152. damente con dati provenienti da altri sottosistemi Tracking Layer Le altre case produttrici hanno risposto in maniera simile tanto che oggigiorno tutti i motori GIS commerciali Intergraph MGE Autodesk AutoCad Map MapInfo sono in grado di trattare la dinamica di oggetti in movimento come funzionalit base o all interno di particolari estensioni e plug in alcuni di essi sono descritti nel paragrafo 3 6 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Attualmente quindi la tecnologia GIS pu essere applicata oltre che nel campo dei trasporti anche in quei settori in cui la dinamica non pu essere trascurata come la zoologia si veda Groom e Kemp 1994 l ecologia tracciamento di animali per la cattura e ricattura il monitoraggio delle copertura delle reti di radiocomunicazioni e di telefonia mobile etc In particolare nel settore dei trasporti grazie all evoluzione ed alla diffusione dei sistemi di posizionamento in tempo reale i motori GIS forniscono le funzionalit necessarie ad aggiornare a brevi intervalli di tempo le posizioni dei veicoli Le coordinate necessarie vengono trasmesse al GIS dai sistemi di posizionamento attraverso una rete di telecomunicazioni Il congiunto di queste tecnologie posizionamento trasmissione dati e controllo operativo su mappa digitale viene definito sistema di AVL Automatic Vehicle Location o AVM Automatic Vehicle Monitoring 3 2 Gestione di flotte Il
153. dati strutturali di un manufatto 18 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto deve essere possibile visualizzare le manutenzioni o i controlli eseguiti su quell opera cos come a partire da controlli che hanno avuto un determinato esito si deve poter risalire ai manufatti a cui sono riferiti GIS Road Base Text Files Spread Sheets Database External Data Figura 2 8 Componenti di un SIS realizzato dal Denver Regional Council of Governments Colorado 2 3 2 Costruzione delle fasce di rispetto Il gi citato nuovo Codice della Strada DDL 285 92 e successivi regolamenti attuativi impone ai Comuni la classificazione della rete viaria e la creazione delle relative fasce di rispetto a ciglio strada al fine di rispettare criteri di visibilit e sicurezza Le fasce di rispetto devono essere acquisite all interno dello strumento urbanistico adottato PRG e costituiscono un vincolo di efficacia inderogabile salvo la presenza di elementi inamovibili preesistenti La legge introduce una nuova classificazione delle rete viaria rispetto a quella definita nel DM 1404 68 che comprende anche le strade urbane Zone Omogenee A B C e non tiene pi conto dell ente gestore Basandosi sulle caratteristiche costruttive tecniche e funzionali e sui livelli di servizio forniti il Nuovo Codice definisce le seguenti categorie di strade e assegna le relative larghezze delle fasce di rispetto
154. del Testo Unico del Nuovo Codice della Strada L 285 30 4 92 e successivi regolamenti di esecuzione ed attuazione D D L 495 16 12 92 D L 10 9 93 n 360 Art 13 sono tenuti ad istituire e tenere aggiornati la cartografia ed un Catasto informatizzato delle infrastrutture opere d arte e pertinenze stradali Le modalit da seguire per adempiere alle specifiche di legge saranno definite con Decreto del Ministero dei LLPP sentita un apposita commissione del CNR Attraverso questo obbligo viene quindi palesata la necessit di fissare modalit univoche per la gestione delle informazioni nell ambito del sistema di mobilit stradale Il Catasto Stradale Informatico si configura come strumento per la gestione del patrimonio stradale attraverso le seguenti funzionalit e monitoraggio della consistenza qualitativa e quantitativa della rete e relative analisi statistiche e pianificazione e gestione della manutenzione e degli interventi programmati e monitoraggio dell andamento temporale dei lavori al fine di ottimizzare l uso delle risorse umane e finanziarie e verifica della funzionalit attraverso modelli di traffico ed accessibilit e gestione delle concessioni e riscossione di canoni 11 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto e gestione della segnaletica orizzontale e verticale e programmazione di nuovi interventi e valutazione dell impatto ambientale e rilievi di traffico statistiche sug
155. del Trasporto Pubblico Locale che introduce il regime di concorrenza mediante l affidamento del servizio di trasporto pubblico per gara d appalto I requisiti di prequalifica delle gare imporranno come gi successo in altri Paesi Europei l aggregazione tra le aziende esercenti e la conseguente standardizzazione delle procedure di trattamento delle informazioni aziendali Ad esempio in Italia nata un associazione di aziende private che operano nel settore del trasporto pubblico in concessione ANAC Associazione Nazionale Aziende Concessionarie In questo contesto le Autoguidovie Italiane stanno lavorando per la 32 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto realizzazione di un sistema informativo aziendale completo il cui modello potr essere ripreso dalle aziende minori Guerra Mazzoncini Rossi 1999 Va notato che la generale arretratezza tecnologica del settore favorisce l implementazione ex novo di sistemi di organizzazione aziendale omogenei basati sull utilizzo di strumenti tecnologici ed informativi innovativi quali i GIS Introducendo l informazione territoriale georeferenziata nelle aziende possibile sviluppare una metodologia innovativa di progettazione e gestione di autolinee tranvie e ferrovie L azienda Tramvie ed Autobus del comune di Roma ATAC si recentemente dotata di un Sistema Informativo Territoriale integrato a supporto della sua attivit In particolare il GIS lo str
156. delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Venne quindi richiesto solo un metodo per riportare la posizione dei treni al CTC da utilizzare come sistema informativo ma una volta istallato la compagnia non tard a scoprirne il valore aggiunto e di fatto inizi ad utilizzarlo anche come ausilio ed integrazione dei sistemi di sicurezza 4 2 3 Primi passi verso il GPS a bordo Le premesse per l utilizzo del GPS sembravano ottime essendo il territorio attraverso il quale si snodano le tre linee prevalentemente piano tale da garantire continuamente la visibilit teorica dei satelliti Tuttavia le perplessit della compagnia riguardavano i brevi tratti in galleria 200 300 m dove il ricevitore non pu agganciare il segnale dei satelliti Navstar ed i punti ribassati trincerati che avrebbero potuto comportare un peggioramento dell indice DOP misura della bont della geometria dei satelliti Inoltre appariva difficile e delicata la scelta del sistema di comunicazioni tra unit mobili e centrale di controllo CTC che doveva avere caratteristiche tali da garantire la sicurezza e la rapidit delle trasmissioni era importante anche non compromettere l esistente collegamento vocale tra macchinisti e personale di terra La verifica della fattibilit del progetto venne affidata alla societ di ingegneria KNOSOS che realizz una serie di prove nell Ottobre 1995 i test vennero effettuati installando nella cabina di u
157. detto DOP Diluition of Precision che rappresenta il contributo della configurazione geometrica sull accuratezza del posizionamento Tale indice risulta inversamente proporzionale al numero di satelliti utilizzati e al volume del solido avente per vertici i satelliti collegati alla stazione a terra quindi a valori bassi di DOP corrisponde una situazione favorevole Pa caso a coso b Figura 1 3 Configurazione geometrica dei satelliti La figura a mostra una configurazione satellitare favorevole con indice DOP basso mentre la figura b mostra una condizione sfavorevole con satelliti molto raccolti con indice DOP elevato 12 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare La precisione del posizionamento risulta circa uguale al DOP per la precisione delle misure della distanza terra satellite vedi equazione 4 0 DOP 0 4 dove G precisione del posizionamento Go precisione delle misure DOP Diluition of precision 1 2 Tipi di ricevitori GPS Il ricevitore GPS composto da un antenna e dal ricevitore stesso una scatola che collegato ad un controller in grado di fornire le coordinate del punto desiderato Esistono sostanzialmente tre tipi di ricevitori Ruggiero 1996 I ricevitori a tracciamento sequenziale tracciano i necessari quattro satelliti con uno o due canali hardware L insieme dei satelliti sar tracciato uno alla volta combinando le misure cos ottenute soltanto dopo l acqu
158. di Torino Nel caso in cui il guidatore non possa seguire il percorso programmato per problemi stradali imprevisti ad esempio ingorghi o interruzioni per lavori in corso o perch volontariamente decide di deviare il sistema automaticamente calcola un nuovo percorso che collega la destinazione prescelta alla nuova posizione del veicolo A questo scopo la cartografia comprende la rete stradale completa delle principali citt la rete extraurbana che consente il collegamento di tutti i comuni ed altri elementi geografici rilevanti quali la rete fluviale e ferroviaria parchi e giardini complessi industriali ed edifici significativi complessi universitari monumenti La rete stradale corredata dalla toponomastica ufficiale dalla numerazione civica e dalle informazioni relative alla viabilit sensi unici divieti di svolta isole pedonali etc per permettere il calcolo di percorsi ottimali nel rispetto delle regole del traffico Sono inoltre memorizzate numerose categorie di servizi alberghi ospedali uffici postali cinema etc che rappresentano mete di interesse generale La possibilit di comunicazione bidirezionale tra vettura e centro di controllo tramite fonia e messaggi di testo permette la chiamata di soccorsi in caso di emergenza Ci pu avvenire in modo automatico se i sensori di incendio incidente furto e sollevamento montati sul mezzo si attivano oppure da parte del conducente tramite 17 Capitolo 3 Utilizzo din
159. di controllo ua oa 59 4 7 2 3 Sistema di comunicazione treno centrale ee 59 4e 3SCONCIUSIONI doi sai 60 5 L ATTUALE STRUTTURA INFORMATIVA DELLE FNM 5 1 Le ferrovie Nord Milano sesseessoeseossoossoossoosseoessessooessessoessosssosssossoss 2 5 2 Il sistema di controllo dei treni sulla tratta Milano Como 5 5 3 Sistemi di comunicazione treno terra e terra treno delle FNM 8 5 4 Dominio geoeratico usare 11 6 PROGETTO DI UN SISTEMA DI AVL APPLICATO ALLA LINEA FERROVIARIA FNM MILANO COMO 6 1 Il sistema AVL per le ENM agiata 3 6 2 Il GPS e la rete di comunicazioni treno terra vsrsrrrrrrrrererrerecoo 4 6 3 Il sistema informativo per la centrale operativa di Saronno 7 6 4 Strumenti di sviluppo eesssessscoesooeessoocssoeessocessoosessocesoossssocesssesssosseo 12 04 1 MapobjecisL2a nai iaia 13 6 5 Funzioni del sistema informativo implementato vvs0rrrrcrerero 16 6 5 1 Acquisizione dei dati GPS sssssossssssssosssooesoossoosssossssossssesssocesooseoosssossssesssose 18 6 5 2 Correzione dei dati GPS essssrrrrrrrrerereneiceccorieeerereescecioreeeenerenesecioreeeenenensene 18 Indice 6 5 3 Interpretazione ed estrapolazione della posizione in caso di mancata ricezione del segnale GPS cumino ivi 19 6 5 4 Algoritmi per il controllo di posizione velocit e aderenza al diagramma di l ACCIWOrMilziiinicilaeaaaeaaaa 2
160. di ricezione dai satelliti di trasmissione via radio GSM o trunking ad una centrale di controllo ed il trattamento di tali informazioni da parte di software specifici che possono arrivare fino al dettaglio di un Sistema Informativo Territoriale completo Il sistema per la localizzazione dei treni istallato nel 1996 da FGC consiste in quattro componenti separate che interagiscono tra loro vedi figura 4 8 la strumentazione di bordo comprende un ricevitore GPS accoppiato ad un microcontroller connesso con un radiomodem che per mezzo di una rete di radiocomunicazioni su Control de Flotas F eet Management de Comunicaciones Monia PHR Trunking GSM SatCom n gt CENTRO DE CONTROL MicroNAV EOUPO EMBARC400 f CONTROL CENTER Micro NAV ON BDARO EQUIPMENT il f Figura 4 8 Schema di gestione flotte 17 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario frequenze UHF invia al centro di controllo CTC di S Boi i dati di posizione velocit e direzione del treno nonch i parametri di qualit del posizionamento ed i messaggi di errore AI CTC vi un altro radiomodem che tramite un processo di comunicazione di polling riceve ciclicamente i pacchetti di dati provenienti dalle varie unit circolanti Queste informazioni costituiscono gli input del programma di gestione flotte che tra le altre funzioni visualizza la posizione dei treni su cartografia d
161. diffusione capillare delle mappe tematiche generabili tramite queries al database attraverso rete Intranet e o Internet Le strategie di reperimento e costruzione del grafo vettoriale delle linee sono del tutto simili a quelle per la costruzione del catasto stradale infatti si possono equipaggiare dei veicoli a rotaia di attrezzature per il rilevamento cartografico GPS telecamere odometri Per quanto riguarda l architettura del sistema abbiamo la necessit di sottolineare le peculiarit che lo distinguono dai catasti e dai sistemi informativi stradali L architettura distribuita client server permette di definire delle zone di competenza attraverso le quali viene gestita l infrastruttura ferroviaria collegate in rete geografica ad un server centrale Si possono individuare tre livelli d uso il primo comprende le attivit di base per la gestione della cartografia della topografia e della progettazione ferroviaria Le workstation di secondo livello sono dedicate ad applicazioni pi specialistiche come la gestione degli impianti di segnalamento dei percorsi delle telecomunicazioni dei passaggi a livello e del patrimonio immobiliare Infine il terzo livello di utenza si occupa di attivit complementari come l amministrazione del patrimonio immobiliare la gestione delle procedure di esproprio dei suoli l analisi della mobilit del marketing e della protezione ambientale Ogni singola centrale di controllo pu essere a sua v
162. diffuso in Italia La Banca Dati centralizzata viene realizzata con un architettura Client Server in modo da rendere disponibili i dati a tutti gli uffici che interagiscono su pi livelli Si compone generalmente di un database relazionale su server Oracle interrogabile direttamente tramite linguaggio SQL ed accessibile dai vari client in rete attraverso queries semplificate La scelta di Oracle sembra essere un alternativa obbligata poich altri prodotti in commercio pur essendo pi flessibili non risultano affidabili nel trattamento di grandi quantit di dati Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Scenari di trasporto Database relazionale degli Input Dati territoriali Cartografia raster di inquadramento Cartografia vettoriale con grafo stradale e rete di trasporto aziendale Dati demografici e socioeconomici Offerta e Domanda di trasporto Dati alfanumerici descrittivi Rilievo accessibilit urbana Modelli di traffico circolazione e inqui namento Interfaccia GIS Architettura Client Server e Interrogazione dei database relazionali tramite SQL e Rappresentazione Offerta grafi percorsi linee stazioni depositi nodi strategici orari frequenze bacini di utenza censimento strutture e Rappresentazione Domanda Flussi di utenza sulla rete matrici O D Interazione Domanda Offerta Mappe tematiche Tabelle e Sottosistemi ed Applicativi Grafici
163. do a disposizione un modulo specializzato per la memorizzazione dei dati Net Engine consente di gestire e 34 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto manipolare anche reti estese e complesse come l intera grafo stradale e autostradale di uno Stato Tale prodotto fornice algoritmi per determinare il percorso pi breve tra due punti per identificare i servizi pi prossimi o facilmente raggiungibili per risolvere problemi di allocazione ma gli utenti possono anche sviluppare algoritmi pi complessi per risolvere problemi specifici Le librerie di Net Engine possono essere integrate con quelle di MapObject e con gli oggetti programmabili che quest ultimo fornisce Il motore GIS di MapObject consente di aggiungere alle capacit di Net Engine di visualizzare mappe reti e percorsi potenti strumenti di geocoding e di gestione delle informazioni in tempo reale Questa unione permette di monitorare veicoli in viaggio di controllare la loro aderenza all orario di fornire indicazioni sul miglior percorso di pianificare i viaggi ecc E attualmente in programma la versione Net Engine 1 2 che includer nuovi algoritmi opzioni ed esempi per rendere pi flessibile e comprensibile la programmazione e lo sviluppo Mentre la versione 1 1 funziona con il sistema UNIX la versione successiva funzioner in ambiente Winwows 3 5 Conclusioni A chiusura di questo capitolo sui sistemi AVL possiamo concludere qu
164. e Bit Error Rate almeno di 10 e possibilit di essere estesa per l intera rete ferroviaria e possibilit di supportare altri servizi come la fonia e l invio di messaggi di allarme Si sono prese in considerazione due differenti implementazioni del sistema di trasmissione la prima viene realizzata con una rete radio UHF a 460 MHz specifica per l applicazione e finalizzata alla sola trasmissione treno terra dei dati GPS la seconda prevede l adesione da parte delle FNM al progetto EIRENE European Integrated Railways Enanched Network che specifica a livello europeo uno standard di radiocomunicazioni digitali Per quello che riguarda le telecomunicazioni in ambito ferroviario si tende infatti ad una standardizzazione dei sistemi radio digitali finalizzata a garantire l interoperabilit tra tutti i treni circolanti in Europa Bongiana 1998 Questo tipo di sistema fornisce una trasmissione dati ad alta velocit requisito fondamentale per poter supportare tutti i servizi indispensabili per il miglioramento delle telecomunicazioni ferroviarie Visto il carattere regionale delle Ferrovie Nord Milano ed il limitato traffico attuale sembra ragionevole l utilizzo della rete radio dedicata a 460MHz che richiede anche l installazione di un ripetitore nei pressi delle localit Valcava in modo da garantire la coperture radio di tutta la linea ferroviaria Questa rete di trasmissione basata su una tecnologia un po superata a costi contenu
165. e In ogni specifico caso pu essere scelta la strategia pi idonea a soddisfare i requisiti operativi e a minimizzare l occupazione del canale di comunicazione D ora in avanti ammettiamo di utilizzare un processo di polling dato che la flotta di treni delle FNM circolante sulla linea MI CO non raggiunge mai numerosit molto elevate Alla centrale si compie l ultimo atto del polling il pacchetto di dati viene ricevuto da un radiomodem analogo a quello montato sui veicoli e decodificato da un software di gestione flotte in modo da attribuire le informazioni alle singole unit mobili Il software della centrale ha il duplice compito di governare i processi di comunicazione e di costituire l interfaccia con gli operatori visualizzando graficamente la posizione dei veicoli su mappe digitali Per il carattere territoriale delle informazioni da trattare risulta naturale l uso di un software GIS eventualmente integrato da moduli per la gestione delle flotte e delle comunicazioni alcuni esempi nel paragrafo 3 4 Le funzionalit principali del software di gestione flotte sono e rappresentazione dei veicoli in movimento sulla base cartografica tramite icone variabili a seconda dello stato e del la tipologia del mezzo e gestione della cartografia a raster e vettoriale ttraverso le pi comuni operazioni proprie di un GIS zoom pan ricerca indirizzi identificazione vie visualizzazione di punti di interesse figura 3 14 e gestione dei
166. e Ferrovie Catalane sin dalla loro creazione per meglio spiegare l innovativo intervento del 1997 riguardo al posizionamento in tempo reale con l ausilio del GPS La maggior parte delle linee ferroviarie europee attualmente elettrificata la corrente viene fornita da cavi elettrici sostenuti da pali posti in mezzo o a lato dei binari Con l aggiunta di altri cavi eventualmente ottici si possono trasportare informazioni relative ad esempio allo stato dei segnali ferroviari e dei passaggi a livello La posizione del treno un informazione molto utile da veicolare sensori elettronici o relais installati in alcune sezioni della linea notificano al posto centrale di controllo il loro stato di occupazione e quindi quello della sezione stessa La trasmissione della condizione di libero o occupato avviene attraverso i sopraddetti cavi semplici o in fibra ottica Sebbene molto costoso circa 600 milioni di lire al Km questo classico sistema di controllo fondamentale per l efficienza e la sicurezza delle operazioni ferroviarie Nel 1995 tale sistema di sicurezza era utilizzato in tutte le linee delle FGC tranne per i 35 Km della linea passeggeri non elettrificata che unisce Martorell a Igualada e per i due tratti di 50 Km adibiti al trasporto merci che collegano le sopracitate miniere di sale e potassio di Suri e Sallent con il porto commerciale di Barcellona In figura 4 6 riportato un quadro geografico generale Queste linee erano
167. e applicativo MicroNav stato realizzato in linguaggio Delphi da KNOSOS appositamente per il sistema informativo delle FGC La scelta di non utilizzare un programma gi esistente sul mercato come ArcView Tracking Analyst della ESRI eventualmente integrato con nuovi moduli user defined fu dettata dalla necessit di poter offrire un prodotto versatile in grado di adattarsi a qualsiasi tipo di flotta treni autobus taxi camion della nettezza urbana ma anche elicotteri e navi ed in grado di interagire con qualunque tipo di database territoriale e di GIS senza privilegiarne uno in particolare Sostanzialmente MicroNav ha le funzioni di e gestire processi di comunicazione supportando diversi protocolli GSM trunking radio UHF VHF e satellitari visualizzare cartografia raster e vettoriale il che gli d caratteristiche simili ad un GIS ma senza le funzioni di database territoriale Per queste ed altre funzioni MicroNav predisposto per interfacciarsi con altri programmi GIS amministrare flotte gestendo la messaggistica CTC conducente interrogando database di orari teorici generando grafici e tabelle orarie in tempo reale immagazzinando dati in file storici rilevando la posizione delle unit mobili e mostrandola su mappe digitali e quadri sinottici e trattando messaggi di allarme e di errore del sistema 27 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario
168. e convoglio pronto senza motrice degli spostamenti senza carico dei guasti imprevisti lungo il percorso e delle uscite a vuoto delle squadre di assistenza In particolare CONRAIL si proponeva di e ridurre del 50 le spese di manutenzione straordinaria per guasti lungo il percorso e diminuire il tempo medio di riparazione dei guasti Mean Time To Repair del 50 e aumentare del 20 l uso di ciascuna locomotiva e aumentare del 5 la reperibilit dei mezzi e individuare il ciclo ottimo di manutenzione ordinaria programmata in modo che coincida con il periodo che mediamente intercorre tra due guasti Mean Time Between Failures Quest ultimo punto pu anche essere estremizzato eliminando il concetto di manutenzione periodica ed introducendo quello di riparazione solo in base allo stato di usura e di effettivo funzionamento Alcuni studi condotti nel 1995 sui sistemi fino allora utilizzati da CONRAIL per il monitoraggio della flotta evidenziarono una serie di inefficienze alle quali la compagnia intendeva sopperire per guadagnare in competitivit Il sistema riportava i guasti solo dopo che avvenivano tramite una serie di passaggi di informazioni orali o manuali poco formalizzati che comportavano spesso la perdita od il travisamento di molti dati Il risultato era una classificazione sommaria dei guasti poco riferibile alle circostanze di accadimento luogo e tempo ed una percentuale estremamente fastidiosa di casi in cui l usci
169. e delle tecniche di elaborazione dei dati che sfruttano la continuit del dato vettoriale L accuratezza del dato raster dipende invece dagli strumenti di acquisizione per esempio per le immagini telerilevate dipende dalle piattaforme satellitari ed aeree In sintesi l accuratezza dei dati vettoriali risulta pi discrezionale rispetto a quella pi sistematica dei dati raster Questi parametri sono stati introdotti per sottolineare aspetti generali da considerare per la definizione degli standard per la cartografia numerica Il crescente numero di sistemi informativi ha infatti generato una crescita di dati che contrariamente alla cartografia tradizionale sono stati acquisiti ad uso e consumo del singolo utente Tale proliferazione di banche dati ha generato duplicazioni e ripetizioni Attualmente infatti non sono ancora stati raggiunti e standardizzati criteri omogenei di produzione e controllo di qualit a differenza della cartografia tradizionale che ha da tempo degli standard riconosciuti a livello internazionale APPENDICET 2 00 0 4000010 0l0e0 01008088 lil 1 I SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI GIS esrrerrrereerre rie rin eee iene ie nie nie rio nie eee ee enionennee 1 1 1 Introduzione errrrrrrrrrerrezeceze sese se sese eeeeeezeezenece nea zeneeenerin ee cene se sese nese oks nie nese arene ze ezio neen nese ze er oi Sss 1 1 2 La tecnologia dei GIS osrrrrrrrererererecece ese eeerere rene re e
170. e di traffico associato ad una strada i capolinea di un autobus in condizioni di elevato traffico il percorso ottimale di un mezzo pubblico dipendente dall orario di partenza e lo stato di occupazione di caselli stradali Inoltre la tecnica finora seguita di immagazzinare gli attributi alternativi in diversi campi dello stesso record comporta un inutile spreco di memoria nell allocare celle ogni volta che si presenta un cambiamento In questo senso vanno apportati dei miglioramenti ai software esistenti al fine di poter trattare il time stamping ovvero gli attributi che cambiano valore nel tempo Lakshmanan e Spear 1997 Per completezza ricordiamo che la diffusione dei software GIS apre le porte ad un vasto ventaglio di applicazioni che rientrano nel campo dei sistemi di trasporto intelligente ITS Tra queste segnaliamo la gestione del traffico e della viabilit componenti importanti da prendere in considerazione nella trattazione dei sistemi di trasporto sia nella fase di gestione in tempo reale sia in quella di pianificazione In genere gli ITS si occupano pi della prima ma una buona base pianificatoria supportata da simulazioni e modelli di interazione con il territorio facilita il compito nella gestione e nella razionalizzazione dei flussi veicolari per questo motivo verr ripreso l uso statico del GIS per le attivit di pianificazione del traffico Gestione in tempo reale del traffico L elemento caratterizzante dei mode
171. e di gestione e manutenzione programmata dei manti stradali illustrate nel precedente paragrafo Il Comune di Modena ha sviluppato e sperimentato una metodologia di lavoro come quella descritta nel 1998 sull intera rete viaria comunale che si sviluppa complessivamente su oltre 500 km ed ha ottenuto ottimi risultati Comani Pagotto 1998 22 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto 2 4 Il GIS per la conoscenza del rapporto mobilit territorio Nella conoscenza dell uso e delle caratteristiche del territorio il GIS svolge la sua basilare funzione di mostrare viste geografiche di una determinata area cio produrre della cartografia ed affiancarla a strumenti di analisi La possibilit di esprimere e visualizzare l accessibilit territoriale mediante un GIS pu rivelarsi di grande utilit per la valutazione della rispondenza del servizio di trasporto pubblico alla domanda distribuita sul territorio Cometti Ratti 1997 Sartore 1999 Camicia Sartore 1998 L analisi dell accessibilit pu essere introdotta in qualsiasi fase dell attivit di piano da parte di un gestore di un servizio di trasporto pubblico nella descrizione dello stato di fatto nella fase progettuale con l obiettivo di migliorarla nella fase di verifica dove l accessibilit pu rappresentare l indicatore di uno standard di progetto Quest ultimo il caso dell accessibilit ai veicoli da parte delle persone dis
172. e en ezio ee cenere sese ce se aree azzera nere rene zineeee nese nese nese zenzero 4 18 Appendice 1 12 1 Eunzionalit di DASE sorti nina listato ia su 6 1 2 2 Funzionalit ditete sin milioni Le IO LELE LARGA Lea nlida 9 1 3 Le applicazioni s0rrscrrrererezisezese zio sese sese eeseeeceeenece nea zeneeeneeen A nese ne se aree eee ea nere nea neo nese ezionecenenee 13 1 41 GIS Internet spaini ie AA ARAN RARA ASE E A 15 1 5 Parametri di QUAlit omrscrererererese rese eee rece zeereo nere zene zen eeen ezine renze seneca nese aree eee ea nere nea nen nice zeeneeinzenee 17 19 Appendice 2 APPENDICE 2 MANUALE UTENTE DI InfoTreno 1 0 Installazione Il programma dotato di procedura guidata di installazione che automaticamente aggiunge le librerie DLL ed i controlli ActiveX OCX necessari al corretto funzionamento su macchine dotate di sistemi operativi Windows NT e Windows 9x Per avviare l installazione inserire il CD ROM di nfoTreno digitare D setup exe nella finestra di dialogo attivata dalla voce esegui Run del men di avvio di Windows Il percorso di setup exe pu cambiare a seconda del nome dell unit assegnato dal sistema al lettore CD Il Setup scompatta automaticamente anche i dati cartografici necessari e li copia in una directory di nome data Per un corretto funzionamento opportuno non cambiare mai la posizione di questa cartella che deve rimanere sempre ad un livello
173. e il volume di traffico anche alle caratteristiche della rete e non soltanto al minimo percorso in modo da rappresentare verosimilmente la realt 47 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto I SISTEMI DI LOCALIZZAZIONE AUTOMATICA DEI VEICOLI AVL Nell ultimo decennio si aperta la possibilit per i GIS di acquisire ed aggiornare dati in tempo reale Nel frattempo la tecnologia di posizionamento satellitare GPS disponibile per usi civili dal 1993 ha visto un ampia diffusione commerciale accompagnata da un abbattimento dei costi dei ricevitori Si sono quindi create le premesse per l integrazione delle due tecnologie utile soprattutto nel rilevamento topografico di precisione e nel monitoraggio di oggetti mobili In particolare nel campo dei trasporti l accoppiamento tra metodi di posizionamento veicolare e GIS apre le porte alla diffusione dei sistemi di localizzazione automatica dei veicoli AVL Automatic Vehicle Location La tecnologia AVL usata sia per monitorare in tempo reale una flotta di veicoli dotati di GPS sia per la navigazione assistita a bordo dei veicoli stessi Il monitoraggio avviene in una centrale di controllo che riceve i dati di posizione elaborati dai ricevitori GPS tramite una rete di comunicazioni mobili Nel primo paragrafo sono illustrate le caratteristiche che hanno permesso ai GIS di interagire con i GPS Nel secondo viene illustrata l architettura dei sistemi di AVL pe
174. e un GIS pu fornire opportuno considerare anche le soluzioni che offre per la pianificazione e la modellizzazione del traffico e della viabilit Le banche dati che riguardano il territorio le risorse urbane e extraurbane cos come i censimenti informatizzati e i catasti stradali illustrate nel capitolo 2 possono essere utilizzate anche all interno di modelli previsionali e di simulazione del traffico e del suo impatto sull ambiente Lo studio dei problemi relativi all ingegneria del traffico e dell ambiente urbano o extraurbano avviene attraverso la simulazione ed il confronto tra diverse alternative e scenari I GIS possono costituire lo strumento informativo in grado di integrare le conoscenze acquisite dai settori della modellistica e della simulazione del traffico con le possibilit di gestione organica delle informazioni offerte dai moderni database relazionali In primo luogo perch raccolgono in una visualizzazione sintetica tutti i parametri topografici descrittivi dell assetto territoriale e della disposizione topologica della rete stradale In secondo luogo perch 39 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto sono in grado di fornire all utente un interfaccia grafica intuitiva in cui le interrogazioni le selezioni ed i risultati di simulazioni e previsioni siano semplicemente accessibili e prescindano dagli ambienti software in cui vengono eseguite Si pu teoricamente arrivare alla
175. ebrasca societ di telecomunicazioni statunitense ha realizzato nel 1999 un progetto di navigazione assistita dei veicoli tramite WAP Besson 1999 Naik 1999 3 2 2 Flotte di veicoli per il pronto intervento e l emergenza L emergenza si determina a seguito del verificarsi di uno specifico evento disastroso che pu comportare danni a persone e a cose Ne esistono diversi tipi che richiedono differenti modalit di intervento ma si possono identificare alcuni elementi comuni infatti una volta determinate le risorse da impiegare i problemi di gestione dell intervento risultano simili Esistono alcuni pacchetti GIS specificamente implementati per la gestione delle emergenze cio dotati di funzionalit per e coordinare l intervento di diversi mezzi di soccorso 18 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto e rendere tempestivamente disponibili tutte le informazioni necessarie e rappresentare in modo chiaro rapido e preciso tutte le informazioni Ad esempio di questo tipo GeoReM un pacchetto prodotto dalla Sogesi di Roma che prevede l utilizzo di oggetti sviluppati dalla Intergraph e dalla Microsoft Camirro 1999 GeoReM permette di personalizzare l interfaccia utente in funzione delle specifiche esigenze delle differenti emergenze Polizia Ambulanze Vigili del Fuoco Protezione Civile di visualizzare dati e mappe in formato raster e vettoriale di personalizzare l interfaccia tra la C
176. ed il dettaglio degli attributi connessi al grafo e la georeferenziazione stessa dei nodi e degli archi che lo compongono L alternativa opposta quella di utilizzare un moderno laboratorio cartografico mobile montato su un furgoncino equipaggiato con il sistema di posizionamento satellitare differenziale DGPS integrato con sistemi inerziali giroscopici e tachimetrici figura 2 5 Questo sistema consente non solo di rilevare l andamento geografico delle strade e di posizionare gli elementi situati lungo gli assi con precisione submetrica ma anche di scattare foto e registrare filmati dai 4 lati del veicolo associando a ciascun immagine una precisa posizione geografica successivamente riferita al sistema chilometrico progressivo Figura 2 5 Laboratorio cartografico mobile per campagne di rilevamento del grafo stradale attrezzato con DGPS giroscopio odometro e telecamere stereoscopiche Il vantaggio dell uso di un GIS sta nella facilit di consultazione degli attributi alfanumerici relativi agli elementi presenti sulla cartografia selezionando un elemento sulla cartografia possibile consultare le informazioni alfanumeriche ad esso associate prime tra le quali le progressive chilometriche di inizio e fine figura 2 6 16 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto 1 GC ANTASIF S4 Mega A71 4 geo gf om E f ACORTE 1 1 CORTEMAGGIORE usata per Cert DEGN VERALE i COA
177. egli anni 70 provoc l abbandono delle concessioni e la necessit da parte dell Amministrazione Pubblica di farsi carico della gestione di tali collegamenti ferroviari Il ristabilimento del Governo Autonomo di Catalunya e l acquisizione da parte di quest ultimo delle competenze in materia di strade ferrate regionali permise nel 1979 la creazione della FGC come impresa pubblica dello stesso Governo Gli effetti degli scarsi investimenti per ammodernare le linee realizzati dalle compagnie concessionarie negli ultimi anni della loro esistenza si manifestarono al momento della creazione delle FGC Lo stato dei suoi mezzi tecnici era precario quando non disastroso cos come l attitudine al lavoro ed il livello di produttivit delle risorse umane Le pessime condizioni dell intero sistema vedi figura 4 2 richiesero che per tutto il decennio 80 90 e per parte del successivo l amministrazione dedicasse i suoi sforzi a rimodernare i mezzi tecnici ed aggiornare le risorse umane Si procedette mediante approvazione da parte del Governo Autonomo Catalano di Piani Generali di Rinnovamento il primo decennale 1981 1990 i successivi triennali Durante il periodo 1979 1998 stata completata la costruzione Figura 4 2 Stato di degrado delle dei raccordi con l Universit Autonoma di Bellaterra e con il linee nel 1979 porto di Barcellona via Sant Boi de Llobregat sono stati interrati i tratti urbani nelle zone ad a
178. el sistema informativo di bordo rappresentata nel dettaglio dei collegamenti in figura 3 12 Mini Bulkhead Mini Magnetic GPS Antenna GPS Antenna permanent mount Figura 3 11 Due diversi tipi di antenna GPS Trimble a sinistra fissa a destra mobile magnetica 64mm Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Placer GPS 455 GPS Radio MDT Heading Digital Power e Antenna RTCM Sensor gt 10 32v Ignition Battery N input Switch 1 N Input Switch 2 Output 1 Output 2 A Power Status LED A GPS Status LED 1 pps output Antenna Heading Sensor 455DR only Radio not included Odometer Signal Backup Signal RTCM Receiver not included Computer MDT fel m not included Input Switch 1 7 Input Switch 2 Input Switch 3 7 Input Switch 4 7 Output 81 Output 2 b Output 3 Power Status Handset Battery Status Cellular Status GPS Status a CrossCheck AMPS Cellular MDT Digital Power GPS Cellular O Aux VO Handset Ant Ant Cellular Antenna MDT Computer Antenna not included Ignition Battery Figura 3 12 Dettaglio delle porte e dei collegamenti in uscita dal ricevitore GPS A sinistra lo schema riferito all integrazione con un sistema radio a destra con rete GSM Si possono notare la porta RTCM per le correzioni differenziali via radio radiobea
179. ell applicazione realizzata in quanto gli autori ne possiedono il copyright Ci consente anche la diffusione delle mappe interattive utilizzate via Internet possibilit che abbiamo considerato ai fini di realizzare un efficace e capillare sistema informativo per l utenza I GIS sul mercato per trattare dati in tempo reale necessitano delle estensioni descritte nel capitolo 3 che comportano notevoli costi e un aumento del grado di complessit dell interfaccia con l utente e delle licenze d uso chiavi hardware Inoltre le loro funzionalit non sempre possono essere esportate sul Web Il software di controllo flotte comprende anche un modulo per la gestione delle comunicazioni treno terra che si deve interfacciare con il programma di visualizzazione grafica Gli algoritmi ed i protocolli di comunicazione che si devono utilizzare cambiano a seconda del sistema di trasmissione dei dati scelto Anche se tale modulo non stato da noi realizzato pensiamo che sia pi facilmente 11 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago integrabile con un applicazione di cui si conoscono i codici sorgente ed in cui si possono variare a piacere tutti i parametri che non con un sistema GIS preconfezionato in cui i dati devono essere mandati in input con formati predefiniti a Infotreno 1 0 FNM AYL Control Center of x Gp al re e ela i elalxls Nome Stazion
180. ella sola stazione di Como Borghi L algoritmo separa i treni partiti da Milano che viaggiano sulla tratta superiore binario dispari da quelli partiti da Como che viaggiano sulla tratta inferiore binario pari La procedura riceve tutti i dati dei treni attraverso la matrice matrice e restituisce i dati per rappresentare i convogli sul quadro sinottico in una matrice chiamata Sinottico IL DFD Prende dalla procedura Prende la matrice matrice Timer 1 il contatore i dei treni in viaggio QuadroSinottico Restituisce la matrice Sinottico Procedura Metti_in_Stazione Questa procedura chiamata dalla procedura Timer 1 permette attraverso un confronto fra le distanze di identificare i treni in prossimit di una stazione Se il convoglio si trova ad una distanza inferiore a 70 m da una stazione questo viene segnalato attraverso l indicatore S memorizzato nelle matrice Visualizza Il DFD 11 Appendice 3 Prende la martice matrice Prende dalla procedura Timer 1 il contatore i Metti_in_Stazione Restituisce la matrice Visualizza che verr poi utilizzata dalla procedura Visualizza Procedura Velocit Questa procedura chiamata dalla Timer 1 controlla in tempo reale la velocit del treno confrontandola con la velocit nominale di tratta I limiti di velocit sono fissati per ogni tratta delimitata dalle stazioni e nelle tratta a singolo binario possono essere differenti a seconda del senso di marcia
181. emi tradizionali simili a quelli utilizzati anche in Europa ma questi spesso necessitano di installazioni pi complicate e hanno costi di mantenimento pi elevati Per questo la BN ha optato per il GPS sebbene in alcune situazioni come nei terminal dove dozzine di treni devono viaggiare in parallelo o in prossimit di uno scambio l accuratezza di 100 m dovuta alla SA non risulta essere sufficiente Per ovviare a questo inconveniente la BN ha considerato l opportunit di adoperare GPS differenziali che forniscono un accuratezza di circa 25 metri La compagnia ha calcolato che i costi aggiuntivi dovuti all installazione delle stazioni differenziali lungo al linea dovrebbero essere di circa 100 000 dollari Per diffondere l informazione nei treni e nei computer la compagnia dovrebbe ammodernare il sistema radio esistente e installare l attrezzatura nella centrale di controllo il che comporta ulteriori costi aggiuntivi Nonostante questo BN convinta che questo sistema potrebbe realmente rendere il servizio pi competitivo 42 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario La compagnia BN utilizza 1 GPS differenziali anche per monitorare il tracciato e le infrastrutture annesse con estrema precisione quattro veicoli dotati di ricevitori GPS viaggiano lungo la linea ferroviaria ed accumulano informazioni che vengono memorizzate in basi di dati poi utilizzate anche da
182. en poco senso rispetto alle possibilit di aggiornamento in tempo reale dell informazione 24 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Calcolo percorso Luogo di partenza Scegli solo una delle due possibilit pa indirizzo inserisci il nome omettendo via corso no 4 Montevideo Foa risorsa inserisci il nome della risorsa data e ora del viaggio mezzo di trasporto percorso da calcolare INFOPOINI Luogo di arrivo Scegli solo una delle due possibilit Gad indirizzo nessun indirizzo di arrivo Ja risorsa risorsa di arrivo coLosseo Monume data 03 04 99 ora is 10 tutti i mezzi pubblici escludi metro e ferrovie il pi veloce con pochi trasbordi nana con pochi tratti a piedi Disegna su mappa il percorso Figura 3 19 Maschera di interrogazione sul percorso ottimo tra due punti della citt di Roma scelti dall utente da notare l opzione di creare una mappa con il risultato 000000 Tratto pedonale Mum Linea autobus imma Linea metropolitana A COJ mme Linea ferroviaria 6772 7 sa Linea tranviaria 2 mazzi Linea metropolitana E TI mmm Linea ferroviaria Ay Percorso Partenza da Montevideo 4 Scendere sila fermata Colosseo recarsi alla fermata Liegi v le p zza del Prendere la linea 30 PLE A piedi per 250 metri ANSE per 23 fermate fino all arrivo COLOSSEO ggi delle 13 allo 14 30 PLE Monumenti NSE ogni 10
183. enenti i dati riferiti ai treni in viaggio 481 per 10 secondi fanno esattamente 1 ora e 20 minuti ma 1 file per ragioni di tempo non vengono letti una volta ogni 10 sec ma una volta ogni 1 sec in modo che la simulazione duri 8 min All interno della procedura vengono chiamate 6 altre procedure e procedura_interpola e Segmento_Pi Vicino Puntoreale TrenoInPatrenza e QuadroSinottico e Metti_in_Stazione Velocit e Visualizza L algoritmo della procedura ad ogni passo che corrisponde alla lettura di un nuovo file raccoglie in una matrice chiamata treni i dati riferiti ai treni in viaggio codice numero coordinata X Y chilometro progressivo da Milano se il convoglio partito da Milano e da Como altrimenti velocit calcolata come rapporto tra la distanza percorsa dal treno nell intervallo di tempo e l intervallo di tempo stesso e un codice che identifica il fatto che il segnale GPS sia stato inviato e ricevuto correttamente Confrontando i dati memorizzati nella matrice treni l algoritmo controlla che la nuova posizione del convoglio sia consistente ossia che il dato 4 Appendice 3 ottenuto non faccia cambiare improvvisamente il senso di marcia e che quindi sia privo di senso In questo caso la procedura considera il dato errato e non fa muovere il treno che si sposter al passo successivo sempre che il nuovo dato risulti consistente Al termine di ogni passo memorizza in un altra matrice chiamata
184. enna A seconda che il ricevitore sia fisso o in movimento il calcolo della posizione viene effettuato con modalit diverse modalit statica nel primo caso e modalit cinematica nel secondo Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare 1 1 2 Il segnale GPS Ogni satellite trasmette in continuo un segnale elettromagnetico su due frequenze L e Lo entrambe multiple della frequenza fondamentale fo 10 23MHz degli oscillatori atomici di bordo con lunghezza d onda rispettivamente di 19 05 e 24 45 cm La scelta di utilizzare due frequenze si spiega col fatto che nell attraversare la ionosfera il segnale subisce perturbazioni diverse a seconda della frequenza del segnale stesso utilizzando due frequenze si possono valutare gli effetti del ritardo del segnale Le due onde portanti vengono poi modulate mediante due codici C A Course Acquisition P Precise Entrambi sono sequenze pseudocasuali di 1 1 che si ripetono dopo un tempo prestabilito il codice C A con frequenza pari a 1 10 fo si ripete una volta ogni millisecondo mentre il codice P una volta ogni 267 giorni ed ha frequenza pari a fo Il codice C A diverso per ogni satellite in modo da consentirne l individuazione trasmesso sul canale L stato ideato per scopi di posizionamento grossolano E dedicato a tutte le applicazioni civili convenzionali raccolte sotto la dicitura SPS La precisione di questo servizio dipende dalla Selective Availability SA con
185. entrale Operativa che riceve la chiamata e coordina l azione e la flotta di intervento Le informazioni possono essere acquisite anche da data base esterni e da archivi di Enti locali grazie al motore grafico che provvede alla omogeneizzazione e georeferenziazione delle informazioni automaticamente Le funzionalit implementate permettono di ottimizzare i percorsi di determinare le aree di sgombro di fare previsioni e simulazioni In questo modo il pacchetto della Sogesi gestisce non solo la fase di intervento ma anche le fasi di previsione e di prevenzione L architettura pu essere completata utilizzando un motore Web Geomedia Web Map che permette di distribuire dati e mappe in Internet utilizzando un browser standard Anche il Municipio di Winston Salem North Carolina ha realizzato un sistema per rendere pi efficiente il servizio di pronto intervento dei Vigili del Fuoco chiamato I N F O Integrated Network Fire Operations Noto l indirizzo dell incendio I N F O cerca automaticamente tutte le informazioni relative al luogo dell incidente vie di accesso piano dell appartamento presenza di luoghi particolarmente pericolosi numero di occupanti l appartamento ecc genera e mostra sulla mappa il percorso che permette di intervenire tempestivamente In caso di necessit il percorso pu essere generato anche in tempo reale se durante il tragitto si dovessero incontrare strade chiuse o code il sistema in grado di ricrea
186. entro che offra risorse e di una domanda di queste sulla rete oppure di una offerta sulla rete e di una domanda da parte di un centro Un esempio tipico la gestione dei rifiuti in ambiente urbano Nella figura 1 7 si pu vedere come il GIS ArcView sia capace di distribuire la domanda su ogni magazzino in modo da minimizzare il tempo di servizio al cliente In basso a sinistra compare il grafico di accessibilit di ogni cliente ai magazzini ESRI Web page 3 Ue SAME DA NI al OPTIONS Figura 1 5 Schermata del GIS ArcInfo nella quale compare il percorso che minimizza la distanza o il tempo di percorrenza fra due punti Recentemente stata proposta un estensione del modello topologico lineare denominata segmentazione dinamica Questa nuova estensione consente di assegnare attributi a una qualsiasi porzione di arco di associare diversi insiemi di attributi a un qualsiasi segmento senza dover cambiare i database si possono attribuire informazioni 10 Appendice 1 diverse a porzioni diverse di un arco senza doverlo effettivamente spezzare E possibile quindi sovrapporre al modello topologico dei dati una nuova tipologia senza effettuare modifiche sui dati In un GIS la rappresentazione di elementi lineari come un reticolo stradale viene effettuata memorizzando una serie di coordinate X Y in un dato sistema di riferimento e cos tutti gli oggetti come semafori ponti ecc vengono memorizzati Container Shipment Rout
187. er 1 vengono distinti i treni in stazione o a una distanza inferiore a 70 m dalla stazione da quelli in viaggio lungo la linea in modo che possano essere visualizzati diversamente vedi figura 6 9 Infotreno 1 0 FNM AYL Control Center oj x Roles al aao ala ela a elalxz lt Nome Stazioni gt Cerca Comune v Cerca Stazione KMP Colleziona dati GPS Traccia Oraria Wai a KMP Segui treno y feol J sil Treno Visualizzato Codice col Ritardo Ritardo XGPS f 1506136 08 Velocit 33 Km h KmP 31 07 YGPS 504755075 b AA Abha b bAt g AA 48 404044040 88 2 u w lt 4 S d 0 3 ss oga a gOS 3 83 30 r 8 g8 Mappa diS lt Posizione mouse X OUT Y OUT 12 00 PM MappadiDX Posizione mouse X OUT Y OUT Figura 6 9 I treni in stazione sono rappresentati nella mappa 1 attraverso un triangolo rosso mentre quelli in linea da un cerchi azzurro In questo modo sulle tre mappe i treni in movimento lungo il tracciato vengono automaticamente visualizzati con icone diverse da quelle che rappresentano i treni in stazione L icona dei convogli la cui posizione stata calcolata per mancata ricezione di dati GPS viene differenziata ulteriormente per facilitare la gestione della flotta attraverso una visualizzazione chiara e semplice 23 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Il
188. era organica le informazioni relative al territorio e alle infrastrutture di pertinenza e di produrre e mantenere aggiornata la cartografia delle aree attraversate dalle linee ferroviarie Inoltre questi sistemi servono come base per applicazioni settoriali specialistiche come la gestione degli impianti di segnalamento del patrimonio immobiliare degli impianti elettrici e di telecomunicazione e del loro ciclo di manutenzione In questo campo fu pioniere il progetto DB GIS realizzato dalle ferrovie tedesche Deutsche Bahn nel 1992 Brunner Schoedl 1998 Liboni 1998 OesterHelt 1998 ma ben presto l esempio fu seguito dalle Ferrovie Slovene nel 1996 Sturm 1997 da quelle Norvegesi nel 1997 Fevang 1998 dalla compagnia olandese NS Railinfrabeheer nel 1998 Kes 1999 e dalla Compagnia Federale Austriaca OBB nel 1998 Brunner Schoedl 1999 In sede di UE stato varato nel 1998 il progetto Trans European Railway GIS per il coordinamento del traffico merci tra paesi Est europei Per ulteriori riferimenti si rimanda alla bibliografia Sturm 1999 Nel presente paragrafo esamineremo le possibilit che si presentano per la costruzione di un sistema informativo ferroviario completo in grado di interagire con gli altri livelli gestionali delle compagnie Le caratteristiche sono del tutto simili a quelle dei gi menzionati sistemi informativi per la manutenzione stradale ma i GIS per le ferrovie presentano alcune peculiarit che opportu
189. ere decisioni in tempo reale 22 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Suria Sallent Ripetitore principale Manresa Monserrat CTC di W ci Igualada Martorell Sant Boi Capellades Barcelona Ripetitore locale Ripetitore locale AI Porto di Barcelona a Capellades Figura 12 Schema della rete di radiocomunicazioni AI CTC l interfaccia con gli operatori costituita dal programma di gestione flotte MicroNav che riceve i dati provenienti dalla rete di telecomunicazioni e consente di visualizzare la posizione di un convoglio in modo analogo a quello con cui viene tradizionalmente rilevata il sistema a circuito di binario che viene chiuso dall asse delle ruote e tramite un relais segnala l occupazione della tratta Si tratta del quadro sinottico della ferrovia un semplice grafico non in scala che rappresenta oltre le linee i relativi sdoppiamenti di binario le stazioni e le fermate anche i segnali ed i passaggi a 23 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario livello L occupazione di una sezione indicata con una luce rossa accesa sulla linea che la rappresenta Il fatto che il sinottico non sia in scala permette agli operatori di tenere sotto controllo in uno stesso momento pi sezioni di binari di lunghezza differente in genere variabile dai 100 m ai 3 Km inoltre aiu
190. erminare quanti e quali sensori si devono utilizzare per valutare lo stato di ciascun sottosistema meccanico In particolare vengono monitorati in continuo 1 dati relativi allo stato e del motore diesel delle motrici e relativo sistema di supporto combustione carburante lubrificazione raffreddamento e dei controlli elettrici e sistema di propulsione e di eccitazione velocit sistema di frenaggio potenza erogata e della posizione geografica espressa in coordinate geografiche e chilometriche progressive lungo la linea I componenti hardware presenti comprendono i sensori sia analogici che digitali il ricevitore GPS che comunica tramite porta seriale con l OBC il processore di bordo 58 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario con le relative schede di memoria flash ed un sistema ricetrasmittente radiomodem dotato di antenne appropriate 4 7 2 2 Centrale di controllo Data la natura prevalentemente spaziale dei dati che vengono trattati il software installato alla centrale operativa il GIS ArcView che funge da interfaccia grafica e da strumento di integrazione verticale delle informazioni provenienti da tutti i sottosistemi In particolare in grado di interagire con e il sistema di comunicazioni tramite il data management subsystem che riceve i messaggi dalle locomotive li registra nel database relazionale e li notifica agli oper
191. ero capitolo a questi esempi di applicazione affinch risultino chiari al lettore attraverso l analisi comparata gli scopi le modalit e le possibilit date dall integrazione delle due tecnologie I 5 casi esaminati si riferiscono a realt geografiche diverse malgrado ci in ognuno di essi l integrazione delle tecnologie GPS e GIS ha reso il servizio pi efficiente e proprio questo le scopo della nostra applicazione alla FNM di cui parleremo in seguito Nel capitolo l analisi comparata verr presentata prima della rassegna affinch chi non fosse interessato a tutti i dettagli possa procedere alla lettura del solo esempio di applicazione risultato dominante Alla fine del capitolo verr presentato un sesto caso in cui l applicazione di GPS e GIS ha lo scopo di individuare la presenza di malfunzionamenti o guasti dei macchinari e di monitorare lo stato meccanico dei locomotori Anche questo aspetto applicativo risulta importante nella realt delle FNM dove secondo alcune statistiche gran parte dei ritardi dovuta a guasti dei locomotori Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 1 Metodologia di analisi e risultati L utilizzo della ferrovia assume un ruolo rilevante principalmente a causa dei problemi di congestione del traffico aereo e del trasporto su strada ma anche per merito di una maggiore sensibilit generale ai problemi di impatto ambientale
192. erritorio consentendo una valutazione dei risultati di simulazione che prescinde dal formato adottato dallo specifico modello Ad esempio se si utilizza un modello per la diffusione degli inquinanti atmosferici in ambiente urbano il GIS consente di creare una mappa tematica in cui vengono evidenziate con diverse gradazioni cromatiche le zone in cui la concentrazione degli NO al suolo contenuta in un certo intervallo di valori In questo modo si possono confrontare anche i diversi scenari possibili sia generando graficamente tematismi con curve isoconcentrazione e isofoniche sia mediante la valutazione dei relativi indicatori con istogrammi posizionati sulle aree interessate Dal punto di vista energetico interessante valutare i consumi a seconda del regime di traffico che si viene ad instaurare in una determinata categoria di strada Un sistema con queste caratteristiche sarebbe in grado di supportare perfettamente l attivit di gestione del traffico e della viabilit e delle problematiche relative in fase pianificatoria ma per essere realizzato occorrerebbe un attivit di coordinamento e standardizzazione dei dati che non ha precedenti in Europa Infatti a causa della molteplicit di enti territoriali universitari e di ricerca che generano software per la modellizzazione i formati dei dati in input output variano in modo considerevole Tuttavia a livello teorico interessante descriverlo per conoscere a fondo le potenzialit o
193. erso un sistema di trasmissione che utilizza una o due coppie del cavo telegrafonico che corre parallelamente ai binari Tale sistema utilizza diversi canali con frequenze dell ordine dei 500 Hz ed associa ad ogni frequenza una informazione proveniente da ciascun trasmettitore che costituito essenzialmente da un oscillatore viene alimentato direttamente dal PCM Ad ogni trasmettitore in campagna viene associato un ricevitore alla centrale inoltre sulla stessa coppia del cavo possono essere allacciati numerosi trasmettitori in campagna senza alcun pericolo di interferenza dei segnali Una importante miglioria si ottiene alimentando ogni blocco con una corrente alternata a 50 Hz codificata cio interrotta periodicamente ad intervalli uguali tramite uno speciale rel elettronico Le correnti vengono codificate con quattro codici 75 120 Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM 180 270 La corrispondenza tra l informazione di codice e l aspetto che assume il segnale quella indicata nella Tabellal CODICE RICEVUTO ASPETTO SEGNALI B A Nessun codice Rosso Codice 75 Giallo Codice 120 Giallo verde Codice 180 Giallo lampeggiante o verde Codice 270 Verde Tabella 5 1 Corrispondenza tra codice ricevuto e aspetto del segnale La codificazione della corrente immessa nei circuiti di binario consente e di inviare anche sui locomotori le informazioni connesse con i vari codici ripetizione dei
194. erventi di riparazione La richiesta di soccorso viene inoltrata alla stazione pi vicina al punto di localizzazione del guasto La gestione dell intervento diventa poi di competenza delle due stazioni tra cui compreso il guasto e in particolare degli organi da cui dipende la loro direzione che sono generalmente i capistazione Questi si consultano sulle decisioni da prendere in base alle tracce orarie dell orario ufficiale e alla propria 10 Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM esperienza non essendo codificata nessuna metodologia operativa per la gestione della scelta e della marcia del locomotore Gli obiettivi dell intervento dipendono dalla localizzazione del guasto e dal particolare momento in cui si verifica Per esempio ad un guasto nel Passante viene sempre data massima priorit per i potenziali consistenti ritardi ai treni delle FNM e soprattutto delle Ferrovie dello Stato che provocherebbero pesanti disagi ai passeggeri di pi linee Viene concessa precedenza di intervento anche per i disservizi dei treni da e per l aeroporto di Malpensa per l importanza del collegamento intermodale Quindi non sempre l obiettivo gestionale quello della minimizzazione dei ritardi complessivi per i passeggeri trasportati non essendone neanche disponibile un immediato indicatore I criteri di intervento a priorit come pure il posizionamento dei locomotori tengono sempre comunque conto di tale ob
195. essarie per pubblicare mappe su Internet Le applicazioni realizzate con questa estensione possono accedere a tutti i formati di dati gestiti da MapObject quali i file di shape le coperture di ARC INFO e i livelli di SDE un potente motore per le gestione dei database proposto 15 Appendice 1 dalla ESRI rendendoli disponibili al pubblico di Internet MapObject Internet Map Server include una estensione per il Web Server compatibile con il Netscape Server l Internet Web Server di Microsoft e gli altri Web Server che supportano le estensioni NSPA ISAPI ArcView Internet Map Server consente di utilizzare ArcView per pubblicare mappe e applicazioni GIS su Internet Anche in questo caso le mappe interattive possono essere create a partire da un gran numero do differenti formati inclusi 1 file di shape le coperture di ARC INFO i livelli di SDE DWG DXF ecc In effetti qualsiasi mappa che pu essere visualizzata e consultata in ArcView pu anche essere pubblicata su Internet Per la gestione di banche dati geografiche di grandi dimensioni consultabili via Internet da molti utenti contemporaneamente necessario un motore per la gestione delle informazioni la soluzione proposta dalla ESRI il motore SDE poco diffuso in Italia che utilizza un modello dati unificato per memorizzare informazioni spaziali e attributi nel database relazionale Le interrogazioni spaziali avvengono sempre utilizzando operatori standard SQL sugli attributi
196. estione di flotte in tempo reale I Automatic Vehicle Location AVL che integra la tecnologia di posizionamento satellitare GPS con i sistemi informativi geografici GIS Per localizzare la flotta vengono utilizzati dei ricevitori GPS montati sui veicoli che una volta calcolata la posizione inviano attraverso un apposita rete di comunicazione i dati alla centrale di controllo che utilizza interfacce GIS per elaborare le informazioni e visualizzare le unit mobili sul territorio Il sistema AVL quindi l insieme delle tre componenti schematizzate in figura 1 In Italia non esistono ancora applicazioni di tali sistemi in campo ferroviario Rete di comunicazione Figura 1 Schema di sistema AVL per la localizzazione dei veicoli Il progetto che presentiamo un sistema AVL per la gestione di una flotta di treni sulla linea ferroviaria Milano Como delle Ferrovie Nord Milano Premessa Nella tesi sono individuabili tre livelli diversi per generalit e una descrizione dei sistemi AVL per la gestione di sistemi di trasporto e un analisi comparata delle applicazioni di sistemi AVL nel campo del trasporto ferroviario e il progetto del sistema AVL per le Ferrovie Nord Milano Il primo livello puramente di rassegna mentre gli altri due contengono elementi di originalit Per quanto riguarda il progetto l enfasi sulla realizzazione del GIS e sulla possibilit di distribuire informazioni via rete Intern
197. et mentre gli aspetti pi tecnici del sistema di posizionamento satellitare e della rete di comunicazione sono stati descritti in altri lavori Ceppi e Vanoli 1999 cos come quelli di utilizzo del sistema per la gestione dei guasti alla trazione Castiglioni e Romani 1999 La tesi organizzata nel modo seguente Nel primo capitolo sono descritti i GPS con particolare attenzione alle problematiche del posizionamento veicolare e nel secondo i GIS e le loro applicazioni nel campo della pianificazione dei sistemi di trasporto Nel terzo capitolo vengono descritti i sistemi AVL Nel quarto capitolo viene effettuata una dettagliata analisi comparata di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS a sistemi di trasporto su rotaia Da quest analisi emerge come caso particolarmente interessante per la sua completezza quello della compagnia Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Nel quinto capitolo viene introdotta l applicazione specifica al caso delle FNM In particolare si descrivono le caratteristiche della linea il sistema attuale di posizionamento distanziamento e segnalamento e la centrale operativa Nel sesto ed ultimo capitolo viene descritto il GIS che stato realizzato In particolare vengono evidenziati i vantaggi che le FNM trarrebbero dall utilizzo di un sistema AVL completo di GIS diffuso anche sul Web e vengono illustrate tutte le caratteristiche e funzionalit implementate dedicando attenzione ai tipi di mappe utilizzati
198. et Map Server un database Oracle ed il motore di ricerca spaziale SDE Biallo G 1996 Dalla geografia al GIS venticinque secoli di storia MondoGis n 1 Articolo sulla storia della geografia dal 550 a c ai giorni nostri dalle prime carte geografiche fino ai GIS che recentemente si sono diffusi anche nei paesi europei In Italia Provincie e Regioni stanno adottando sistemi informativi territoriali Biallo G 1999 Il GIS e la pubblica amministrazione MondoGis n 10 L articolo descrive i campi di applicazione dei GIS nelle amministrazioni comunali e provinciali elencandone i vantaggi e la potenzialit Appendice 4 Bourgeois M e Pray S 1998 Collecting Data at the Speed of Sound atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI Vengono illustrate le potenzialit dell uso congiunto di GPS e sensori vocali per inserire dati in tempo reale in un sistema GIS L utilit si riscontra non solo nei campi del rilievo topografico e della manutenzione stradale ma anche nella registrazione di violazioni al codice stradale e nella segnalazione di emergenze alla centrale operativa di pronto intervento Carlucci R 1998 L integrazione di Remote Sensing GIS e GPS GeoMedia Gennaio L articolo descrive in che modo il GPS pu entrare a far parte delle tecniche utilizzate per produrre cartografia digitale pronta all uso in un GIS Cook P e Mukerjee A 1996 India Railways GIS based decis
199. etto di realizzare nel 2005 un servizio ad alta velocit da Amburgo a Berlino Wechsler J 1990 Planes trains and automobiles GPSWorld marzo aprile L articolo descrive le potenzialit del GPS nel posizionamento statico e dinamico Wilcox D L 1996 A pragmatic approach to the cost benefit anaysis of GIS atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI L articolo mostra i benefici e i costi dell implementazione ed utilizzo di un GIS attraverso un analisi costi benefici PAGINE WEB CONSIGLIATE http www autodesk com Web della casa produttrice di molti software CAD e del GIS AutoCADMap particolarmente indicato per la divulgazione di mappe vettoriali via Internet http www divitech com Web aziendale della societ distributrice di Route Planner il sistema di navigazione assistita italiano http www elda it Societ di Bologna produttrice di cartografia digitale e di sofware per i catasti stradali ALICE La societ in grado di effettuare rilevamenti topografici di precisione grazie a DAVIDE Data Acquisition Vehicle with Inertial and DGPS Equipment Appendice 4 http www esri com Casa produttrice dei pi diffusi software GIS da ArcInfo a ArcView Sono presenti molte pagine di supporto agli utenti registrati mailing list demo scaricabili press release ed ogni tipo di supporto tecnico http www esri com library glossary glossary html Glossario in inglese dei termini
200. eventuali sviluppi futuri Il progetto di cui ci siamo occupati ha come scopo il miglioramento del servizio di trasporto pubblico attraverso il posizionamento satellitare dei veicoli e la diffusione di informazioni all utente ed alla centrale di controllo mediante un interfaccia GIS Gli obiettivi della pianificazione dei sistemi di trasporto sono aumento dell efficienza degli standard di sicurezza della corrispondenza tra domanda e offerta miglioramento della manutenzione delle infrastrutture ecc Sarebbe particolarmente innovativo ed interessante per le Ferrovie Nord una volta dotate del nostro GIS effettuare analisi sull interazione tra mobilit e territorio oppure creare un catasto delle infrastrutture ferroviarie Non siamo a conoscenza dell esistenza di catasti ferroviari in Italia ma di larga diffusione la catalogazione delle infrastrutture stradali Sarebbe anche possibile integrare nell applicazione GIS dedicata al trasporto su rotaia tutte le informazioni riguardanti la rete stradale della porzione di territorio interessata in modo da avere una visione pi completa del sistema di mobilit della zona Nel primo paragrafo vengono introdotti i campi di applicazione dei sistemi informativi geografici per la pianificazione dei sistemi di trasporto In quello successivo vengono Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto illustrate le principali caratteristiche dei GIS T che risultano simili a quelle
201. fferte dai GIS In Italia in tal senso sono stati effettuati alcuni studi ambiziosi come il programma SAMURAI Sistema per il Supporto della Pianificazione della Mobilit Urbana ed al Risanamento Ambientale Integrato per la realizzazione di banche sul territorio e le risorse urbane sviluppato dal Dipartimento Ambiente dell ENEA Questo patrimonio di informazioni non solo destinato a fini censuari o catastali ma 41 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto utilizzato anche all interno di modelli previsionali dell ENEA Lombardi 1998 Anche le societ di Ingegneria si stanno muovendo in tal senso sono sempre pi i software che vengono realizzati per l integrazione della simulazione pianificazione gestione e programmazione del traffico tra questi segnaliamo OpenVector della Insiel di Trieste per la sua completezza nell integrare tutti i sottosistemi individuabili nel pi generale sistema dei trasporti in figura 3 29 riportata l architettura del sistema 42 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto SOTTOSISTEMA GESTIONE MODULI SPECIALISTICI UFFICIO TRAFFICO COMUNALE DIP TRASPORTI PROVINGCIALE REG a i SOTTOSISTEMA amp Indbus PIANIFICAZIONE penaunzaseafanty iri a om Esercizio o Viper TP joined India SS Stimat EMERE A AZIENDA DI Lima MODULI DI BASE sistema GIS Digita Scen
202. ficazione del servizio A livello generale stata condotta un analisi comparata tra le pi importanti applicazioni degli AVL in ambito ferroviario ovvero e Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Spagna FGC e West Coast Express Canada WCE Burlington Northern Stati Uniti BN e ScotRail Scozia SR Conclusioni e prospettive e Freight FreeWays Europa FFW Tale analisi ha portato a concludere che l applicazione di FGC decisamente la pi completa tanto da risultare l alternativa dominante in base a sei indicatori individuati pertanto questo caso rappresenta la migliore sorgente di informazioni ed stata assunto come riferimento principale Contributi di carattere applicativo A livello applicativo questa tesi ha portato alla progettazione di un sistema AVL per le FNM in particolare all implementazione di un interfaccia GIS Infotreno 1 0 per gli operatori del Posto Centrale Movimento di Saronno ove viene monitorata la flotta dei treni circolanti In pratica il programma di gestione flotte implemetato offre una dimostrazione del ruolo e delle potenzialit delle applicazioni GIS all interno di un sistema AVL La progettazione di Infotreno 1 0 ha permesso l individuazione di una serie di miglioramenti certi che possono essere riassunti brevemente nello sviluppo delle seguenti nuove potenzialit Posizionamento dei treni all interno delle sezioni di blocco automat
203. funzionamento dei veicoli e verificare l operato dei conducenti Maat C 1997 Location of rail terminals atti della Conferenza Europea Utenti ESRI Viene descritto un modello basato sulla topologia a rete per la valutazione dell accessibilit territoriale alle stazioni ed il calcolo della posizione ottimale di nodi e Appendice 4 scambi intermodali e multimodali Pensato soprattutto per il trasporto merci tramite treno ed automezzi pesanti in Olanda Manson P 1998 Embeddable GPS for GIS applications atti della Conferenza Europea Utenti ESRI L articolo descrive una collezione di controlli ActiveX e di oggetti OLE creata dalla Trimble PathFinder development kit che permettono di integrare facilmente le tecnologie GIS e GPS In particolare il tool PathFinder se inserito in un ambiente di sviluppo come MapObjects ed il Visual Basic d la possibilit di configurare il firmware dei ricevitori riceverne i dati e convertirli nei sistemi di coordinate appropriati Utilizzato con i ricevitori Trimble Pathfinder Pro XR e XRS il software consente di disegnare in tempo reale mappe direttamente in formato shapefile e di correggerle poi in post processing raggiungendo una precisione centimetrica Pantall B et altri 1999 CATS on the prowl improving public transit in Perth GPSWorld Aprile Applicazione di un sistema AVL per la distribuzione dell informazione all utenza degli autobus urbani di Perth Australia
204. gare modificare rappresentare le routes completano le funzionalit di segmentazione dinamica Si tratta di funzionalit dinamica e non di modalit in quanto la struttura dei dati rimane la stessa RI vauni Gi I R3 CITE ADI R KI 5 D CUSTOMER ACI ABLITY BY tra tte __ RTE SX ARRE LE SONIA SS 02 04 06 08 1 va Ja 1 19 2 PURTHEST CUSTOMER FROM EACH CEPOT Figura 1 7 Schermata del GIS ArcView per analisi di allocazione di risorse Appendice 1 1 3 Le applicazioni Attualmente in Italia operano con sistemi informativi Pubbliche amministrazioni aziende di servizi pubbliche e private Regioni Provincie e Comuni Comunit Montane e Consorzi Studi tecnici Societ di ingegneria Aziende industriali finanziarie commerciali banche assicurazioni Servizi sociali e sanitari Universit e Istituiti di ricerca singoli professionisti ecc Le applicazioni possibili dei GIS infatti vanno dalle Gestioni catastali all Urbanistica Piani territoriali salvaguardia ambientale beni culturali traffico viabilit trasporti Valutazioni di impatto ambientale Gestione di reti tecnologiche Geomarketing demografia statistica turismo ecc Biallo 1999 Le applicazioni GIS pi diffuse sono state quelle di gestione di reti tecnologiche 29 di pianificazione e gestione urbanistica 23 e del territorio 22 ma accanto a queste che potremmo definire pi tradizionali sono oggi prese
205. ggetti geografici computer di bordo con software GIS Figura 3 16 CD ROM contenente dati geografici letti dal computer di bordo tramite un interfaccia GIS topografia della rete stradale ed elementi geografici vari Le funzioni principali del sistema sono quelle di localizzazione veicolo calcolo del percorso ottimale per raggiungere la destinazione prescelta ed indicazioni durante la guida di tre tipi e visualizzazione grafica sul display di frecce e indicatori in prossimit degli incroci figura 3 17 e segnalazione della manovra consigliata per seguire il percorso calcolato e emissione di messaggi vocali multilingue svolta imminente portarsi sulla corsia di sinistra e visualizzazione di messaggi di testo da parte della centrale di controllo inviati via SMS su rete GSM figura 3 17 Ci permette al veicolo di ricevere comunicazioni 16 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto di servizio ad esempio notizie relative al traffico ed viabilit senza dover necessariamente comunicare in fonia con la centrale Una segnalazione acustica pu accompagnare la ricezione dei messaggi di servizio Figura 3 17 Schermate del GIS per l ausilio alla navigazione veicolare RoutePlanner della Divitech da sinistra a destra indicazioni della manovra consigliata ricezione di messaggi SMS riguardo la viabilit e segnalazione di una situazione di emergenza alle pattuglie della Polizia
206. ggiornata Una parte essenziale del sistema informatico costituita dalle applicazioni a supporto della gestione del ciclo di vita delle infrastrutture iniziando dalla concezione e dalla pianificazione fino alla manutenzione passando attraverso le fasi di progettazione costruzione e gestione quotidiana Queste attivit richiedono la disponibilit di 34 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto informazioni geografiche ed ambientali e di dati riferiti alle infrastrutture del sistema Il primo sistema informativo geografico secondo Per Anton Fevang 1998 fu realizzato in maniera manuale dalla Compagnia Ferroviaria Nazionale Irlandese INR nel 1838 quando venne creata la cartografia tematica inerente alla geologia e alle propriet amministrative del territorio attraversato dalle linee Da allora i progressi della tecnologia hanno fatto s che i sistemi informativi si raffinassero e si arricchissero di un numero sempre maggiore di dettagli e di cartografia tematica fino ad arrivare all uso delle rilievi fotogrammetrici aerei Con l avvento delle soluzioni informatiche per la razionalizzazione delle informazioni territoriali partendo dai database fino alla divulgazione commerciale dei GIS i tempi operativi di consultazione elaborazione ed uso dei dati si sono drasticamente ridotti In tale contesto sono nati in diverse aziende ferroviarie europee progetti GIS con il fine primario di integrare in mani
207. gi descritte ma con alcune peculiarit per quanto riguarda l organizzazione della centrale di controllo operativo degli interventi Infatti per le centrali legate ad un servizio di emergenza a disposizione del cittadino sono previsti due tipi di postazioni operatore denominate Call Taker e Dispatcher La parte Call Taker si interfaccia con gli utenti del servizio in particolare si occupa di e accettare le richieste di intervento e compilare le maschere ed i moduli previsti e generare e gestire l archivio delle pratiche relative agli interventi e comunicare alla postazione di dispatching i dati necessari per la gestione dell intervento sul territorio La postazione Dispatcher si interfaccia con le squadre che conducono i veicoli fornisce loro assistenza sul campo e ne supervisiona l operato I suoi compiti specifici sono e gestione della cartografia dell area geografica di competenza e gestione dell archivio dei mezzi e assegnazione del mezzo pi idoneo allo svolgimento della missione d intervento e calcolo del percorso ottimo relativo alla missione ed invio al mezzo prescelto 20 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto e monitoraggio dello stato e della posizione dei mezzi in movimento Spostandosi nella prospettiva delle pattuglie se i veicoli sono dotati di sistema di navigazione assistita possono ricevere dalla centrale una destinazione che viene visualizzata sul display per permettere l ac
208. gura 1 Questa procedura restituisce le coordinate del punto reale che rappresentano le coordinate del treno utilizzate dalla procedura Timerl1 Coordinate del punto GPS e de nodi che Coordinate del punto reale utilizzate generano il segmento di ferrovia pi dalla procedura Timer1 vicino al punto GPS stesso Private Sub Puntoreale Appendice 3 Procedura TrenoInPartenza Questa procedura viene chiamata dalla procedura Timer 1 quando l algoritmo timer 1 non trova nelle matrice treni un convoglio con lo stesso codice di quello corrente e dalla procedura Interpola quando l algoritmo non ha trovato il treno nella matrice treni Questo significa che il treno in partenza da Milano o da Como e quindi a seconda dalla citt si partenza vengono memorizzate all interno delle matrice treni il codice il numero le coordinate della stazione di partenza il chilometro progressivo pari a zero e la velocit anch essa pari a zero Il DFD Prende la matrice matrcode e nMisure TrenoInPartenza Matrice treni Procedura QuadroSinottico Questa procedura chiamata dalla procedura Timer 1 permette di posizionare i treni sul quadro sinottico L algoritmo attraverso un confronto tra il chilometro progressivo del treno e la posizione della stazione di Como Camerlata sa se posizionare il treno sulla 10 Appendice 3 tratta a doppio binario o a singolo Poi attraverso un altro confronto separa 1 treni sui due binari n
209. gura 4 11 che fu affiancata alla normale strumentazione di bordo Oltre ad integrare ricevitore e controller quest apparecchio possiede un piccolo monitor LCD ed un tastierino il che consente al conduttore di comunicare con la centrale di controllo digitando brevi messaggi che vengono poi inviati dal radiomodem Ma la sua vera utilit sta nel permettere la ricezione in tempo reale di 18 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario aggiornamenti sul traffico ed eventuali messaggi od istruzioni repentine da parte del CTC che il conduttore pu anche stampare con una piccola stampante seriale per leggerli pi agevolmente A tutti i messaggi vengono automaticamente associate l ora e la posizione del momento in cui sono stati inviati e ricevuti R Tau 3M ASANT RDS fu ANTENA GPS AV aP C UNIDAD alta D s RTCU ON e p Gra ON Cou y FF De Figura 4 9 Un unica scatola integra un ricevitore DGPS a 12 canali un microcontroller ed un ricevitore di correzioni differenziali RASANT Figura 4 10 Installazione discreta di ricevitore DGPS microcontroller e radiomodem nella cabina di controllo di una locomotiva 19 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Figura 4 11 Il terminale K10 d la possibilit al conduttore di comunicare con il CTC Il processo di polling t
210. hanno mostrato che le tecnologie servono allo scopo ed il sistema descritto economicamente realizzabile Dato per l elevato numero di attori in gioco i tempi di attuazione previsti 51 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario sono molto lunghi Si pensi infatti alla moltitudine di operatori coinvolti ed ai cambiamenti in atto nel ruolo delle compagnie ferroviarie europee da aziende pubbliche passeranno a societ private concessionarie e fornitrici di servizi pubblici Una volta completati questi processi di cambiamento interni gli operatori di trasporto merci potranno effettuare la teleprenotazione delle tracce orarie e delle tratte sfruttando le potenzialit di distribuzione dell informazione mediante Internet L allocazione dei percorsi e delle tratte verr calcolata in tempo reale mediante ottimizzazione dei percorsi vincolata alle esigenze del traffico ferroviario quotidiano Resta da sottolineare che una volta che il sistema dovesse entrare a regime le imprese di spedizioni potrebbero dotare ciascun vagone di ricevitore GPS per poterne seguire le sorti indipendentemente dalla motrice a cui viene attaccato Netscape Close wndow Umana a Aakn RESTA Pm 2N ER MZ SEN HDttIdort C DENMARK C FINLAND C FRANCE C GERMANY DU ITALY C LIECHTENSTEIN CI LUXEMBOURG CO NETHERLANDS E NORWAY DC S MARIN C SWEDEN DO SWITZERLAND CI OTHER COUNTRIES F
211. i Cerca Comune Cerca Stazione KMP hdi Colleziona dati GPS CARONNO PERTUSELL Traccia Oraria Vai a KMP Segui treno mil J o Treno Visualizzato Codice mil Ritardo Ritardo GPS 150467541 Velocit 81Kmh Kme 1712 YGPS 504927517 b AA A AAA bA g AA A A 4 4A ASA 3 3 38 S Sig 5 3 s 3 gd 85 5 5 9 Z g ee Fo oa Soo o O Se Manoa di 5X Posizione mouse X 1520204 73 Y 5053813 24 12 21 PM Mappa diDx Posizione mouse X OUT Y OUT 4 Figura 6 3 Le tre mappe del GIS in cui compaiono i treni e le etichette dei codici 6 4 Strumenti di sviluppo Per implementare l interfaccia GIS abbiamo utilizzato il linguaggio di programmazione ad oggetti Visual Basic 5 ampliato da una collezione di OLE Object Linking and Embedding e di controlli OCX sviluppata dalla ESRI MapObjects 1 2 E stato scelto l ambiente di sviluppo Visual Basic per la sua facilit e versatilit nel trattare gli ActiveX e nel costruire oggetti grafici e per la sua compatibilit con tutte le applicazioni Windows La versione 5 di questo ambiente ha il vantaggio di permettere la compilazione completa delle applicazioni fino a generare un file eseguibile EXE anche su un computer non dotato di too book VBA Inoltre possibile costruire un programma di setup per la distribuzione e l installazione dell applicazione deployment 12 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applic
212. i che sussistono fra di essi Appendice 1 La differenza principale tra i sistemi informativi ed il software di cartografia numerica la possibilit dei primi di elaborare i dati geografici vettoriali e raster attraverso algoritmi matematici La disponibilit di algoritmi fornisce un parametro molto importante per valutare la potenzialit di uno strumento GIS che comunque possiede alcune caratteristiche fondamentali e facilit nel passaggio dei dati dal formato vettoriale al raster e viceversa e interfaccia utente che renda intuitivo l uso integrato dei due formati e strutture omogenee di archivi per i dati raster e vettoriali e gestione dei dati descrittivi associati alle due tipologie di formato attraverso l uso di un comune data base relazionale compatibilit del sistema di georeferenziazione dei due formati e possibilit di visualizzare ed interrogare contemporaneamente dati raster e vettoriali e tecniche di elaborazione integrate A partire dalle informazioni esistenti nel database possibile creare attraverso specifici algoritmi nuovi livelli informativi Proprio questa disponibilit di funzionalit particolari trasforma i sistemi informativi geografici in un moderno strumento informatico capace non solo di reperire ed elaborare grandi quantit di dati con rapidit e chiarezza ma anche di generare nuove informazioni utili Le funzioni pi caratteristiche di GIS verranno distinte in funzionalit di
213. i ciale DR t sala na pilot E i _ maja Resta dari Er Liana orir pre Hic paese lita E Pratica r Pera boire a DI th a i Gi Al HENE ALE DATO DSS RODI MTR men pre Jana mE an Figura 2 10 Triangolo inedificabile visualizzato dal GIS AutoCAD Map per un incrocio del territorio urbano del Comune di Modena Un sistema GIS si configura come lo strumento informatico naturalmente candidato a supportare le attivit di classificazione delle strade e di individuazione delle fasce di rispetto in prima battuta perch tutti i software commerciali dispongono della funzionalit di buffering che consente la creazione di un area di rispetto buffer intorno agli oggetti grafici selezionati quali poligoni linee punti Lo spessore del buffer pu avere un valore costante oppure variabile in funzione di operazioni logiche da compiere sui campi del database relativi all oggetto record in esame Nel caso considerato l area di rispetto avr un valore variabile asta per asta a seconda della larghezza calibro della strada e della fascia assegnata alla categoria In seconda battuta perch la possibilit di programmare scripts o routines nei linguaggi object oriented disponibili per i sistemi GIS pi comuni AVENUE per ArcView Lisp per AutoCAD Map permette di automatizzare le procedure di elaborazione e tracciamento delle 21 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto fasce
214. i di linea e Segnali semafori e Scambi e postazioni di controllo e Nodi stazioni fermate e Ponti e viadotti e Tunnel gallerie e sottopassaggi e Passaggi a livello incroci con strade e collegamenti con altre linee ferroviarie 38 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto e Serbatoi e Centraline elettriche e gabbiotti di controllo e Linee di telecomunicazioni e Pali di sostegno delle linee elettriche e Traversine e scartamenti Materiale rotabile e Locomotive motrici e ogni tipo di veicolo a trazione e Carrozze passeggeri e Vagoni merci Collegamenti a dati esterni Nelle tabelle del database possibile inserire tra i vari attributi alfanumerici anche dei collegamenti a file in grado di descrivere meglio lo stato di conservazione delle infrastrutture Ad esempio nel record relativo ad un segnale di apertura di una tratta si pu inserire un campo che contiene il percorso di un file immagine o video In questo modo si pu verificare lo stato di visibilit teorica senza dover intraprendere lunghi e costosi sopralluoghi o visualizzare immediatamente la situazione al contorno di un evento eccezionale quale il verificarsi di un emergenza 2 7 1 Campi di applicazione Con il supporto di un GIS come quello descritto sono molte le attivit che si possono pianificare gestire e coordinare effettuando diversi tipi di analisi sui dati dell infrastruttura ferroviaria e disponendo di ogni t
215. i e destinazioni degli spostamenti sistematici ricavabili da fonti statistiche ufficiali o dall applicazione di modelli per l individuazione dei generatori e attrattori di mobilit frequentazione e bigliettazione sui mezzi pubblici traffico veicolare movimentazione delle merci Dati relativi all offerta di trasporto caratteristiche geometrico funzionali delle infrastrutture e delle reti di trasporto strade ferrovie porti aeroporti 24 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto percorsi e frequenze dei servizi di trasporto pubblico ferrovie navigazione L osservazione della mobilit sta assumendo un ruolo rilevante in seguito all attuale tendenza rivolta ad aumentare l efficienza efficacia del servizio pubblico mentre il trasporto privato su gomma si trova ad affrontare le problematiche legate alla sua eccessiva espansione ed al conseguente impatto con l ambiente Perch il processo di ristrutturazione dei servizi avvenga occorre una conoscenza approfondita di tutti i fattori in gioco componenti geografiche e ambientali struttura della rete ecc e quindi una base di dati amplia ed integrata Nella legge Regionale n 10 del 13 Marzo 1995 della Regione Umbria prevista l istituzione dell Osservatorio della Mobilit Coccia Mallamo 1996 che deve fornire una rappresentazione aggiornata in continuo dello stato della mobilit regionale gestione globale della circolazione
216. i espletare i servizi sopra elencati di monitoraggio dei veicoli in tempo reale e di controllo tramite scatola nera 3 4 Moduli software per la gestione delle reti e dei trasporti Attualmente esistono specifiche estensioni ai GIS commerciali che aggiungono particolari funzionalit per la gestione delle reti delle flotte e dei trasporti in generale Tra questi i prodotti della ESRI si sono particolarmente imposti sul mercato essendo ArcView il GIS pi diffuso tra le pubbliche amministrazioni Di seguito viene presentata una rassegna sulle funzionalit apportate ArcView Network Analyst un estensione di ArcView che consente di risolvere problemi connessi alle reti strade autostrade fiumi linee elettriche ecc Nel caso di una rete stradale questo modulo permette di trovare il percorso pi efficiente di generare le direzioni di viaggio per giungere dal luogo di partenza a destinazione di trovare l area di servizio pi vicina alla posizione corrente ecc Riassumendo le principali funzionalit di questo modulo sono e trovare il percorso pi diretto fra due punti e trovare il percorso ottimo fra pi punti e trovare elementi a distanza minima ad esempio trovare l hotel pi vicino alla fermata dell autobus e analizzare il territorio in funzione del tempo di percorso ad esempio quali sono le zone distanti 3 minuti dalla stazione di servizio Questo modulo aggiunge alle usuali funzionalit GIS nuovi modelli per analizza
217. i passeggeri che ogni giorno la utilizza Probabilmente questo dovuto al fatto che per motivi legislativi l attuale sistema di posizionamento e messa in sicurezza dei treni non potrebbe comunque essere sostituito ma solo affiancato dall AVL Jos Luis Perez titolare della societ di ingegneria delle telecomunicazioni KNOSOS che ha realizzato nel 1997 il sistema AVL per la compagnia ferroviaria FGC si veda il paragrafo 4 2 Conclusioni e prospettive Prospettive Infotreno 1 0 pu essere installato ed utilizzato dal PCM di Saronno anche solo con le caratteristiche attuali Tuttavia potrebbe essere integrato con un modulo di gestione della messaggistica treno terra e soprattutto si potrebbe completare il lavoro di digitalizzazione e schematizzazione delle linee in un quadro sinottico Questo lavoro comprenderebbe la creazione di un catasto informatizzato delle infrastrutture ferroviarie passaggi livello segnaletica ecc e la divisione dei binari in sezioni di blocco da visualizzare nella finestra quadro sinottico del programma Sottolineiamo che l applicazione realizzata ha validit generale in quanto gli algoritmi sono in grado di trattare la ricezione dei dati da parte di una flotta formata da un numero imprecisato di treni In pratica il software non legato alla situazione simulata variando i dati in ingresso i calcoli e le elaborazioni effettuate dal programma mantengono la loro validit in quanto le uscite
218. i possono generare mappe tematiche riportanti il percorso ottimo le fermate la posizione di tutti i veicoli in viaggio indicazioni in tempo reale sul tragitto intese come direzioni da seguire ecc ArcLogistic Route stato pensato come strumento in grado di risolvere problemi di allocazione di risorse attraverso una rete ArcView Tracking Analyst prodotto da ESRI e TASC per ArcView consente di ricevere analizzare immagazzinare e visualizzare dati in tempo reale La principale fonte di informazioni spaziali in tempo reale il sistema di posizionamento satellitare GPS Per questo motivo il pacchetto dotato di software di configurazione dei ricevitori GPS commerciali pi comuni e di visualizzazione della costellazione dei satelliti e degli indici di geometria DOP Il Tracking Analyst aggiunge alle capacit di analisi dei dati in post processamento la possibilit di analizzare le informazioni in tempo reale fornendo cos nuove campi di applicazione Questo sistema permette di visualizzare elementi dinamici come bufere di neve veicoli per le emergenze animali in movimento navi aerei treni veicoli militari ecc Net Engine un pacchetto prodotto dalla ESRI che comprende una libreria di algoritmi per l analisi di rete Utilizzato all interno di un ambiente di sviluppo fornisce la possibilit di definire immagazzinare ed analizzare dati di una rete rappresentativa di elementi naturali o artificiali fisici o logici Metten
219. i relativi al treno visualizzato nella mappa 2 in particolare si possono leggere il codice identificativo la posizione attraverso le coordinate X Y e attraverso il chilometro 24 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago progressivo calcolato a partire dalla citt di partenza del convoglio stesso la velocit istantanea e il ritardo 6 5 6 Le funzionalit GIS Le altre funzionalit implementate sono simili a quelle tipiche dei sistemi informativi geografici e comprendono operazioni sulle mappe e analisi spaziali territoriali Attraverso 1 tipici bottoni si possono eseguire le operazioni di e zoom della porzione di mappa delimitata dal rettangolo individuato dall utente La mappa appare al nuovo livello di zoom nelle stessa finestra e aumento e diminuzione del livello di zoom di un fattore prefissato zoom in e out dell intera mappa 1 e 2 e zoom out con un livello prefissato del quadro sinottico e zoom con una scala prefissata di una porzione di mappa centrata sulla tratta ferroviaria Milano Cadorna Como Lago delle FNM sia in mappa 1 che in mappa 2 e zoom di una porzione di mappa 1 individuata dall utente visualizzata sulla mappa 2 e pan cio la possibilt di spostare la mappa eseguibile sia sulla mappa 1 che sulla 2 e ripristino della massima estensione delle mappe 1 e 2 e visualizzazione dei comuni attraversati da un arco di ferrovia selezionato dall utente
220. i servizio viene registrata e protocollata Naturalmente nella prassi comune il cellulare viene usato per una migliore consultazione e un maggiore scambio di informazioni ma sempre in maniera informale la richiesta di soccorso deve essere poi inoltrata e quindi formalizzata da un posto telefonico fisso Si prevede che in futuro la normativa consentir l uso del cellulare per le comunicazioni di soccorso riconoscendo il grado di sicurezza e protezione dalle interferenze raggiunto dalle attuali reti locali di radiotelefonia Per la comunicazione terra treno il PCM pu trasmettere mediante il servizio SMS Short Message Service una serie di messaggi predefiniti che il capotreno potr leggere sul display del proprio apparecchio Viceversa la connessione tra il personale Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM viaggiante e la centrale operativa avviene tramite il servizio di fonia vocale in modo che il macchinista o il capotreno non debbano digitare tasti durante lo svolgimento delle loro abituali mansioni L utilizzo dei telefoni cellulari ha portato un notevole miglioramento nei sistemi di comunicazione delle FNM anche se non ha completamente cancellato l uso dei vecchi metodi e sicuramente ha colmato almeno un paio di grosse lacune Infatti alla partenza di ogni convoglio il capotreno effettua una operazione chiamata battesimo del treno che consiste nel comunicare al PCM tramite messaggio il numero identificat
221. i sistemi di posizionamento per riferire le misure alle 40 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto progressive chilometriche Ad esempio le FNM possiedono un locomotore dotato di sistemi odometrici per il rilievo delle condizioni dei binari track recorder car Le tendenze attuali prevedono l utilizzo del GPS differenziale come sistema di posizionamento preciso in grado di georeferenziare i dati collezionati con un accuratezza submetrica sia nel sistema di riferimento cartografico X Y sia in quello delle chilometriche progressive e persino di immagazzinarli direttamente nel database di un GIS Con l utilizzo di un GIS le modalit tradizionali di presentazione dei risultati della registrazione dei binari tabelle e relazioni comunque in forma testuale possono essere integrate da informazioni grafiche Un esempio per chiarire dall informazione sul numero di sezioni di binario in cui si riscontrata una certa anomalia si pu passare alla visualizzazione della distribuzione spaziale senza lunghe operazioni manuali di posizionamento su mappe Southby 1994 Il GIS classifica automaticamente i parametri misurati in funzione del loro intervallo di ammissibilit ed in grado sia di visualizzarne la distribuzione in forma grafica sia di riportarli in forma tabellare Queste informazioni insieme a fotografie digitali satellitari o aeree possono essere comunque incluse in relazioni discorsive per migl
222. ia attivit in modo da poter competere con le compagnie di trasporto merci su ruota I camion sebbene costino almeno il doppio offrono un servizio pi flessibile ed efficiente viaggiano a velocit pi elevate in caso di traffico sono liberi di cambiare percorso e offrono un servizio porta a porta Per questo le compagnie ferroviarie si applicano e studiano nuovi sistremi in modo da trovare soluzioni atte a rendere il proprio servizio pi competitivo 40 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario La compagnia BN soddisfatta della prova nel 1990 era decisa ad adottare definitivamente il sistema ARES basato sul posizionamento satellitare GPS 4 4 1 Profilo del sistema Il sistema ARES una volta ricevuti i dati riferiti ai veicoli in viaggio posizione e velocit capace di fornire in circa 30 secondi un nuovo piano per gestire al meglio la flotta di treni Le informazioni che in questo caso provengono da un ricevitore GPS vengono inserite in un sistema di controllo computerizzato che produce tutte le indicazioni per operare ottimamente quali convogli rallentare a quali dare la precedenza quando e dove far intervenire le squadre di lavoro quando ritirarle in caso di avvicinamento di un treno ecc Numerosi eventi imprevisti e possibili combinazioni di condizioni di viaggio guasti meccanici errori umani zone di rallentamento per lavori velocit di vi
223. icevitore GPS installato era un 12 canali appositamente realizzato dalla Marconi Communication di Pomezia in modo da rispondere agli elevatissimi standard di schermatura elettromagnetica dettati dalle FS La modalit di funzionamento era cinematica assoluta ovvero non vengono apportate correzioni differenziali La precisione di posizionamento durante le prove si mantenne intorno ai 60 m il 95 delle volte Accoppiato al ricevitore vi era un controller che permetteva lo scambio di dati con il radiomodem installato sui locomotori Le coordinate spaziali la velocit e la direzione di marcia del treno nonch la visibilit e l indice di geometria dei satelliti ed eventuali messaggi di errore venivano registrati in un pacchetto dati e tenuti in memoria RAM dal controller Ogni 15 minuti il radiomodem inviava alla centrale operativa situata a Roma un messaggio SMS via rete cellulare GSM contenente il pacchetto di informazioni La scelta della rete cellulare GSM venne effettuata in base alle seguenti considerazioni e unostandarda livello europeo e fornisce una soddisfacente copertura del territorio nazionale 49 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario e estensione del territorio considerato nel progetto ampia e non consente l uso di canali radio dedicati in bande convenzionali e la frequenza di aggiornamento delle posizioni richiesta bassa tale da comportare
224. ici internazionali per il finanziamento Il sistema sar completato nel 2008 sebbene i primi segnali saranno inviati gi a partire dal 2005 con un investimento di circa 2 3 milamiliardi AA VV 1999 Una volta operativo Galileo procurer vantaggi non indifferenti e un miglioramento del servizio di posizionamento e un incremento delle vendite delle apparecchiature e un potenziale sviluppo in tutti quei settori quali i trasporti che usufruiranno di questo nuovo servizio Tra il 2005 e il 2025 si prevede che il sistema Galileo porter 23 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare e un beneficio di 90 mila miliardi nelle applicazioni industriali e Ja nascita di cento mila nuovi posti di lavoro in tutta Eurpoa e una certa autonomia dell UE rispetto agli USA e l opportunit di una cooperazione fra le Nazioni sotto la leadership europea Galileo sar finanziato da fondi dell EU e dell ESA ma parteciperanno anche enti pubblici e privati con modalit descritte nel documento della Commissione europea del 1999 vedi AA VV 1999a AA VV 1999b 24 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare IL SISTEMA DI POSIZIONAMENTO SATELLITARE GPS 1 1 1 I servizio GPS iniziava sa nni zininta ricreato si r opd esun ios koo isins os ipio rana siro os ipo isss 2 1 1 2 Ilsegnale GPS pa E E E EE A A E E O OA 6 T3 LE mMiSU E eneen aaa 7 T L 4 La precisione del servizio GPS erer
225. ico con buoni livelli di precisione 10m il 95 dei casi e identificazione dei treni in movimento mediante visualizzazione a video dei codici associati e monitoraggio della velocit di ogni convoglio in tempo reale e monitoraggio automatizzato del rispetto della tabella oraria e previsione dell orario di arrivo nelle stazioni e distribuzione delle informazioni disponibili all utenza in tempo reale via Web e possibilit di effettuare alcune analisi territoriali In particolare il programma con la sua semplice interfaccia grafica adatto sia ad essere utilizzato dagli operatori della centrale di controllo di Saronno sia ad essere distribuito in rete Intranet o Internet In questo modo il grado di diffusione e la facilit di consultazione delle informazioni riguardo lo stato della flotta raggiungono un livello ottimale infatti l attuale sviluppo della rete Internet consente la distribuzione capillare delle informazioni ad una grande variet di periferiche dagli operatori FNM alle utenze private Questa potenzialit di distribuzione pu essere sfruttata grazie agli strumenti di 2 Conclusioni e prospettive sviluppo utilizzati per implementare l interfaccia GIS Visual Basic e MapObjects quest ultimo dotato di Internet Map Server Costi Una valutazione complessiva dei vantaggi operativi per le FNM derivanti dall adozione di un AVL non pu prescindere da alcune considerazioni riguardo agli investimen
226. ie Catalane Nel ventennio T7108 la cona FGC ha apportato svariate migliorie al proprio servizio non solo rinnovando molte infrastrutture fisse il materiale rotabile le motrici ed i vagoni ma anche raddoppiando le vecchie linee a singolo binario riducendo i tratti ancora non elettrificati e migliorando le installazioni di sicurezza e di protezione automatica dei treni Nel 1997 per le linee al tempo non ancora elettrificate stato installato un sistema informativo basato sul posizionamento satellitare dei treni mediante un ricevitore GPS a bordo delle motrici ed un sistema di radiocomunicazioni la posizione dei treni viene trasmessa al centro di controllo del traffico CTC di Sant Boi vicino a Barcellona Per rendersi conto dei progressi e degli sforzi compiuti dall impresa comunque opportuno considerare un breve excursus storico 4 2 1 Inquadramento storico e caratteristiche delle Ferrovie Catalane Le Ferrovie della Generalit di Catalunya FGC nacquero da un insieme di diverse compagnie concessionarie di ferrovie suburbane e regionali costruite tra la fine del secolo XIX ed il principio del secolo XX Per le loro particolari caratteristiche tra le Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario quali una situazione completamente deficitaria queste ferrovie non furono integrate nella compagnia statale spagnola la RENFE La crisi economica e politica spagnola d
227. iettivo Il PCM di Saronno pu dare solo un parere consultivo cio un consiglio la cui osservanza da parte dei capistazione non obbligatoria Sono quindi i capistazione a scegliere quale dei locomotori di soccorso debba intervenire sentita la loro disponibilit e verificata dalla stazione di ricovero la possibilit di movimento nella particolare situazione di circolazione 5 4 Dominio geografico La tratta di nostro interesse lunga 46 Km e si snoda dalla stazione Milano Nord Cadorna situata nel centro del capoluogo lombardo fino alla stazione Como Lago sulle sponde del Lario figura 5 6 Le stazioni intermedie sono 22 e la pi importante Saronno dove si incontrano le tre linee che portano rispettivamente a Varese Novara e Malpensa 2000 vedi figuraS 7 Il tratto Milano Cadorna Milano Bovisa a doppio binario e per qualche chilometro corre sotto il livello stradale Da Bovisa a Saronno la linea stata quadruplicata mentre da Saronno a Como Lago rimasta a doppio binario fatta eccezione per il tratto a singolo binario Como Camerlata Como Lago Sui binari pari circolano i treni da Como a Milano mentre su quelli dispari circolano i treni in direzione Milano 11 Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM Linee F N M aperte al servizio merci e viaggiatori e a solo servizio merci Chiuse al traffico Linee di altre Amministrazioni Confine di Stato L Stabio Mendrisio m
228. igitalizzata raster e vettoriale e su un quadro sinottico che indica anche la posizione di scambi e segnali lungo la linea Al centro di controllo l informazione viene utilizzata per gestire in tempo reale il traffico la rete di comunicazioni permette l invio di brevi messaggi dal CTC alla singola o a tutte le unit circolanti e da ciascun treno al CTC tramite una rete diffusa ad architettura Client Server i ritardi e le modifiche agli orari vengono distribuite su monitor dislocati nelle stazioni che costituiscono il sistema informativo dell utenza 4 2 4 1 Apparati di bordo All interno delle cabine degli otto locomotori UT3000 venne istallato lo stesso ricevitore GPS che era stato usato per le prove un 6 canali della Trimble Navigation in grado di ricevere il codice C A sulla portante L1 e di comunicare con un radiomodem essendo integrato con un microcontroller i dati di posizione velocit angolo direzionale visibilit dei satelliti DOP tempo GPS codice del treno ed et delle misure Al fine di garantire collaborazione da parte dei macchinisti questo tipo di hardware venne opportunamente installato all interno della cabina sul soffitto figure 4 9 e 4 10 in modo da non essere n visibile n di impaccio al conduttore mentre le due antenne dei ricevitori e quella del modem vennero montate sul tetto Su cinque degli otto locomotori venne anche sperimentata l installazione dell unit di posizionamento K10 vedi fi
229. igura 4 24 Schermata del Plugin MapGuide di Autodesk utilizzato per conferire funzionalit GIS alla cartografia visualizzata in Internet 52 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Netscape Close window Uimmiici iam rare Aalen x x x x a MV Hubs i Q V Other stations 9 Cities Other cities Major cities V Sections FE V Railways Figura 4 25 Dettaglio di alcuni corridoi italiani con citt ferrovie e nodi Per completezza giova riportare che la SRD propose anche alcuni modi di sfruttare pi a fondo le potenzialit del GIS istallato alla centrale di controllo e strumento di ausilio alla gestione dei guasti e delle emergenze e strumento di modellizzazione e di verifica dei rischi ambientali dovuti ad eventuali incidenti coinvolgenti sostanze pericolose e di supporto alla definizione dei piani di intervento In particolare si prestava attenzione alla popolazione coinvolta Queste proposte sono in fase di valutazione da parte delle FS 4 7 Locomotiva 6724 dove sei L applicazione eseguita nel 1996 dalla compagnia americana CONRAIL costituisce un altro interessante esempio di integrazione dei sistemi GIS con tecnologie in grado di 53 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario fornire dati in tempo reale in questo caso scelto per la sua peculiari
230. il controllo delle informazioni chiamate dalla procedura Timer 1 indipendente da quest ultima Trattandosi per di un algoritmo di controllo ci parso opportuno descriverlo comunque in quella sede Procedura Public Sub Timeri_Timer Questa procedura viene chiamata dalla procedura Private Sub Checki_Click quando Timerl Enabled assume valore uguale True Viene attivata una volta ogni 1000 unit di tempo che corrispondono a 1000 millisecondi 1 sec Noi abbiamo supposto che la centrale di controllo riceva i dati dai ricevitori GPS montati sui locomotori una 3 Appendice 3 volta ogni 10 secondi In realt non possediamo i dati in tempo reale ma abbiamo generato in maniera conforme all orario ufficiale delle FNM dei file con estensione txt nei quali abbiamo memorizzato il codice del treno e la sua posizione fornita dalla coppia di coordinate x y inviate dal ricevitore XGPS e YGPS Per simulare la ricezione delle informazioni inviate dai treni abbiamo quindi utilizzato questa procedura che si dovrebbe attivare automaticamente dopo aver selezionato il bottone Colleziona dati GPS una volta ogni 10 secondi In realt avendo deciso di simulare 1 ora e 20 minuti reali in 8 minuti effettivi la procedura si attiva una volta ogni 1 secondo Cos facendo in 8 minuti vedremo partire sette treni quattro da Como e tre da Milano ma ne vedremo arrivare solo due Per questa ragione abbiamo creato 481 file txt cont
231. imento delle misure GPS l ellissoide WGS84 e vengono spiegate le differenze con i sistemi di riferimento tipici della cartografia Nel quinto paragrafo vengono spiegati i possibili vantaggi nell utilizzare ricevitori Glonass GPS che fanno uso della costellazione statunitense e russa La nostra applicazione prevede infatti l installazione sui locomotori delle FNM di ricevitori in grado di ricevere entrambi i segnali Nel sesto ed ultimo paragrafo esponiamo il progetto Galileo che prevede la messa in orbita di satelliti europei Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare 1 1 Il servizio GPS Il Sistema di Posizionamento Globale GPS la cui denominazione completa NAVSTAR GPS NAVigation Timing And Ranging Global Positioning System un sistema di navigazione e di posizionamento E basato sulla ricezione da parte di apparecchiature appropriate di complessi segnali emessi da una costellazione di satelliti in navigazione intorno alla terra Tali segnali permettono di ricavare informazioni relative alla distanza tra satellite e ricevitore e al tempo Ipotesi fondamentale sulla quale si basa il GPS che la posizione dei satelliti nello spazio risulti nota istante per istante in modo che una volta ricavata la distanza satellite ricevitore sia possibile ottenere mediante la soluzione di un sistema di almeno tre equazioni in altrettante incognite le coordinate del punto in cui si trova il ricevitore Nel caso pi semp
232. in ordine alfabetico a Infotreno 1 0 FNM AYL Control Center a G ogla al lalais lt Nome Stazioni gt Cerca Comune had Cerca Stazione KMP NES 131 306 Colleziona dati GPS Traccia Oraria Vai a KMP Segui treno SLINO AK PIANO I Treno Visualizzato Codice mil IRE 4 mi fa Velocit 1 Km h Figura 6 12 Visualizzazione della stazione cercata sulla mappa 1 26 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago l B ogla al e lt d lt Nome Stazioni gt Cerca Comune SARONNO SARONNO SARTIRANA LOMELLINA SAVIORE DELL ADAMELI SCALDASOLE SCANDOLARA RAVARA SCANDOLARA RIPA D O SCANZOROSCIATE SCHIGNANO Vai a KMP Segui treno Treno Visualizzato Codice mil Velocit 1 Km h Figura 6 13 Visualizzazione del Comune cercato sulla mappa 1 6 5 7 I layer delle mappe I layer in formato vettoriale sovrapposti nella mappa 1 sono e limiti amministrativi comunali delle Lombardia e Je linee ferroviarie FS e FNM delle Lombardia e le stazione ferroviarie FS e FNM regionali e la linea ferroviaria Milano Cadorna Como Lago delle FNM e le stazioni FNM della tratta Milano Cadorna Como Lago Questi non appaiono tutti contemporaneamente quando la mappa al suo massimo livello di estensione ma risultano visibili a seconda dei diversi livelli di zoom raggiunti sulla mappa stess
233. inamiche funzionali del territorio e quindi nella mancata predisposizione di modelli di offerta Fiduccia Jacobelli 1998 La nostra applicazione 25 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto non contiene analisi dell interazione tra mobilit e territorio ma questa affermazione potrebbe costituire uno spunto per le FNM 2 5 Supporto alla modellizzazione e pianificazione dei sistemi di trasporto pubblico Il sistema di trasporto pubblico pu essere visto come una parte costitutiva del pi generale sistema di trasporto dotata di caratteristiche strutturali organizzative ed operative proprie Al suo interno si possono individuare e rappresentare in termini modellistici le seguenti componenti e caratteristiche ed uso del territorio nella sua interazione con la mobilit e offerta di trasporto pubblico estensione della rete e servizi di linea e domanda di trasporto pubblico flussi sulla rete e interazione tra domanda e offerta di trasporto pubblico Per la rappresentazione e l analisi delle componenti sopra citate le aziende pubbliche o concessionarie di servizi pubblici possono avvalersi del supporto di sistemi informativi georeferenziati L obiettivo delle aziende quello di interfacciare pi modelli per riprodurre il pi fedelmente possibile la realt oggetto di studio al fine di simularne le modifiche valutarne gli effetti e sulla base dell analisi di pi alternative giungere al
234. inarne le cause e correlarle ai punti della linea per poi tentare di prevenire i disservizi Queste sistema risulta peraltro indispensabile per la gestione del traffico delle linee a singolo binario di Suri e Sallent dedicate al trasporto merci e tuttora non elettrificate I treni merci raggiungono infatti elevate lunghezze 200 300 m viaggiano a velocit moderate 60 70 Km h ed hanno bassa priorit Vale a dire che vi la necessit di fermarli nel punto pi indicato per non disturbare la circolazione degli altri treni e dei convogli di autoveicoli in transito al porto risulta quindi preziosa l informazione che perviene al CTC relativa alla loro esatta posizione Ci ha consentito di diminuire l entit delle attese e dei ritardi conseguenti ad una cattiva gestione delle priorit di passaggio Per approfondimenti si veda Luis Perez Jos Roca Jordi 1997a 1997b 1997c Herce 1999 AA VV 1989 1986 1998 4 3 In viaggio in orario La compagnia canadese West Coast Express WCE gestisce una flotta di cinque treni che effettuano un servizio giornaliero per i pendolari della regione Ogni mattina centinaia di lavoratori si muovono dal centro residenziale di Mission British Columbia verso il centro metropolitano di Vancouver e ogni sera tornano a casa I treni ultramoderni disposti su due piani prestano servizio cinque giorni alla settimana dal luned al venerd solo nelle ore di punta con una frequenza di circa 30 mi
235. informazioni e attualit che misura i cambiamenti avvenuti tra la data della rilevazione e la data attuale e la genealogia che tiene conto delle fonti e del trattamento delle informazioni Per la qualit locale ossia relativa a ciascun singolo oggetto cartografico si definiscono e la precisione metrica definita come la differenza tra la posizione di un punto sulla cartografia rispetto alla sua posizione reale e larisoluzione data dalle dimensioni del pi piccolo particolare rappresentato 17 Appendice 1 e la precisione semantica definita come corrispondenza tra la realt e l attributo associato all oggetto e la congruenza logica definita come assenza di incongruenze rilevabili indipendentemente da una verifica nella realt un edificio su una strada due curve di livello che si intersecano ecc e la congruenza geometrica definita come assenza di errori di forma e posizione rilevati con verifica diretta sul campo L accuratezza delle rappresentazioni digitali di dati spaziali dipende dai requisiti imposti dall utente ed legata alla sorgente dei dati cartografia immagini ecc e alle metodologie e strumenti usati per acquisirli I dati vettoriali vengono generalmente acquisiti attraverso rilievi aerei o direttamente dalla cartografia In tal caso l accuratezza dipende dalle regole d interpretazione del dato sorgente e dalla precisione di digitalizzazione dell informazione La precisione ottenibile va a favor
236. informazioni alle stazioni di Edimburgo Falkirk e Glasgow Sebbene questo sistema sia stato pensato per fornire informazioni ai passeggeri nel progetto pilota i dati 44 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario vennero divulgati soltanto ai centri operazionali delle stazioni in futuro tutte le informazioni compariranno su dei display 4 5 1 1 Mappa o orario previsto Il GPS consente di visualizzare sia la posizione di ciascun treno su una mappa attraverso un piccolo triangolo rosso sia di visualizzare l orario di arrivo previsto per ogni convoglio La rappresentazione attraverso mappe offre come gi ribadito grandi possibilit soprattutto ai tecnici i ITR RA Al a CIS TPT PILOT ext train to l GLASGOW QUEEN ST 1min EDINBURGH WAVERLEY 24 mins GLASGOW QUEEN ST 31 mins EDINBURGH WAVERLEY 54 mins BRAA passeggeri per difficilmente sono capaci nota la posizione della locomotiva di prevedere l esatto orario di arrivo per questo la ScotRail ha ritenuto pi comodo ed efficiente visualizzare sui monitor delle stazioni non le mappe ma delle tabelle che Time Now 14 28 12 riportino il tempo che manca all ingresso Figura 4 22 Monitor con le previsioni in stazione del treno come illustrato in dei tempi di attesa dei treni espresse in 4 5 2 L orario previsto Saper calcolare l orario previsto di arrivo nota la
237. ing Truck Terminals Yi Ports lt Rail Network VI 1 Mas et PE 7 7 No Double Stack z ACME TRUCKING CO 2x7 All i Interstates J Local Street Network USA Yi Water ROUTE CHOICES 1225 1250 PER ROUTE attraverso le medesime coordinate Un altro modo per individuare la posizione di un qualsiasi elemento geografico quello di fornire la sua posizione lungo una strada Figura 1 6 Schermata del GIS ArcView nella quale compare la scelta del percorso ottimo effettuata in base ai costi associati ai diversi cammini In questo modo anche la gestione dei dati risulterebbe pi semplice basterebbe una volta definito l elemento lineare al quale ci si riferisce gestire e memorizzare una sola coordinata il chilometro progressivo Alla base della segmentazione dinamica vi infatti la definizione di una route che rappresenta l elemento lineare a cui possono essere associati degli attributi la route pu essere costituita da archi e nodi ma questo non implica che il suo inizio e fine debbano coincidere con il nodo iniziale e finale pu 11 Appendice 1 comprendere anche solo parti di un arco Nella route viene definito un punto di origine a partire dal quale si inizia a calcolare il chilometro progressivo che corrisponde alla coordinata curvilinea in modo da poter creare un nuovo sistema di riferimento La disponibilit di strumenti per creare memorizzare interro
238. intervallo per la velocit della luce detto pseudorange esso misura non solo la distanza incognita ma contiene anche errori sistematici che andranno corretti come descritto pi avanti nella sezione 1 1 4 2 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare L equazione di pseudorange assume la forma p c AT d c dt dT i 1 2 3 4 2 dove p pseudorange tra satellite i e ricevitore c velocit della luce AT sfasamento di tempo tra satellite i e ricevitore d distanza spaziale tra satellite i e ricevitore dt sincronizzazione tra il tempo del satellite e l origine dT sincronizzazione tra il tempo del ricevitore e l origine Ogni satellite osservato genera un equazione del tipo 2 teoricamente nel caso pi semplice per calcolare la posizione del ricevitore basterebbero tre equazioni in altrettante incognite e quindi tre satelliti In realt per ragioni di non sincronizzazione tra gli orologi satellitari e terrestri le incognite sono quattro e non tre La distanza satellite ricevitore viene infatti calcolata tramite la lettura del tempo sugli orologi dei due gruppi facendo l ipotesi che i quattro orologi uno terrestre e tre satellitari siano perfettamente simultanei In realt non lo sono affatto e mentre gli orologi dei satelliti possono essere considerati adeguatamente sincronizzati ci non possibile per il ricevitore Nasce cos l esigenza di introdurre come ulteriore incognita lo
239. io1960 quando il Dipartimento della Difesa USA costitu la Aerospace Corporation per applicare i risultati scientifici pi recenti ai sistemi spaziali a vantaggio della sicurezza nazionale Dal 78 al 85 furono messi in orbita i satelliti del BLOCCO1 11 satelliti di cui solo 6 operativi questi ultimi risultano distribuiti su due piani orbitali inclinati di 63 rispetto al piano equatoriale e ad una distanza di circa 20 000 km dalla superficie terrestre Monti 1997 Nel 1989 inizi il lancio dei satelliti del BLOCCO 2 portato a termine nel 93 e comprende 18 satelliti operativi e 3 di scorta I piani orbitali presentano un inclinazione di 55 per la generazione di satelliti del BLOCCO2 relativamente al piano equatoriale e una massima altezza orbitale di 20 200 km Ruggiero 1997 La realizzazione di questo progetto fu possibile grazie ad alcune innovazioni tecnologiche tra cui la possibilit di lanciare in orbita satelliti artificiali e l esistenza di orologi atomici molto precisi a prezzi sempre pi bassi Tali orologi hanno permesso l assegnazione di un unica ora a tutti i satelliti detta Ora Mondiale 1 1 1 Componenti del sistema Il sistema satellitare composto da tre parti dette segmenti principali il segmento spaziale il segmento di controllo ed il segmento utente vedi figura 1 1 Il segmento spaziale Monti 1997 comprende 21 satelliti di cui 18 attivi e 3 di scorta disposti su sei orbite inclinate di 55 s
240. ion support system atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI Uno dei primi sistemi informativi territoriali sviluppati ed adottati per una compagnia ferroviaria Gli obiettivi erano soprattutto di supporto alla fase di pianificazione in previsione di una futura e forte espansione della rete gestita dalla compagnia Un importante obiettivo era la valutazione e la comparazione delle alternative decisionali per affrontare il nuovo mercato prospettatosi Viene fatto riferimento all analisi costi benefici ed alla metodologia di creazione del database territoriale Crouse A 1998 Transportation Data Viewer Development of a Simple Transportation Data Viewing Tool Using ArcView GIS atti della Conferenza Internazionale utenti ESRI L articolo espone le funzionalit e gli obiettivi della creazione di un interfacca GIS per l osservatorio della mobilit di un consorzio di municipalit californiane L interfaccia sorprende per la sua semplicit e snellezza Appendice 4 D Andrea a e altri 1996 Un SIT per la gestione delle infrastrutture viarie della Provincia di Enna MondoGis n 2 L articolo descrive il Sistema Informativo Territoriale della Provincia di Enna viene sottilineata l importanza dell organizzazione degli archivi e dei database in modo che i dati siano facilmente consultabili e modificabili Vengono descritte le funzionalit del SIT e le possibilit di elaborazione dei dati Fitzgerald
241. ione possono assumere le forme pi svariate e possono rappresentare porzioni di territorio molto differenti dalla singola abitazione alla regione Nella matrice O D in genere tali zone vengono identificate attraverso codici particolari mentre sulle mappe vengono rappresentate da punti o aree a seconda dell estensione Il GIS T deve essere in grado di trovare il nodo appartenente alla rete pi vicino alla zona di origine o destinazione e sostituire il codice del nodo trovato con quello della matrice Altrimenti il software potrebbe creare un nuovo nodo in prossimit dell area scelta o addirittura potrebbe creare una nuova linea di collegamento tra il 46 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto nodo pi vicino appartenete ad una linea esistente e la porzione di territorio considerata Per poter assegnare il flusso al percorso il software deve prima calcolare attraverso un specifico algoritmo il cammino minimo e poi associargli il flusso tenendo conto dell asimmetria del dato A seconda che ci si muova dal punto di origine A al punto di destinazione B o viceversa il flusso non lo stesso anche in questo caso quindi risulta essere molto importante la direzione del senso di marcia Cos facendo per vengono eliminati tutti i percorsi alternativi ai quali viene associato un flusso nullo il che non corrisponde a realt Alcuni GIS eseguono analisi pi complesse in questo senso cercando di associar
242. ioramento delle connessioni con la rete metropolitana A questo proposito ci pare interessante ricordare che la stazione di Milano Bovisa risulta essere il capolinea del Passante Ferroviario Questa linea sotterranea collega le linee provenienti da Nord Ovest delle Ferrovie dello Stato FS e delle FNM con quelle provenienti da Sud Est FS Il collegamento permette un notevole snellimento del traffico grazie ad una maggior penetrazione nella citt delle linee locali Le FNM hanno preso iniziative per ripristinare e ammodernare la linea ponendo particolare attenzione alla rapidit e alla qualit del servizio Pertanto nel triennio 1999 2002 saranno spesi 800 miliardi di lire in grandi infrastrutture tra cui la posa di nuovi binari e l acquisto di nuovo materiale rotabile 1 famosi TAF Treni Alta Frequentazione in sostituzione di treni che viaggiano da quasi 40 anni Nel 1997 l et media del materiale rotabile era di 33 50 anni Mazzatti 1998 Il punto nevralgico dell intera rete il nodo di Saronno dove transita il 70 del traffico a Nord di Milano con un movimento giornaliero di oltre 200 treni al giorno Proprio a Saronno situata la centrale operativa chiamata Posto Centrale di Movimento PCM dove attraverso dei monitor ed un quadro sinottico possibile controllare il movimento di tutti i treni ed avere una ripetizione ottica di ci che avviene in rete Il servizio offerto dalla compagnia prevalentemente dedicato al traspor
243. iorare il quadro di comprensione Inoltre ai dati sulla geometria dei binari viene associata la data di registrazione ci facilita le attivit di programmazione anche economica degli interventi di manutenzione e l assegnazione delle priorit Disponendo di serie storiche significative si possono infine effettuare analisi e paragoni tra le varie epoche e si pu calcolare il tasso di deterioramento delle infrastrutture Da mettere in evidenza infine che l occasione di un rilievo della geometria dei binari pu essere sfruttata anche ai fini di una campagna di rilevamento cartografico del grafo ferroviario e delle progressive chilometriche associate a patto che venga realizzata con un sistema DGPS molto preciso A questo scopo la motrice dev essere dotata delle attrezzature e dei sensori inerziali gi menzionati nel paragrafo 2 3 1 per i veicoli di acquisizione automatica della topologia stradale Data Acquisition Vehicle with Inertial and DGPS Equipment In questo modo i tempi di acquisizione della cartografia digitale risultano molto ridotti ad esempio la compagnia americana Burlinton Northern impieg un anno a partire dal 1995 per mappare il grafo delle 41 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto proprie linee che si estendono per 10000 miglia Oggigiorno la compagnia americana ENSCO ha messo a punto dei sensori in grado di lavorare su un normale treno a pieno carico ad una velocit di 150 Km h TGMS
244. ipo di mappa tematica sia generale che specialistica a seconda delle esigenze dei diversi dipartimenti Molte di queste attivit sono gi state citate per i sistemi di trasporto in generale analisi di domanda offerta identificazione dei flussi di traffico Di seguito tracciamo una breve panoramica degli utilizzi tipici di un GIS per le ferrovie demandando ai capitoli 3 e 4 la descrizione dei vantaggi derivanti da un uso congiunto ad un sistema di posizionamento in tempo reale del materiale rotabile 39 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Gestione manutenzione infrastrutture Tutti i dati relativi alle infrastrutture sono organizzati e mantenuti secondo due differenti criteri secondo le coordinate geografiche assolute e secondo la posizione relativa al binario nome della linea o del percorso sezione e progressiva chilometrica Questa organizzazione consente una elevata flessibilit di accesso ai dati ed una maggiore capacit di analisi ad esempio si possono effettuare delle queries per sapere quali sono le tratte pi vecchie di una linea e visualizzarne la ripartizione geografica La cartografia deve assolvere il duplice compito di fornire un inquadramento territoriale e di permettere la visualizzazione fino al livello dei dettagli costruttivi delle infrastrutture distribuite lungo la linea I dati relativi a questi dettagli vengono comunque immagazzinati nel database alfanumerico insieme allo stato di
245. isizione dei dati di tutti e quattro Gli strumenti di questo tipo sono economici ma forniscono prestazioni modeste I ricevitori a tracciamento continuo presentano almeno quattro canali hardware per tracciare altrettanti satelliti contemporaneamente Essi sono pi costosi e complessi dei precedenti ma forniscono prestazioni migliori Un ricevitore con un numero di canali hardware superiore a quattro utilizza i canali in eccedenza per leggere il messaggio spaziale Nav message di altri satelliti e per minimizzare gli errori dovuti alla propagazione del segnale nella ionosfera Oggi esistono ricevitori a 24 canali I ricevitori multiplexati hanno un solo canale hardware che viene fatto commutare molto rapidamente circa ogni 5 ms tra i satelliti che si stanno tracciando collezionando continuamente dati Il ricevitore risulta spesso collegato ad ulteriori sistemi Questo collegamento quando esiste prende il nome di istanza NMEA National Marine Electronics Association e veicola principalmente informazioni sulla posizione velocit e tempo in codice ASCII 13 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare 1 3 Posizionamento relativo cinematico il DGPS Buona parte degli errori sistematici pu essere eliminata qualora si operi con procedimento differenziale utilizzando cio due ricevitori di cui uno fisso a terra e l altro fisso o mobile in modalit DGPS Differential Global Positioning System come mostrato in figura 1
246. ison al Sistema GPS notiziario dell ordine degli ingegneri delle provincia di Milano n 9 Beckert Stephan 1999 AVL and telematics a market outlook GPSWorld aprile Besson Catherine 1999 Mobility is fun In Fusio and Webraska join forces to create the first WAP location based games Press Release Webraska novembre Bibliografia Biallo Giovanni 1996 I GIS un potente strumento al servizio della societ MondoGis n 2 Biallo Giovanni 1998 Il GIS per le amministrazioni comunali MondoGis n 13 Biallo Giovanni 1999 Il mondo dei sistemi informativi geografici documento prodotto da MondoGis http www mondogis it ultimo accesso il 16 12 1999 Bongiana Riccardo 1998 Il sistema europeo do controllo comando dei treni E T C S integrazione al corso di Terminali e impianti di trasporto al Politecnico di Milano Bonini Annalisa 1999 La gestione informatizzata delle reti stradali il caso dell autostrada A21 MondoGis n 14 Brackman Pascal e Karsten Harms e altri 1998 Suitability of Aerial and satellite imagery for geometrical data acquisition for road navigation map GIS Geo ingormations systeme n 5 Brewington Jason e Fitzgerald Jeffrey 1997 A Rail Crossing Inventory GIS and Decision Support for the North Carolina Department of Transportation atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Brich Stephen e altri 1998
247. istono anche delle query grafico alfanumeriche che consentono di interrogare i database dei diversi layer e in particolare permettono di e estrapolare record rispondenti a caratteristiche desiderate e derivare nuovi campi risultanti da operazioni effettuate sugli esistenti e aggregare i dati per una osservazione pi sintetica e combinare le varie tavole in un unico foglio riassuntivo detto di esito Ogni elemento geometrico con i rispettivi attributi o campi viene memorizzato nel record di una tabella ossia in una riga ad esempio il database Stazioni ferroviarie nella Provincia di Enna costituito da una tabella composta da n righe o record che corrispondono alle n stazioni e da m colonne che corrispondono agli m attributi associati ad ogni stazione Attraverso una query possibile accedere sia ai campi che ai record di una tabella nel primo caso l interrogazione potrebbe essere Quanti binari possiede la stazione di Enna nel secondo caso poterebbe essere Cerca la stazione di Enna Supponendo di prendere in esame i database delle mappe tematiche Limiti amministrativi delle provincia di Enna Linee ferroviarie di tutta Italia Le strade della Provincia di Enna una query potrebbe essere Visualizza tutte le strade statali In questo caso si selezionano all interno del database tutte le strade che possiedono l attributo statale Altre interrogazioni possibili sono Visualiz
248. ita per questo si cercato di estendere le funzionalit di tali settori ai sistemi informativi Le funzioni che possono essere effettuate mediante un GIS sulle reti sono fondamentalmente tre la verifica di connettivit la ricerca del minimo percorso e l allocazione di risorse Le funzioni per la verifica della connettivit servono ad identificare se e quali porzioni della rete sono connesse Le funzioni di minimo percorso riescono a determinare il percorso minimo il pi efficace o il meno costoso per attraversare la rete Agli archi possono essere associati degli attributi quali il tempo di percorrenza la distanza da nodo a nodo il costo in modo da poter determinare il percorso ottimo La figura 1 5 mostra una schermata del GIS ArcInfo della ESRI nella quale viene segnalato in grassetto il percorso pi breve in distanza alternativamente il sistema informativo potrebbe ricercare il percorso pi rapido Le condizioni di viaggio stato delle strade del traffico dei lavori in corso ecc possono essere facilmente variate e il GIS ricalcola un nuovo percorso mostrandolo a Appendice 1 video ESRI Web page 3 La figura 1 6 mostra invece una schermata del GIS ArcView della ESRI nella quale la scelta del percorso ottimo avviene in base al costo ESRI Web page 3 Nel grafico in basso si possono confrontare i costi di tutti i cammini alternativi considerati Per effettuare analisi di allocazione di risorse occorre disporre di un c
249. itardo XGPS 151336408 ii ne fit na ai da Velocit 40Km h Kme f 044 YGPS 503547395 Mapa diSX Posizione mouse X OUT Y OUT 1 01 PM Maona diDX Posizione mouse X OUT Y OUT 4 Figura 6 7 Visualizzazione dei treni il cui segnale GPS non stato correttamente ricevuto alla centrale di controllo 6 5 4 Algoritmi per il controllo di posizione velocit e aderenza al diagramma di traccia oraria L algoritmo di Timer 1 controlla ad ogni passo che i dati riferiti alla nuova posizione del convoglio siano consistenti cio ogni volta verifica che questi non comportino il cambiamento del senso di marcia del treno Se questo avviene il treno viene mantenuto nella posizione precedente fino a nuovo aggiornamento dei dati 21 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Un altra procedura all interno di Timer 1 controlla automaticamente la velocit di ogni treno in viaggio L algoritmo confronta la velocit di crociera con quella massima consentita nella tratta in cui si trova il convoglio e in caso di eccesso di velocit fa comparire una finestra di allarme Le tratte rispetto alle quali sono stabiliti i limiti di velocit coincidono con le porzioni di linea delimitate dalle stazioni Nel tratto a binario singolo tra Como Camerlata e Como Lago il limite di velocit diverso a seconda del senso di marcia Attraverso il bottone Mostra trac
250. ito il campo e digitato lt invio gt la mappa 1 viene centrata sulla stazione od il comune cercato tali Figura 2 3 Campi da elementi geografici vengono evidenziati in colore riempire per la ricerca di fatti lampeggiare e viene loro associata un etichetta Comuni e Stazioni con il nome vedi figure 2 6 e 2 7 Nel caso di ricerca stazione viene anche indicato in un apposito campo il Km progressivo corrispondente alla sua posizione sulla linea a partire da Milano vedi figura 2 5 campo KMP Appendice 2 Cerca Comune Cerca Stazione KMP como LINO AL PIANO INO A COMUN NUOVO CONCESIO CONCOREZZO CONFIENZA CONSIGLIO DI RUMO COPIANO CORANA E GRANDATE BRlm Figura 24 Men a Figura 2 5 Men a tendina per la ricerca di tendina per la ricerca di Comuni della Regione stazioni della linea FNM Lombardia Milano Como ASLINO ALL PIANO Figura 2 6 Individuazione di una stazione sulla mappa lt Nome Stazioni gt Figura 2 8 Bottoni per P Figura 2 7 Individuazione di un Comune etichettare le stazioni in la mappa l e mappa 2 sulla mappa Con i bottoni posti sotto la barra degli strumenti della mappa 1 tra i quali vi la scritta Nomi Stazioni figura 2 8 possibile etichettare le stazioni della tratta Milano Como sia in mappa 1 che in mappa 2 Appendice 2 Infine possibile visualizzare la posizione di una progressiva chilometrica lungo la linea Milano Com
251. itolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 4 2 L opzione del GPS L informazione fondamentale che il sistema ARES necessita in ingresso la posizione del veicolo in tempo reale in modo da poter comprendere quali convogli sono in ritardo quali in anticipo dove sono i treni guasti che necessitano di soccorso ecc La compagnia statunitense ha scelto il sistema di posizionamento satellitare in quanto convinta che questo sia in grado di risolvere alcuni problemi caratteristici degli attuali sistemi di posizionamento detti terrestri I principali vantaggi del GPS sono e la capacit di non accumulare gli errori la posizione del veicolo viene ricalcolata ogni volta indipendentemente dalla posizione precedente e la possibilit di avere una via di comunicazione dedicata e la capacit di fornire dati in tempo reale in continuo e 24 ore su 24 La compagnia reputa che sebbene i treni merci non viaggino a velocit elevate al massimo 60 miglia all ora conoscere la situazione del traffico in tempo reale sia essenziale per poter intervenire tempestivamente e permettere ad ARES di venir aggiornato continuamente La BN ha per deciso di integrare diversi sistemi di posizionamento ad esempio transponders e GPS in modo da fornire in input ad ARES una grande variet di dati Negli Stati Uniti la maggior parte delle compagnie ferroviarie utilizza per il posizionamento dei veicoli sist
252. iva per errori di trasmissione radio allora l algoritmo della procedura Interpola calcola una posizione fittizia nella quale il treno potrebbe trovarsi in base ad alcune ipotesi L ipotesi fondamentale che il treno mantenga costante la velocit che aveva all istante di misura precedente L algoritmo ricerca nelle matrice treni il dato riferito alla velocit che il treno possedeva al passo precedente e quindi calcola la possibile distanza percorsa come il prodotto delle velocit per il passo temporale che nel nostro caso di 10 secondi Quindi nota la distanza percorsa dal treno l algoritmo calcola il chilometro progressivo fittizio La procedura Interpola chiama la procedura KMP_XY_ Treni che noto il chilometro progressivo fittizio calcola le corrispondenti coordinate X Y sulla linea ferroviaria In questo caso queste coordinate corrispondono alle coordinate ipotizzate del treno di cui non si sono ricevuti i dati All interno di questa procedura viene chiamata anche la procedura TrenoInPartenza che gestisce il fatto che il treno si in partenza a Milano o a Como L algoritmo distingue questo caso dal caso classico in cui i dati sono stati ricevuti 66 99 1 identificandoli attraverso una i di interpola che viene memorizzata nelle matrice treni in settima riga Il DFD Riceve nMisure matrcod e la matrice treni Interpola Restituisce alla Procedura KMP_XY_ Treni kmpi cio il chilometro progressivi fitti
253. ivo del treno su cui viaggia A questo punto il DCO associa un codice al treno Infine in caso di emergenza il personale di terra pu mettersi immediatamente in contatto con quello di bordo e viceversa utilizzando come numero di telefono il codice identificativo precedentemente associato al convoglio durante il battesimo Una volta richiesto il soccorso anche se il guasto viene nel frattempo risolto dal personale di bordo non pi possibile far riprendere la marcia al convoglio prima dell arrivo del mezzo di soccorso Questo provvedimento adottato per ragioni di sicurezza in quanto i mezzi di soccorso si potrebbero gi trovare in marcia verso la posizione in cui si verificato il guasto Si vogliono cos evitare possibili incidenti ed una riattivazione non in sicurezza della circolazione Purtroppo non sono disponibili dati che permettano di analizzare l incidenza dell impossibilit di arrestare il soccorso in caso di sopravvenuta risoluzione del guasto L intervento di una squadra di tecnici e o di un locomotore di soccorso dipende dal tipo di guasto e dalla momentanea disponibilit dei locomotori nonch dalla loro localizzazione rispetto alla posizione del guasto In generale nel caso di un guasto alla trazione fondamentale l intervento di un locomotore di soccorso eventualmente anche di una squadra di tecnici ma la priorit di liberare la via comporta la presenza di un locomotore per tutelarsi dal fallimento degli int
254. l sistema stradale e che in qualche modo interagiscono con la rete stessa imprese che gestiscono la manutenzione del manto stradale le infrastrutture viarie i pedaggi enti pubblici territoriali forze di polizia stradale societ di ingegneria del traffico ecc Il panorama internazionale presenta numerosi studi e applicazioni di sistemi GIS per la gestione delle reti stradali i primi dei quali sono stati portati a termine negli Stati Uniti Numerosi studi di caso completi relativi a mobilit traffico viabilit e gestione delle infrastrutture stradali sono stati compiuti dall Ufficio per l ambiente e la Pianificazione del Dipartimento dei Trasporti della Federal Highway Administration FHA americana e dalla GIS Trans LtD Tralasciamo di considerare gli studi altamente teorici sui metodi di rappresentazione dei grafi stradali nei GIS effettuati dal VITAL Vehicle Intelligence amp Transportation Analysys all interno del NCGIA Per ulteriori approfondimenti e per i riferimenti dettagliati si veda la bibliografia A livello Europeo sin dal 1992 un consorzio di tre citt particolarmente afflitte da problemi di traffico e circolazione Southhampton Inghilterra Colonia Germania Pireo Grecia intraprese un progetto supportato da fondi della UE per la gestione integrata del traffico della viabilit e dei sistemi informativi per l utente Il progetto che prese il nome di ROMANSE Road MANagement System for Europe fu sviluppato co
255. l territorio per la valutazione e la gestione del rischio ambientale E nato poi il geomarketing che avvalendosi dei dati provenienti da indagini di mercato sulla domanda riferite al territorio aiuta a dimensionare l offerta in relazione alle reali necessit dell utenza Riassumendo i GIS utilizzati per analisi sull interazione tra mobilit e territorio permettono di identificare e valutare l impatto delle politiche di trasporto sulla sicurezza del traffico e sugli sviluppi economici ed ambientali del territorio stesso con un particolare livello di attenzione ai costi sociali ed alle esternalit prodotte dai sistemi di trasporto Il prossimo paragrafo verr dedicato alla descrizione delle componenti basilari del GIS per i trasporti in seguito verranno specificate le caratteristiche tipiche invece delle applicazioni alle quali il GIS T dedicato 2 2 Schema del GIS T Nell ambito dei trasporti i sistemi informativi geografici costituiscono un valido supporto per l integrazione e la visualizzazione di informazioni georeferenziate In un GIS la rappresentazione di elementi lineari come il reticolo stradale viene generalmente effettuata memorizzando una serie di coordinate X Y La struttura lineare costituita da Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto un insieme di linee e punti che nel caso specifico vengono detti archi e nodi Un altro modo per individuare la posizione di un elemento geografi
256. la scelta ottimale Carbone Gattuso 1998 La scelta delle alternative efficienti avviene sulla base di indicatori ordinati e significativi precedentemente formulati I tipici obiettivi che le aziende possono perseguire con il supporto di un Sistema Informativo Geografico sono e riorganizzazione aziendale acquisizione di competitivit e di capacit progettuale in vista di un mercato di concorrenza o della partecipazione a gare per appalti di concessione e formulazione di parametri relativi alla domanda di trasporto ai traffici sulle linee esercite ai rientri tariffari all organizzazione e al turn over del personale al disegno 26 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto dei percorsi di linea alla programmazione temporale delle corse ai costi di esercizio e miglioramento della qualit del servizio fornito all utenza tramite formulazione e monitoraggio di alcuni parametri e caratteristiche ad esso relativi quali congruenza tra domanda di trasporto nell area e offerta dell azienda esercente regolarit puntualit e affidabilit delle corse informativa all utenza efficace chiara ed aggiornata si veda il paragrafo 3 4 gt comfort del viaggio guida del bus pulizia climatizzazione manutenzione dei mezzi ecc e monitoraggio di tutti i parametri di redditivit legati all esercizio e riduzione dei costi di esercizio e di controllo del servizio effettuato tramite sistemi
257. le linee di Deutsche Bahn ottenuta con un disegno CAD 37 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago STATION GROBELNO Figura 6 22 Mappa raster per la visualizzazione delle infrastrutture e della topografia Cartografia raster Come cartografia raster di sfondo abbiamo utilizzato alcuni fogli della Carta Tecnica Regionale CTR della Lombardia in modo da coprire l intero tracciato della linea Milano Como e le zone limitrofe La carta in scala 1 10000 stata prodotta dalla Regione Lombardia nel 1985 e solo in un secondo momento stata digitalizzata e georeferenziata 1996 La proiezione cartografica trasversale di tipo Gauss Boaga West e la georeferenziazione relativa al sistema di riferimento UTM Il formato di digitalizzazione TIF e i file di georeferenzizione hanno estensione TFW I fogli inseriti sono elencati in tabella 6 1 rispettando la loro disposizione mentre in figura 6 23 visualizzabile la porzione di territorio rettangolare che ne risulta coperta circa 60 Km in verticale per 32 Km in orizzontale 38 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago A4 E4 B4 A4 B4 B4 B4C4 A4 ES B4 AS B4 B5 B4C5 ASEIl BS AI B5B1 BSCI AS E2 BS A2 B5 B2 B5 C2 AS E3 B5 A3 B5 B3 B5C3 AS E4 BS A4 B5 B4 B5 C4 AS ES BS AS
258. le mappe in coordinate X Y nel sistema UTM Quadro sinottico Sul quadro sinottico si possono effettuare solo le operazioni di zoom in e zoom out dell area selezionata tenendo premuto rispettivamente il pulsante sinistro o destro del mouse Localizzazione treni Premendo il pulsante colleziona dati GPS si d inizio alla ricezione delle informazioni sulle unit mobili I treni vengono visualizzati in mappa 1 tramite icone variabili a Appendice 2 seconda del loro stato di marcia cerchiolino azzurro per marcia normale triangolo rosso per il transito dalle stazioni e cerchiolino violetto quando la posizione interpolata e non proviene dalla ricezione di segnali GPS Sul quadro sinottico le convenzioni grafiche cambiano la posizione dei treni lungo la linea segnalata con quadratini gialli o viola o nel caso di transito in stazione da un simbolo truetype del font ESRI Transportation and Municipal Durante il controllo della flotta possibile scegliere un treno digitando il suo codice nel campo Segui treno figura 2 11 e seguire il suo movimento passo passo sulla mappa 2 Questa operazione comporta l attivazione dei campi appartenenti al frame Treno Visualizzato figura 2 11 che vengono riempiti con le informazioni relative al treno il cui codice stato indicato dall utente Il chilometro progressivo riportato a partire dalla stazione di partenza Vai a KMP Segui treno t M mi J P
259. ler installato sul treno associ al messaggio il codice del treno prima di inviarlo tramite radiomodem alla centrale di controllo e soprattutto che a monte del GIS le coordinate spaziali vengano convertite dal sistema WGS84 a quello UTM attraverso i numerosi passaggi descritti nel capitolo 1 A tal fine esistono vari software shareware e commerciali che molto spesso vengono distribuiti direttamente con i ricevitori GPS o sono integrati con i programmi di gestione delle porte seriali dalle quali vengono ricevuti i dati GPS 48 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago PROGETTO DI UN SISTEMA AVL APPLICATO ALLA LINEA FERROVIARIA FNM MILANO CADORNA COMO LAGO L LLnLniinn 1 6 1 Il sistema AVI perle ENM virisete eseese orenera iero aE EEEE ESES recai 3 6 2 Il GPS e la rete di comunicazioni treno terra sessseessessoesooesoesooesoossosssosseessoeseoecooesooesoesossseessesssese 4 6 3 Il sistema informativo per la centrale operativa di Saronno ssesessessesessoeseseoeseeoeseeeeeseeoesoreeesonsesee 7 6 4 Strumenti di sviluppo sssssscssssssscsiisesissoessssesssissssssosvssoserisssv ossevscvsisrossosissvoise o vssssststueros senese eeseezeneee 12 6 4 l Mapobjects l 2x ll Lu ir ana On ia 13 6 5 Funzioni del sistema informativo implementato srrrrrrrerererenereezecezecezese sese sese nese ceca eioneneene 16 6 5 1 Acquisizione dei dati GPS
260. li incidenti monitoraggio ambientale con modelli di diffusione degli inquinanti Dalle applicazioni analizzate si evince che il Catasto Stradale deve essere dotato di tre componenti che interagiscono tra loro O Banca Dati aggiornata O Sistema Informativo Geografico O Sistema Informativo Stradale SIS Nella banca dati generalmente accessibile tramite maschere di Access vedi figura 2 2 sono contenute le informazioni relative alla geometria del corpo stradale rettifili curve planimetriche livellette curve altimetriche tronchi omogenei cippi alla segnaletica orizzontale e verticale alle pavimentazioni alle opere d arte ponti viadotti sovrappassi sottopassi gallerie agli arredi ed attrezzature di pertinenza piazzole di sosta parapetti barriere spartitraffico muri di sostegno barriere antirumore alle opere in concessione distributori di carburante reti tecnologiche accessi privati ed eventualmente alla tipologia di incidenti rallentamenti e cali di visibilit periodici nebbie In tal modo si ottiene una catalogazione sia delle opere secondo l aspetto strutturale e lo stato di conservazione determinato da ispezioni programmate sia delle caratteristiche qualitative generali Il SIS contiene procedure o moduli per gestire il collegamento bidirezionale tra GIS e banca dati catasto alfanumerico Questo tipo di software generalmente appositamente realizzato in base alle specificit della rete
261. lice il sistema risulter composto dalle seguenti tre equazioni d J x o y z i 1 2 3 1 dove d _ distanza tra satellite i e ricevitore misurata x yi z coordinate dell i esimo satellite note x y Z coordinate del ricevitore incognite Le coordinate dei satelliti vengono rilevate con continuit da alcune stazioni terrestri opportunamente ubicate di cui si parler nella sezione 1 1 1 Il NAVSTAR GPS sviluppato a scopi militari negli USA in grado di fornire posizione e velocit del ricevitore a qualsiasi ora del giorno e della notte in qualsiasi parte del mondo e indipendentemente dalle condizioni atmosferiche con modalit che verranno spiegate nel paragrafo 1 1 3 Tuttavia per le vastissime potenzialit applicative il sistema stato usato anche a scopi civili anche se la gestione della costellazione di satelliti rimasta di competenza militare Per ovvi motivi di sicurezza il Ministero della Difesa degli USA si riserva la possibilit di degradare intenzionalmente la precisione del servizio fornito ad alcuni utenti non Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare autorizzati una nazione ostile potrebbe usare il GPS per guidare missili su postazioni strategiche avversarie Pi precisamente i livelli di servizio offerti dal GPS sono due e PPS Precise Positioning Service per l uso militare SPS Standard Positioning Service per l uso civile Il progetto GPS nacque nel Lugl
262. lificato visibile nel diagramma 1 in questa sede non diamo una descrizione tecnica delle procedure fornita nell appendice 3 Acquisizione dei dati GPS Correzione dei dati di posizione Estrapolazione della posizione dei dei treni che consiste nel convogli nel caso di mancata riportare sulla linea ferroviaria la ricezione del segnale posizione del treno Controllo di posizione velocit e aderenza all orario per tutti i convogli Visualizzazione dei treni attraverso differenti icone per distinguere i treni in stazione da quelli in linea sulle tre mappa e diffusione dei dati riferiti ai treni in movimento Diagramma l Schema a blocchi dei moduli di cui composto Infotreno 1 0 17 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago 6 5 1 Acquisizione dei dati GPS Attualmente la visualizzazione dei treni in viaggio sulla linea inizia dopo l attivazione di un bottone perch il GIS non riceve realmente i dati GPS in tempo reale ma simula la ricezione delle informazioni Il bottone Colleziona Dati GPS ci permette di attivare una procedura che a sua volta consente di simulare la ricezione da parte della centrale di controllo dei dati dei treni in movimento inviati dai ricevitori GPS Una volta selezionato il bottone si attiva la procedura Timer 1 che permette di aggiornare e visualizzare attraverso algoritmi particolari la posizione dei convogli sulla tratta
263. lizzate sono quelle messe a disposizione 41 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago sul sito Internet della sede di Como del Politecnico http pc ambiente como polimi it in formato File Export di ARC INFO E00 scaricabili a scopi didattici KNOSOS S L RE E EEJ E E E EBEBER gt RE E CrCrCr o o N YE pt ebMimioins i si o a iim Mode Real _Mode Real e e _Sentrar Vehicle Zoompi Zoomi 1 di Imatge Complerta TT 312714578152 Figura 6 28 Sovrapposizione di un layer vettoriale rappresentante una linea ferroviaria della compagnia spagnola FGC ad una ortofoto in scala 1 50000 In particolare sono stati utilizzati i seguenti layer con estensione territoriale pari a quella della regione Lombardia georeferenziati nel sistema Gauss Boaga West e Limiti amministrativi in scala 1 250000 confini comunali provinciali regionali e di stato della Regione Lombardia Sono inoltre presenti nel database i nomi dei comuni i codici ISTAT e l indicazione delle isole amministrative e Rete ferroviaria in scala 1 250000 FS FNM cremagliere e Stazioni ferroviarie in scala 1 250000 e Aree idriche dei laghi e dei principali fiumi della Regione in scala 1 250000 Sono presenti i nomi dei laghi e dei principali fiumi 42 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como
264. lo flotte MicroNav 21 4 2 4 5 Il Sistema di Informazione al Cliente SIC 30 4 2 5 CONCIUSIONI ii iii 32 4 3 In Viaggio miorarido gassata 33 4 3 1 II GPS una buona SolUzione sssssssssssssossesssossosseoesoossessoesoossessossoossossosseossosse 34 4 3 2 Componenti del sistema visitare 36 4 3 5 Conclusiolit scuola 39 4 4 Un sistema elettronico basato sul posizionamento satellitare per gestire il traffico sulla linea ferroviaria pi lunga degli Stati Uniti 40 44 1 Profilo del Sistemi ioniaacaniva nda nina deri 41 44 2 L opzione del GPS 42 4 5 Pu il GPS attirare utenti verso le ferrovie vsrrrrrrrrererereceenene 43 EII E LA IA EEE E EEEE E E I EA T T 44 4 5 1 1 Mappa o orario previsto ssseessesessssessessesressessresressessrsseesseestssresseeseese 45 4 52 L orari previsto noiire reir r S aae E e ieor saaa 45 4 6 FS ed il progetto europeo Freight FreeWays treni merci sempre sotto controllo ciccia 46 Indice PR RO ILAT TAL OEE TOI ea 47 4 6 2 Caratteristiche del sistema ssssssessssssossossosssoesossesseoesoossessoesoossoseooesossoseeossossosse 49 46 3 Conclusioni ada 51 4 7 Locomotiva 6724 dove sei esesesesesececececececececececececececececececececececese 53 47 1 Obiettivi isisisi i oiae oaeo nei i ae ieas asii 55 4 7 2 Strategie di realizzazione css ariani tti 56 4 7 2 1 Computer di bordo OBC x ss utili leaeda dI 41 22 C entrale
265. lta densit abitativa di Barcellona Terrassa e Manresa sono stati raddoppiati i binari e si arrivati a sopprimere tutti i passaggi a livello sulla linea del Vall s inoltre stato soppresso il 75 dei passaggi a livello esistenti sulla linea Llobregat Anoia Durante questo periodo inoltre sono stati installati nuovi sistemi di sicurezza protezione e blocco automatico dei treni sono stati rinnovati 300 Km di binari in tutta la rete e sono state costruite 25 nuove stazioni in quasi tutte sono stati adeguati i parcheggi di interscambio esistenti Per quanto riguarda il materiale rotabile sono entrate in servizio nuove unit di treni e sono state modernizzate completamente le antiche tanto quelle per il trasporto di passeggeri quanto quelle merci Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Per valutare l impatto di questi interventi la compagnia inizi nel 1986 alcuni studi basati su questionari indagini statistiche e segnalazioni di disservizio che hanno permesso di conoscere l opinione dell utente a proposito del servizio fornito e di agire conseguentemente basandosi sugli indici di soddisfazione rilevati Superata la difficile fase iniziale a partire dal 1996 la compagnia ha potuto iniziare una di miglioria ed espansione delle proprie attivit dedicandosi all ottimizzazione della gestione in tutti gli aspetti tecnici ed economici ed alla cura dell
266. mato vettoriale nella mappe 1 e 2 limiti amministrativi comunali delle regione Lombardia dal database porov_lomb linea ferroviaria FS e FNM della Lombardia dal database ferr_lomb stazioni FS e FNM della Lombardia dal database stazio arco di ferrovia Milano Como delle FNM dal database fn mi col stazioni della tratta Milano Como dal database stazio fn mi co Quindi carica i layer del quadro sinottoco mappa 3 etichette delle stazioni dal database staz _et stazioni del sinottico dal database staz_sin e staz_sin pun la linea del sinottico dal database sinottico i margini della mappa dal database sin_margini le deviazioni dalla linea principale in corrispondenza della stazione di Como Borghi dal database Il DFD Mostra a video le tre Prende tutti i file dei layer mappa complete vettoriali e raster Sub InitialiseMapdata 21 Appendice 3 Procedura Public Sub KMP_XY kmp as double Questa procedura chiamata dalla procedura Text1_keyPress calcola la coordinata X e Y di un punto sulla linea ferroviaria di cui noto il chilometro progressivo L algoritmo calcola il seno e coseno della retta passante per i due nodi che contengono il punto e poi attraverso regole trigonometriche calcola le coordinate Il DFD Prende la matrice archi_nodi Prende dalla procedura Text_KeyPress il kmp chilomerto progressivo Public Sub KMP_XY Restituisce le coordinate Xkm Ykm PROCEDURA INTERPOLA siipiienicana
267. matrice tutti i dati riferiti ai treni i cui dati erano contenuti nell ultimo file letto e prima di mostrate gli eventi Chiamando la procedura Visualizza cancella tutti gli eventi treni riferiti al file precedente dalle mappe La procedura memorizza passo passo in appositifile i dati di ogni treni in modo da poter effettuare analisi in post processing Il DFD Prende preal calcolato dalla Prende i file GPS ed in particolare il codice procedura puntoreale del treni il numero e le coordinate XGPS e YGPS e restituisce i dati dei treni per effettuare analisi in post processing Alle Procedure QuadroSinottico Metti_in_Stazione e Visualizza restituisce il contatore i che rappresenta il numero di treni in Public Sub viaggio in quell istante Timer1_ Timer Matrice matrcod che contiene codice e numero del treno Matrice treni che contiene i dati di tutti i treni in viaggio dall inizio della simulazione alla fine Matrice matrice che contiene i dati dei treni contenuti nell ultimo file e quindi quelli in viaggio all istante di ricezione dell informazione Restituisce alle procedure Segmento_Pi Vicino e puntoreale le coordinate del punto GPS letto da file Appendice 3 Procedura Interpola La procedura Interpola chiamata dalla procedura Timer 1 e permette di gestire la mancata ricezione del segnale GPS Quando all interno del file GPS mancano le coordinate del treno o il segnale non giunge alla centrale operat
268. me attributi nei file dbf e quindi non erano direttamente consultabili Questa operazione stata quindi fondamentale per migliorare la precisione di posizionamento che si basa sull individuazione del segmento di linea a minor distanza dal punto indicato dal ricevitore GPS Infine segnaliamo la procedura di creazione del quadro sinottico che stato realizzato interamente con ArcView mediante la costruzione di layer vettoriali di tipo shp Abbiamo deciso di utilizzare questo formato per due motivi e Il formato vettoriale risulta pi snello nelle operazioni di caricamento che non eventuali disegni raster realizzati in Visual Basic e LIMS di MapObjects che permette di distribuire la finestra della nostra applicazione in rete Intranet o Internet consente il facile trattamento dei dati cartografici ma non fornisce nessuna funzione per visualizzare in una pagina web gli altri elementi sviluppabili in Visual Basic Per questi motivi il quadro sinottico stato realizzato all interno di una finestra di tipo mappa ed formato da layer vettoriali In particolare lo schema rappresentante la linea ferroviaria stato realizzando mediante uno script di ArcView in linguaggio AVENUE di nome GPS2Shape Il programma consente di generare shapefile di tipo linea a partire dall unione di punti le cui coordinate sono contenute in file di testo txt ipoteticamente generati da un ricevitore GPS Nota la lunghezza totale della tratta Milano Como e la p
269. me viene integrata con informazioni sulla viabilit rilevate dalle Aziende stesse per i propri compiti istituzionali Successivamente tali rilievi vengono recepiti nelle basi grafiche in modo da omogeneizzarli con le altre informazioni e distribuirli con le versioni successive dei prodotti commerciali 2 3 I sistemi informativi stradali Il monitoraggio e la gestione delle reti per la loro natura e complessit implicano la raccolta l aggiornamento e l utilizzo di un enorme mole di dati territoriali Ogni processo decisionale volto a garantire l efficienza della rete necessita di informazioni aggiornate e complete particolarmente onerose da reperire se si utilizzano i metodi tradizionali Si pensi agli archivi cartacei che oltre a richiedere lunghi tempi di consultazione presentano difficolt di aggiornamento e quindi impongono frequenti e dispendiosi sopralluoghi Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto La creazione di banche dati territoriali con criteri omogenei consultabili su diversi livelli da tutte gli enti territoriali interessati consente di realizzare un vero e proprio catasto a supporto non solo della gestione delle infrastrutture annesse e del traffico ma anche della pianificazione territoriale della rete Queste banche dati permettono di archiviare e gestire dati territoriali aggiornati e velocemente consultabili indispensabili agli enti che devono prendere decisioni in breve tempo riguardo a
270. min Tempo previsto 40 minuti Metri percorsi 7500 metri Figura 3 20 Percorso ottimo calcolato dal sistema INFOPOINT in base ai vincoli posti dall utente In altre parole l accesso all informazione dev essere reso possibile sia prima del viaggio per pianificare un itinerario prevedendo l intermodalit sia durante il viaggio per ottimizzare i tempi di percorrenza in funzione delle reali condizioni di traffico 25 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto INFOPOINT Seleziona la funzione che ti interessa e fai click su un punto della mappa Q e Ingrandisci A C Rimpicciolisci C Informazioni Figura 3 21 Schermata di visualizzazione dei punti di interesse storico artistico richiesti dell utente su mappa digitale della citt Si pu selezionare il grado di zoom desiderato Lavorare in tempo reale implica che al centro di controllo giungano regolarmente informazioni sullo stato del traffico della rete viaria delle opere e dei cantieri stradali della domanda di trasporto e sulla posizione dei mezzi circolanti Risultano quindi necessari oltre ad un AVL i sottosistemi illustrati nel capitolo 2 ad esempio quelli di monitoraggio in linea della rete di vendita e di conteggio dei passeggeri La centrale di controllo gestisce la raccolta la verifica e la codifica delle informazioni quindi le trasmette al GIS affinch vengano distribuite agli utenti con varie modalit 26 C
271. mma vedi figura 4 14 consente la visualizzazione rapida delle seguenti informazioni riguardanti ciascun treno circolante e posizione indicata da due diverse icone a seconda che sia fermo o in movimento e codice numerico di identificazione ad esso associato tramite il quale se ne pu dedurre il binario di marcia e direzione e velocit rappresentate mediante una freccia di lunghezza proporzionale a quest ultima vettore velocit KNOSOS S L Mob 01E 4103S 4204S gi 4203S w ta dI ALICE W ey Ol to dI aoas MILICI 41026 4201E 4202E AIME BOAS mayra 4302E 4502E mg eya 10 45015 ASI lil Figura 4 14 Schermata del programma MicroNav cartina raster 1 100000 e quadro sinottico con treni in movimento Queste sono le caratteristiche base di un posizionamento via GPS ma come anticipato si riusc a sfruttare il sistema anche per alcune funzioni di messa in sicurezza 25 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Separazione dei treni con ripetizione del segnale in macchina la posizione di ciascuna unit mobile associata nel quadro sinottico ad un punto chilometrico lungo la linea quindi rimane sempre sotto controllo la distanza tra due convogli Dal centro di controllo questa informazione vitale per la sicurezza della linea viene trasmessa a ciascun macchinist
272. mplice doppino telefonico a cui sono collegati i terminali multifunzione presenti nelle stazioni ed i telefoni a cassa stagna dislocati lungo i binari Tali telefoni sono installati nelle stazioni alle punte scambi sui segnali di protezione nei caselli ed ai passaggi a livello automatici Il circuito costituito da una linea telefonica a chiamata selettiva da parte del PCM e con annuncio a voce da parte degli altri utenti della linea Il Dirigente di Centrale Operativa DC dispone anche di un circuito per inviare gli annunci al pubblico nelle stazioni e nelle fermate sotto la sua giurisdizione Per quanto riguarda le comunicazioni terra treno sono tuttora in vigore delle particolari procedure Ad esempio nel caso in cui il DCO debba dare delle disposizioni al capotreno egli deve prima fermare il convoglio ponendo il prossimo segnale in posizione di via impedita In corrispondenza del segnale di protezione a cui il treno si fermato si accende una T luminosa sul telefono a cassa stagna e si aziona una suoneria Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM a forte timbro A questo punto la chiamata si disattiva con il sollevamento del microtelefono oppure in mancanza di risposta dopo cinque minuti Per quanto riguarda invece la comunicazione treno terra in caso di arresto del convoglio il capotreno deve mettersi in contatto telefonico entro cinque minuti dalla fermata Se non risulta possibile utilizzare i telefoni disl
273. n ne consente un utilizzo a scopi militari Utilizzando il semplice sistema GPS l errore di 100 m che si pu verificare rende impossibile la navigazione in zone in cui sia necessaria elevata precisione ad esempio durante le manovre di avvicinamento ai porti o agli aeroporti o durante la guida su strada mentre con la correzione differenziale l errore pu diventare trascurabile 14 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare y m Figura 1 4 GPS differenziale due ricevitori R e R 1 3 1 Componenti hardware del DGPS La stazione fissa deve essere equipaggiata con un ricevitore GPS dotato di antenna e controller ma quest ultimo dovr essere dotato di software particolare in grado di generare un messaggio RTCM Radio Technical Commission for Maritime Services contenente le informazioni di correzione Il messaggio viene trasmesso su un canale di comunicazione dal ricevitore fisso a quello mobile dopo essere stato convertito in un segnale da un modem Il canale ad una sola via per cui la stazione di riferimento trasmette solamente mentre la stazione mobile pu solo ricevere Il ricevitore in movimento dovr essere a sua volta dotato di antenna GPS e di un controller con software che gli consenta di ricevere il messaggio RTCM di effettuare le correzioni ai dati e rendere disponibili all utente le coordinate 15 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare La trasmissione del messaggio
274. n nuovo livello informativo che conterr tutte le informazioni dei tematismi sovrapposti In figura 1 4 sono rappresentati cinque diversi layer riportanti informazioni integrazione dei Dati iee Tananan la sulla geologia la copertura vegetale l acclivit la fratturazione della roccia e linee di utilit ed elementi planimetrici Attraverso l operazione di overlay si riescono a determinare le zone potenzialmente predisposte al dissesto Figura 1 4 Aree predisposte al dissesto ottenute attraverso la sovrapposizione di mappe tematiche differenti Appendice 1 Per essere perfettamente e correttamente sovrapposte le mappe devono essere riferite tutte allo stesso sistema di riferimento Le funzioni di buffering sono in grado di creare un area di rispetto intorno agli elementi geografici presenti nel database Questa operazione risulta modulabile a seconda delle esigenze dell operatore ed in grado di risolvere velocemente problemi altrimenti difficilmente risolvibili ad esempio permette l individuazione di fasce di rispetto asimmetriche rispetto ai due lati di un elemento lineare oppure di effettuare un buffering parametrizzato a seconda delle caratteristiche dell elemento Il livello informativo risultante da un operazione di buffering sempre di tipo poligonale Attraverso questa funzione si possono ad esempio determinare le fasce di rispetti intorno ad una ferrovia o ad una strada Generalmente in un GIS es
275. n una piattaforma GIS in grado di monitorare analizzare e controllare il traffico veicolare in tutti i suoi aspetti compresi quelli modellistici Il sistema divenne operativo nel 1995 ottenendo riconoscimenti internazionali BCS Award per le innovazioni apportate in materia di ITS Intelligent Traffic Systems ed un ottimo responso da parte dell utenza Attualmente viene usato come modello di sviluppo all interno del progetto EUROSCOPE Efficient Urban transport Operations Services 10 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Co Operations of Port Cities in Europe per la razionalizzazione delle politiche decisionali europee in materia di trasporto Ott 1999 Craig Stembridge 1996 Nell ultimo quinquennio anche la situazione italiana ha visto nascere numerosi tentativi di razionalizzare le informazioni riguardanti la rete stradale organizzandole in sistemi informativi con il supporto di GIS integrati Ci anche grazie agli impulsi dati agli enti gestori di strade da parte del quadro legislativo Per questo nella presente sezione ci limitiamo a considerare la situazione italiana sufficientemente significativa esemplificativa e rappresentativa dell ampio ventaglio di applicazioni possibili in quanto ricca di nuove proposte 2 3 1 Catasto informatizzato per la gestione manutenzione del patrimonio stradale Gli Enti amministratori proprietari o concessionari della gestione di reti viarie ai sensi
276. na con un layer vettoriale Alle linee disegnate sono associati dati di tipo descrittivo e alfanumerico quali denominazione frequenza giornaliera corse giorno tempo di viaggio lunghezza del percorso velocit media della linea in km h e capacit del mezzo di trasporto in numero di passeggeri Il database cartografico contiene inoltre svariate informazioni sui percorsi dei singoli mezzi fermate rimesse capolinea ecc e sulle infrastrutture aziendali Questo tipo di informazioni viene tradizionalmente rilevato tramite sopralluoghi con l ausilio dei contachilometri delle vetture I dati relativi alla domanda di trasporto pubblico possono essere rappresentati in molteplici modi ma il metodo pi largamente utilizzato la traduce in flussi sulla rete Risulta perci utile rappresentare graficamente i flussi di traffico sulla rete nelle loro diverse manifestazioni ad esempio in termini di utenti saliti discesi sui mezzi pubblici in corrispondenza delle fermate e carichi di traffico sui diversi rami della rete e carichi di traffico per ciascuna linea Il gestore del sistema di trasporto collettivo generalmente interessato a indicatori che esprimano il grado di soddisfazione degli obiettivi da massimizzare efficienza efficacia e qualit Essi possono essere riferiti all intera rete o alla singola linea opportuno chiarire che l efficienza si esprime tramite il rapporto tra quantit di servizi offerti e risorse impegnate per pr
277. na il grafico in una finestra nelle quale compare anche il diagramma di traccia oraria teorico disegnato in base a dati letti da file Il DFD Prende posizione del treno e tempo Prende il file contenente i dati del diagramma di traccia oraria teorico Traccia Oraria Restituisce il diagramma di traccia oraria in tempo reale e quello teorico 15 Appendice 3 Procedura Private Sub Checki_ Click Questa procedura permette una volta selezionato l apposito bottone di attivare la procedura Timer 1 che simula la ricezione dei dati GPS e permette di visualizzare i treni Se Check1 Value O cio se il bottone Colleziona dati GPS non selezionato allora l algoritmo cancella tutti gli eventi le etichette e pone a zero nMisure il contatore delle misure lette che serve alla procedura Timerl Altrimenti cio se il bottone selezionato l algoritmo attiva la procedura Timerl una volta ogni 1000 unit temporali che corrispondono a 1 secondo Il DFD Il valore di Check1 Restituisce nMisure Che verr usato da Timerl Private Sub Check1_Click 16 Appendice 3 Procedura Private Sub Comboi_KeyPress KeyAscii As Integer Questa procedura consente di visualizzare sulla mappa 1 una stazione selezionata dall utente Sul video appare infatti una finestra Cerca Stazione che fornisce un men a tendina nel quale vengono elencati in ordine alfabetico i nomi di tutte le sta
278. na motrice UT 3000 un ricevitore GPS a sei canali ed un computer portatile che ne registrava gli output Durante la marcia del treno la posizione indicata dal ricevitore GPS veniva visualizzata su cartine geografiche digitali in scala 1 5000 ed attraverso un software appositamente realizzato fu possibile effettuare un rilievo del tracciato ferroviario o meglio di come esso veniva individuato dal GPS Oltre le coordinate e la velocit dei treni vennero registrati i dati riguardanti il numero di satelliti visibili l indice DOP e la direzione di marcia bearing angolo di direzione Attraverso l ausilio di software di disegno assistito Microstation le coordinate acquisite vennero messe in correlazione con il sistema di riferimento adottato da FGC il Chilometro Progressivo KmP La visibilit dei satelliti e l indice di geometria DOP vennero infine messi in relazione ai punti chilometrici della ferrovia lungo tutta la linea i risultati furono eccellenti e il numero di satelliti visibili si tenne sempre tra 5 e 6 eccetto in galleria 14 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario e indice DOP si mantenne sempre al di sotto di 3 5 valore accettabile essendo il limite inferiore di 3 Le condizioni operative erano quindi buone ma la precisione di posizionamento raggiunta con il ricevitore GPS in modalit assoluta di 100m al 95 delle volte non sembrava soddisfare l
279. nando le fermate inutili e programmando quelle urgenti in tempo reale Con un valido sistema di diffusione dell informazione a livello dei possessori della domanda di trasporto si possono gestire in tempo reale ottimizzandoli anche i processi di carico scarico ed immagazzinamento delle merci Tutto ci con l ausilio delle funzionalit tipicamente fornite da un sistema GIS aggiornato periodicamente con dati dinamici Le informazioni aggiornate pi di frequente riguardano la posizione di ciascun convoglio merci e provengono da ricevitori GPS installati sui treni I dati relativi allo stato di riempimento dei magazzini e di congestione della rete ferroviaria raccolti da alcuni centri di controllo strategici dislocati lungo i corridoi sono invece diffusi ed aggiornati via Internet Le compagnie ferroviarie possono quindi con l ausilio di operatori GIS calcolare il percorso ottimo all interno della rete in termini di minimizzazione del costo o del tempo di percorrenza e l allocazione efficiente delle unit mobili sulle linee Grazie a queste funzioni si possono effettuare alcune previsioni sull orario di arrivo a destinazione delle merci e fornire questa informazione alle imprese di spedizioni Queste ultime operano in due modi attualmente il pi diffuso quello di affittare convoglio e tracciato ferroviario per il tempo necessario alla spedizione ma sono ormai molte le imprese che possiedono vagoni propri e affittano una traccia
280. ne osservazioni Lakshmanan Spear 1997 a nostro giudizio interessanti riguardo all utilizzo dei GIS nel campo dei trasporti a cui vogliamo dedicare particolare attenzione a incapacit di gestire dati tridimensionali O difficolt di gestire le direzioni a capacit di gestire matrici origine destinazione La maggior parte dei software GIS tratta ogni layer come una mappa piana ogni elemento spaziale punto linea poligono considerato appartenente ad un medesimo piano le reti di trasporto siano esse stradali o ferroviarie sono quindi trattate come elementi complanari privi di dimensione spaziale L intersezione fra due linee crea un nodo anch esso appartenente al piano del layer che possiede la caratteristica di delimitare una nuova figura nella mappa In realt esistono punti di incontro fra due archi che sono soltanto apparenti Si pensi ai sovrappassi o ai ponti in cui l intersezione 45 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto avviene su due livelli differenti I GIS attuali avendo una visione piana gestiscono con difficolt elementi di questo tipo in quanto non sono in grado di distinguere quando l incontro fra due linee avviene realmente sullo stesso piano oppure no In corrispondenza di questi punti bisogna quindi creare un nodo a cui siano associati attributi atti ad interpretare le informazioni spaziali Questi dati aggiuntivi possono per aumentare la dimensione del da
281. nfatti hanno dato impulso a nuove esigenze per un miglioramento degli stessi tanto in area urbana quanto in area extraurbana Il regime di concessione regolato fino ad anni recenti dal Regio Decreto 1822 del 1939 basato su una forma di protezionismo ha fortemente bloccato nell arco degli ultimi 50 anni lo sviluppo tecnologico ed organizzativo delle aziende fornitrici di servizi di trasporto pubblico Guerra Mazzoncini Rossi 1999 La totale assenza di un regime di concorrenza e la poca attenzione verso le esigenze del cliente inteso come utente di un servizio sociale hanno bloccato i naturali processi di miglioramento in efficienza e produttivit aziendale A livello legislativo tuttavia recentemente l approccio alla gestione del trasporto pubblico cambiato Nell ambito delle recenti riforme della Pubblica Amministrazione Decreto Legislativo Bassanini 422 97 ed in particolare del Settore Trasporti stata introdotta una nuova filosofia fortemente orientata alla soddisfazione dell utenza ed al monitoraggio di parametri qualitativi e quantitativi di erogazione del servizio Per far fronte a tali nuove necessit alcuni Enti locali hanno promosso dei progetti di informatizzazione delle Aziende concessionarie In Regione Lombardia per esempio in fase di attivazione il Progetto MISTRAL Monitoraggio Informativo Sistemi di Trasporto Pubblico Locale Sempre in Regione Lombardia stata varata nel 1998 la Legge n 22 per la Riforma
282. ngola linea e la composizione del livello di dettaglio figura 6 18 In questo livello i particolari delle infrastrutture sono rappresentati con schemi sinottici figura 6 19 e disegni CAD o Microstation figure 6 20 Le figure 6 18 6 19 6 20 rappresentano successivi ingrandimenti della stessa porzione di linea In particolare l ultima mostra la posizione di alcune infrastrutture di segnalamento La figura 6 21 mostra un disegno CAD con dettagli planimetrici delle infrastrutture di una stazione In questo modo le mappe di dettaglio vengono manualmente referenziate alla linea ma al loro interno il sistema di riferimento usato rimane quello relativo del file CAD e non coincide con quello della cartografia a cui vengono sovrapposte Figura 6 16 Mappa di inquadramento schematico della topologia di rete delle linee ferroviarie della compagnia olandese Railinfrabeheer inserita nel GIS Infraatlas per la gestione delle infrastrutture 34 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago e Terminal stalion Mame f A Railway route dg Gardermobanen State border Lake Ocean E Howay Figura 6 17 Mappa topografica di inquadramento della topologia di rete delle linee ferroviarie della compagnia norvegese NNR Norwegian National Railway La seconda metodologia affida la visualizzazione del dettaglio delle infrastrutture alla cartografia raster di sfondo sia essa costitui
283. ngono effettuate automaticamente in tempo reale perch il materiale da consultare cartaceo e perch la posizione del treno nota soltanto quando il convoglio in stazione oppure quando entra in una nuova sezione di blocco Una volta realizzato che il treno non aderisce all orario gli addetti valutano l entit del ritardo graficamente e non utilizzano modelli per prevedere l orario di arrivo nella prossima stazione Il nostro software pu invece facilmente confrontare in tempo reale l aderenza all orario di ogni treno Queste informazioni potrebbero essere distribuite in tempo reale anche sui convogli e soprattutto sui TAF che possiedono dei pannelli a messaggio variabile Altrettanto facilmente tutti questi dati potrebbero essere inviati regolarmente nelle stazioni ed essere diffusi attraverso i monitor in alcuni casi gi installati in stazione Nelle stazioni prive di cartelli potrebbero essere installati dei video informativi oppure le informazioni potrebbero essere inviate nelle biglietterie che si preoccuperebbero poi di diffonderle agli utenti In particolare il nostro GIS realizzato con MapObjects pu essere distribuito in Internet attraverso il modulo Internet Map Server Questo consente una capillare diffusione delle informazioni vedi figura 6 15 Per quanto riguarda l elaborazione e la diffusione delle informazioni si potrebbe prevedere una delle tre configurazioni qui di seguito elencate e Stazione singola l
284. no evidenziare anche per inquadrare il nostro progetto in un ambito pi generale 35 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto gt Necessitano di un elevato livello di integrazione tra l ambiente propriamente GIS e le applicazioni di ingegneria civile elettrotecnica e di telecomunicazioni Ad esempio i software per l elaborazione di rilievi topografici la progettazione ferroviaria assistita dal calcolatore CAD Microstation gli schemi degli impianti elettrici e di sicurezza ed i disegni della rete di comunicazioni E opportuno che siano costruiti in modo da interfacciarsi con modelli di analisi della mobilit e di previsione dell interazione tra domanda e offerta di trasporto Possono integrare anche funzionalit di gestione flotte e monitoraggio in tempo reale del parco veicoli viaggiante con le modalit discusse nel capitolo 3 e approfondite per il campo delle ferrovie nel capitolo 4 Poich non siamo a conoscenza di alcuna realizzazione di sistemi informativi geografici per le ferrovie in Italia ci sembra opportuno indicare quali possano essere gli obiettivi costruzione di una banca dati delle infrastrutture accessorie alle linee ferroviarie accessibile facilmente da qualunque livello di utenza anche se in maniera differenziata A tal fine opportuno che le maschere di interrogazione del database consentano di presentare i risultati in maniera leggibile intuitivamente tramite map
285. nologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 2 5 Conclusioni Il sistema descritto divenne operativo alla fine del 1996 e risult all altezza delle migliori aspettative fungendo come strumento di telecontrollo di posizionamento e di messa in sicurezza in ausilio al blocco telefonico Una valutazione complessiva dei vantaggi operativi che ebbe FGC nell introdurre un sistema di posizionamento satellitare non pu prescindere da alcune considerazioni riguardo agli investimenti effettuati I costi complessivi di installazione si tennero sui 20 milioni di Pesetas la parte pi cospicua dell investimento 8 milioni di Pts fu dedicata alla rete di comunicazioni che oggigiorno sfruttando la tecnologia GSM avrebbe costi molto pi contenuti Per il Centro di Controllo digitalizzazione della cartografia realizzazione del quadro sinottico sviluppo e installazione del software da parte di KNOSOS vennero investiti 7 milioni di Pesetas Per le componenti montate sui locomotori ricevitore GPS radiomodem terminale K10 ed antenne varie si pu considerare un costo comprensivo dell installazione di circa 500 000 Pts per ogni unit per un totale di 4 milioni di Pesetas Infine per gli studi preliminari ed i test con ricevitore GPS effettuati nell arco di 2 mesi si spese 1 milione di Pesetas Tali investimenti sono da rileggere in chiave temporale i costi odierni sarebbero inferiori quasi del 50 Infatti le strumentazioni di bordo e del CTC s
286. nominazione del comune Prende Combo 2 Private Sub Combo2_KeyPress Forma e posizione del Comune della Lombardia Appendice 3 Procedura Private Sub Form_Initialize Questa procedura inizializza le tre mappe e le pone a massima estensione Procedura Private Sub Form_Load In questa procedura vengono e definiti i simboli per ogni evento che rappresenta un treno in viaggio per ogni mappa e definitii suoni e create a partire da file con estensione txt la matrice archi_nodi e Stazioni e caricati gli elenchi delle stazioni e dei comuni della Lombardia in Combo 1 e Combo 2 Questa procedura chiama la procedura InitializedMapData Nella Mappa 1 viene definito come simbolo 0 un cerchio azzurro che rappresenta i treni in viaggio lungo la linea un cerchio lilla simbolo 1 che rappresenta i treni il cui segnale GPS risulta assente e un triangolo rosso simbolo 2 che rappresenta i terni in stazione Nella Mappa 2 viene definito come simbolo 0 un cerchio azzurro per indicare il treno in viaggio lungo la linea come simbolo 1 un cerchio lilla per segnalare la mancata ricezione del segnale GPS e un cerchio rosso simbolo 2 per indicare il treno in stazione Nella Mappa 3 viene definito come simbolo 0 un quadrato giallo che indica il terno in viaggio come simbolo 1 un treno rosso che indica il convoglio in stazione e un quadrato lilla che indica il mancato ricevimenti di informazioni GPS Nella matrice
287. nte ArcView Sempre tramite l ausilio di ArcView 3 abbiamo riscontrato che sovrapponendo i layer vettoriali delle stazioni e delle linee ferroviarie sulla CTR raster non vi era una perfetta corrispondenza tra le due cartografie In pratica la spezzata vettoriale delle linee ferroviarie non coincideva con la loro rappresentazione nella CTR vedi figura 6 30 Questo problema pu essere dovuto al fatto che la cartografia vettoriale di Ambiente Como stata digitalizzata su un raster a scala 1 250000 mentre la CTR in scala 1 10000 Infatti l errore non tanto nel discostamento di entit mai superiore ai 20 m e riscontrabile solo a livelli molto elevati di zoom vedi figura 6 30 ma nella rappresentazione della geometria della linea ferroviaria il layer vettoriale presenta una spezzata poco dettagliata che non riesce a riprodurre le curve cos come sono Figura 6 30 Discostamento del layer in formato vettoriale delle linee ferroviarie dalla cartografia raster 44 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago rappresentate nel raster Questa perdita di accuratezza costituiva un problema in primis visivo avendo scelto nella nostra interfaccia di visualizzare la CTR fino ad elevati livelli di zoom in secundis di precisione del posizionamento dei treni che avviene in base al vincolo della linea ferroviaria map matching Se il primo poteva essere trascurato abbiamo ri
288. nte alla strutture ferroviarie e La possibilit di visualizzare con efficienza le sezioni di blocco automatico occupate o libere Le FNM infatti utilizzano il sistema di blocco automatico per il distanziamento dei convogli e dato che questo sistema per regioni di sicurezza non Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago verr abbandonato dalla compagnia ferroviaria occorre rimanere vincolati a questo metodo di controllo dei convogli e al suo pi efficiente chiaro e semplice metodo di visualizzazione il quadro sinottico e La realizzazione di un sistema di visualizzazione dei dati che non si discosti da quello installato nel PCM di Saronno per non creare difficolt supplementari agli operatori Il sistema AVL proposto per le FNM alquanto innovativo quindi abbiamo pensato che implementare interfacce simili a quelle attualmente in uso avrebbe portato gli addetti ad accettarlo pi facilmente Le mappe in formato digitale sono per quanto riguarda la rappresentazione ed elaborazione dei dati la componente innovativa proposta alla FNM Attualmente infatti gli addetti del PCM sono sprovvisti di mappe che riportino anche informazioni geografiche e di strumenti che permettano di effettuare analisi territoriali Abbiamo deciso di creare due mappe in formato digitale affinch una possa sempre fornire una visione globale della circolazione ferroviaria mentre l altra pos
289. nte infatti che una nuova locomotiva costituisce un investimento superiore al milione di dollari ha un aspettativa di vita di 30 anni e necessita in media di 88000 all anno per la manutenzione Al fine di contenere i costi di rinnovamento e di manutenzione delle motrici e di incrementare l efficienza d uso della propria flotta CONRAIL nel biennio 1995 1996 ha condotto una serie di studi che hanno portato all individuazione di una strategia improntata sulla previsione dei guasti e la minimizzazione dei tempi morti Per raggiungere lo scopo occorre un monitoraggio statistico dettagliato che pu avvenire solo tramite un sistema informativo in grado di controllare in tempo reale lo stato della flotta Le operazioni di allocazione delle tracce orarie individuazione della grandezza ottima della flotta e programmazione dei servizi infatti si avvalgono dei dati statistici storici e spaziali riguardanti le prestazioni delle motrici lo stato di utilizzazione e di sforzo l entit dei guasti e delle sofferenze subite e la dispersione spaziale della flotta In seguito verranno 54 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario schematicamente descritte le caratteristiche del sistema informativo realizzato da CONRAIL nel 1997 4 7 1 Obiettivi Il miglioramento dell efficienza d uso della flotta si traduce nella riduzione dei tempi di attesa locomotore senza convoglio
290. nte le entit lineari di colore spessore o tratto differente a seconda del valore dei parametri eventualmente posizionata in offset rispetto all asse stradale 17 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Spesso un elemento documentato oltre che da una serie di dati alfanumerici da informazioni di tipo diverso come fotografie filmati scansioni grafici disegni relazioni ecc Per questa ragione il congiunto SIS GIS ad esempio i gi citati RoadSit e ALICE prevede la possibilit di associare alle informazioni alfanumeriche diverse tipologie di file quali filmati immagini figura 2 7 disegni AutoCAD fogli Excel e documenti Word i rta A POOATARE Peg A21 goa _ P E COMET Figura 2 7 Schermata del GIS Antares per la gestione informatizzata della A21 selezionando un elemento sulla cartografia possibile visualizzare l immagine associata Tali documenti non vanno inseriti direttamente nel database per non appesantirlo eccessivamente nelle tabelle si pu inserire un campo che permette di associare ad un elemento uno o pi file di diversa natura In tal modo la tabella attinge ad una fonte esterna al database I componenti del Sistema Informativo stradale completo risultano quindi quelli di figura 2 8 Montoya Thomas 1998 Tramite interrogazioni grafiche o da maschera si possono evidenziare le correlazioni che esistono tra gli elementi Per esempio a partire dai
291. nternazionale Utenti ESRI 1997 Sturm Janez 1999 Trans European Railway GIS atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Surace Luciano 1998 GPS sistemi di riferimento e cartografia Geo Media gennaio febbraio Verstraeten Eric 1995 Insight into accident the Flemish region s mobility GIS GISEurope giugno Web page 1 ESRI http www esri it library gis abtgis comp_gis html ultimo accesso il 13 12 1999 Web page 2 TRANSMAP http www transmap com ultimo accesso il 9 09 1999 Web page 3 ESRI http www esri com library gis trans trans1l html ultimo accesso il 23 03 2000 Webb Patricia 1999 On track and on time Commuting with GPS GPSWorld gennaio Appendice 1 APPENDICE 1 I SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI GIS 1 1 Introduzione Il GIS Geographical Information System un insieme complesso di componenti hardware software di risorse umane di metodi e di dati vedi figura 1 1 Lo scopo di questi sistemi quello di acquisire processare analizzare immagazzinare e restituire in forma alfanumerica e grafica informazioni riferite al territorio Figura 1 1 Il GIS e le sue componenti Per poter comprendere i sistemi informativi geografici occorre quindi capire come le varie componenti interagiscano fra loro ESRI Web page 1 Il software GIS generalmente composto da e strumenti per inizializzare e modificare i dati spaziali e un sistema per la ge
292. nti realt pi nuove Cortellessa 1995 Grazie alla disponibilit di GIS a basso costo sono emerse nuove categorie di utenti tra i quali istituti di credito assicurazioni servizi socio sanitari societ di trasporto strutture per il turismo I settori di applicazione risultano quindi essere 1 pi svariati Biallo 1996 In agricoltura sono usati per stimare la colture stagionali e pianificare interventi di risanamento e gestire i finanziamenti Nella protezione civile sono usati per e generare coperture di erosione e studiare le vulnerabilit degli acquiferi sotterranei attraverso l uso di modelli specifici e simulare eventi catastrofici analizzando le zone abitate e prevedendo come dove e quando evacuare le zone interessate Nei vari settori ambientali per e pianificare e definire i confini di aree protette monitorare geograficamente l inquinamento dell aria delle risorse idriche del mare e delle terra pianificare gli interventi ed analizzare le fonti e controllare l evoluzione della pressione antropica in zone a rischio 13 Appendice 1 Nelle amministrazioni comunali per Biallo 1998 e realizzare e gestire il piano regolatore e gestire i tributi Nel settore delle telecomunicazioni per e studiare la coperture territoriale delle antenne di trasmissione in funzione della morfologia delle vegetazione delle concentrazione della popolazione ecc Nel settore della progettazione per
293. nuta mediante replica Lo sfasamento cos misurato rappresenta a meno di un numero intero di lunghezze d onda la distanza cercata vedi equazione 3 d k A 3 dove k rappresenta il numero di cicli intercorsi tra i due estremi e rappresenta la lunghezza d onda Con questo metodo occorre introdurre un ulteriore incognita che rappresenta il numero di cicli iniziali cio quelli avvenuti prima che la due onde fossero in fase Il calcolo di questa incognita ambiguit intera di fase ha fino ad oggi penalizzato l utilizzo delle misure di fase in tempo reale La precisione delle misure di fase assai superiore a quelle di pseudorange teoricamente circa 2 mm per questo le misure di fase sono pi utilizzate nel campo del rilievo Esistono procedimenti intermedi che effettuano misure sia di pseudorange che di fase ed utilizzano la prima per calcolare l ambiguit di fase e la seconda per il calcolo della posizione La precisione ottenibile risulta essere intermedia 1 1 4 La precisione del servizio GPS Il posizionamento mediante GPS offre due livelli di precisione De Giusti 1998 e L SPS garantisce un accuratezza di posizionamento orizzontale di 100 m nel 95 dei casi e di almeno 300 m nel 99 9 in verticale l accuratezza di 140 m nel 95 dei casi Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare e Il PPS rende disponibile un posizionamento pi accurato e permette un errore massimo compreso fra
294. nuti la mattina da Misson a Vancouver la sera nel senso inverso Il tragitto lungo 65 km e comprende le otto stazioni mostrate in figura 4 18 33 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario di Coquitlam Central fm iot Goguitam Poi Moodya RF lt pis Meadows Watertfotit Lia ta SLI apleMeadows kpn REVS g Ee i N x Figura 4 18 Mappa della linea ferroviaria della WCE Il tracciato si snoda attraverso montagne immense foreste e campi e costeggia il Fiume Fraser e l Oceano Pacifico I pendolari quasi tutti lavoratori generalmente si appisolano sulle comode poltrone leggono ascoltano musica lavorano sui personal computer o si godono il paesaggio Nelle stazioni attente hostes accolgono i passeggeri li fanno accomodare al loro posto e offrono caff the succo d arancia cappuccino e biscotti La WCE infatti convinta che sia essenziale fornire ai clienti un ottimo servizio in modo che pienamente soddisfatti i pendolari preferiscano il treno all automobile Questa strategia ha funzionato con ottimi risultati la compagnia ha iniziato il servizio nel Novembre 1995 e subito ha raggiunto una utenza di 5000 passeggeri al giorno attualmente l utenza giornaliera di circa 7700 passeggeri Questo forte incremento dovuto in parte alla nascita di nuovi centri residenziali lungo la linea ferroviaria in parte al miglioramento delle condizioni di
295. nza possibile gestire sia la programmazione dell esercizio ottimizzando l uso di vetture e conducenti sia la pianificazione degli orari per aderire alle condizioni reali del traffico e della domanda da parte dell utenza COMBITECH microwave communication Microwave transmitter receiver Figura 3 6 Marker o boa a microonde radio per la localizzazione dei mezzi IDENTIC infrared communication system Problems with the fixed location bus detectors Infrared receiver Infrared transmitter Bus can t be detected Bus can t pass the trans because of the shadow mitter because of the of the tall vehicle illegally parked vehicle Figura 3 7 Marker ad infrarossi e problemi connessi per la mancanza di visibilit Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Tornando alla descrizione del sistema informativo di bordo oltre all hardware per il posizionamento necessario un sistema di trasmissione dei dati di posizione alla centrale di controllo ed un software in grado di organizzarli e renderli nel formato adatto alla rete di comunicazioni utilizzata Questo richiede l aggiunta di un minicomputer di bordo ad esempio una scheda microcontroller nel cui firmware risiede il programma che impacchetta i dati da inviare al modem L insieme delle due schede GPS e controller e del radiomodem pu essere racchiuso in un unico box che generalmente viene installato all interno della cabina di guida
296. o che raccoglie le informazioni dei sensori il sistema informativo geografico della centrale di controllo che organizza le informazioni in un database e offre l interfaccia utente e la rete di comunicazioni che funge da collegamento tra i primi due 4 7 2 1 Computer di bordo OBC L elaboratore di bordo controlla tutte le informazioni riguardanti le condizioni tecniche della locomotiva provenienti dai sensori e dai sottosistemi di diagnosi interna e la posizione geografica fornitagli da un ricevitore GPS I dati vengono immagazzinati in una memoria flash ed inviati alla centrale di controllo ogni determinato intervallo di tempo ma anche ogni qualvolta venga fatta specifica richiesta da parte degli operatori ed il computer abbia riscontrato un anomalia o una emergenza 57 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Future Client Application Satellite Service Provider Database 7565 Terrestrial A Service Provider IL MS Trouble Desk ArcView based Figura 4 26 Architettura del Sistema di Monitoraggio delle Condizioni delle Locomotive LCMS Prima di essere inviati alcuni dati hanno bisogno di essere preprocessati innanzitutto l OBC On Board Computer associa ai valori dei parametri forniti dai sensori il codice del sintomo corrispondente In secondo luogo l autodiagnosi coadiuvata da un minisistema esperto in grado di det
297. o sia sulla mappa 1 che sul quadro sinottico inserendo il chilometro 6 desiderato nel campo vai a KMP visibile in figura 2 1 e 2 11 La linea lunga 45 927 Km per cui inserendo un numero maggiore comparir un messaggio di errore cos come quando viene inserita una stringa non numerica Mappa 2 e funzioni La gestione grafica della mappa 2 avviene sostanzialmente nello stesso modo della mappa 1 tramite la barra degli strumenti che si trova in alto a destra vedi figure 2 1 e 2 9 Partendo da sinistra abbiamo i bottoni EE a q e 2 8 che effettuano lo zoom dell area selezionata il panning lo zoom out e lo zoom in di fattore Figura 2 9 Barra degli strumenti rispettivamente 1 2 e 2 1 Il bottone la cui della mappa icona un mappamondo effettua il ridimensionamento della mappa fino alla massima estensione e quello con la cui icona una lente di ingrandimento centra la mappa sulla linea FNM Milano Como Infine l ultimo bottone stampa la porzione di mappa visualizzata Da notare che la posizione del puntatore del mouse sulle mappe 1 e 2 viene riportata sulla barra di stato figura 2 10 espressa in coordinate X Y nel sistema UTM Quando si esce dalla mappa con il puntatore appare la scritta OUT vedi figura 2 10 Mappa di SX Posizione mouse X 1513381 91 Y 5033506 61 1446 MappadiDX Posizione mouse X OUT Y OUT Figura 2 10 Barra di stato riportante la posizione del puntatore sul
298. o 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 3 2 Componenti del sistema Ogni locomotiva stata dotata nel Maggio del 1998 di un ricevitore GPS e di un radiomodem in grado di comunicare i dati generati dal controller GPS alla stazione di controllo di Vancouver La scatola contenente ricevitore e modem alimenta da una batteria a 12 volt ed montata sul tetto della locomotiva Il radio modem riceve i dati GPS e automaticamente li trasforma in Cellular Digital Packet Data CDPD ogni 45 secondi I dati CDPC vengono trasmessi attraverso una rete di telefonia cellulare locale in pacchetti di dati non in continuo alla stazione di controllo dotata di un antenna e di un radiomodem dello stesso tipo di quello montato sulle locomotive I dati CDPC ritrasformati dal modem a Vancouver vengono visualizzati su un monitor In particolare come indicato in figura 4 19 il ricevitore GPS usato il CM3 della Trimble a 5 canali il radiomodem un MP 200 la rete telefonica usata per la comunicazione una rete locale della BC Tel Mobility CPDP Network Figura 4 19 Il sistema AVL ricevitori GPS radiomodem e software della centrale di controllo 36 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario AI centro di controllo di Vancouver i dati vengono aggiornati ogni 45 secondi ed il movimento dei treni viene posizionando
299. o LCD 5 6 per la visualizzazione delle informazioni grafiche di ausilio alla guida della cartografia e dei menu per l attivazione dei comandi da parte dell utente figura 3 15 e computer di bordo dotato di software GIS che esegue gli algoritmi di navigazione gestisce la cartografia digitale ed esegue le operazioni di correlazione del dato di posizionamento con la rete stradale digitalizzata map matching e Lettore dei CD ROM contenenti la banca dati cartografica relativa alla zona di navigazione figura 3 15 In Italia esistono almeno tre societ che distribuiscono periodicamente CD ROM contenenti la cartografia digitale aggiornata atta alla navigazione assistita TeleAtlas Navtech e Elda Ingegneria route Planner Figura 3 15 Componenti di un sistema di navigazione assistita display LCD lettore CD ROM con microprocessore integrato e telecomando 15 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto Alternativamente si pu collegare ai dispositivi di posizionamento installati sul veicolo un computer portatile notebook o palmtop dotato di software GIS e di database cartografico Panero 2000 L architettura del sistema rimane quella tipica di un AVL ma le informazioni di posizione vengono visualizzate oltre che in una centrale operativa anche sul monitor LCD installato all interno del veicolo tramite un interfaccia GIS il cui database immagazzinato in un CD ROM figura 3 16 grafo stradale o
300. o da nessun degrado intenzionale Con l attuale presenza sul mercato di ricevitori combinati Glonass GPS gli utenti hanno a disposizione un sistema con un numero potenziale di 48 satelliti tale numero porta ad un notevole incremento di precisione Anche supponendo che i due sistemi 21 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare mantengano una costellazione attiva di soli 21 satelliti ciascuno il 99 degli utenti potr contare su 10 satelliti Le cause di errore nel sistema Glonass GPS possono essere attribuite essenzialmente al seguenti fattori e errori nella predizione delle effemeridi e instabilit dei satelliti e ritardi non modellati dovuti a ionosfera e troposfera e disturbi nel ricevitore Con SA attiva gli errori nella misura del GPS hanno uno scarto quadratico medio di circa 25 m La figura mostra una tipica accuratezza di un sistema Glonass GPS Le posizioni sono state calcolate con misure di pseudorange la figura 1 7 mostra la distribuzione delle posizioni ottenute relativamente ad un punto noto in WGS84 Nobili 1999 Figura 1 7 La figura mostra gli errori che si commettono posizionando un punto attraverso l uso del solo GPS o attraverso l uso combinato di Glonass e GPS 22 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare 1 6 Galileo verso un Sistema di posizionamento europeo Galileo un iniziativa nata a scopi civili promossa dall Unione Europea EU e dalla Euro
301. o del mezzo pi vicino alla chiamata e veicoli dei servizi di vigilanza corpi forestali metronotte e veicoli portavalori e flotte di veicoli di nettezza urbana e lavaggio strade e veicoli di privati associati ad un servizio di assistenza al viaggio e piccole flotte di veicoli commerciali e veicoli militari e navi petroliere e monitoraggio dei trasporti speciali e di merci pericolose Segnaliamo un applicazione particolarmente interessante realizzata da KNOSOS nel 1999 per la Regione Autonoma Catalunya viene monitorata una flotta di elicotteri che ha il compito di rilevare le infrazioni al regolamento di pesca nella fascia costiera La costa infatti si divide in molte zone con diversi criteri di restrizione della pesca a seconda dei diversi periodi dell anno e delle quote fissate periodicamente Quando un elicottero riscontra sul programma di navigazione di bordo che un peschereccio in zona vietata scatta una foto che viene immediatamente georeferenziata e datata tramite i dati GPS Dopodich scatta la chiamata delle motovedette della guardia costiera e la denuncia dell infrazione In Italia siamo venuti a conoscenza di molte applicazioni realizzate e di svariati software implementati in ambiente GIS per la gestione flotte In particolare segnaliamo che hanno installato ed usano operativamente un sistema di AVL 22 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto e le cooperative di taxi di Roma e Mil
302. o elevato di consistenza interna il Census Bureau statunitense ha formalizzato due modelli strutturali DIME Dual Independent Map Encoding nel 1980 e TIGER Topologic Integrated Geographic Encoding nel 1990 che contengono i file di Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto riferimento per la georeferenziazione dei dati di copertura del suolo rete stradale e relativi sistemi di indirizzi e codici postali Goodchild 1999 Con il supporto dei software commerciali eventualmente integrati da estensioni appositamente realizzate o disponibili sul mercato e banche dati territoriali a basso costo sono state realizzate molte applicazioni nel campo dei trasporti soprattutto per la gestione e la manutenzione delle infrastrutture fisse e delle opere accessorie alle strade ed alle ferrovie a cui dedicheremo l intero paragrafo 2 6 In un breve lasso di tempo sono state scoperte le potenzialit dei sistemi informativi geografici come strumento fondamentale di supporto alle decisioni nel campi della pianificazione dei trasporti con particolare attenzione al miglioramento dell efficienza dei servizi pubblici Si inoltre esplicitata la possibilit di integrazione con svariate tipologie di modelli di previsione e simulazione da quelli propri delle analisi trasportistiche di previsione della domanda e dimensionamento dell offerta di analisi dell accessibilit territoriale ai servizi forniti a quelli di trasformazione de
303. o l OBC Inoltre in fase di studio un sistema simile ad ARES della Burlington Northern per gestire l allocazione della flotta in tempo reale ed informare l utenza sui tempi di consegna Per ulteriori informazioni si veda Crane e Eilenberg 1997 in bibliografia Tipo Da A Richiedente Contenuti Status Posizione e stato sensori inviati a frequenza OBC CC uc i message fissa ma variabile per ogni locomotiva Snapshot cc OBC CC Lettura istantanea di tutti i parametri di stato Request corrispondenti ai sottosistemi selezionati hai Valori registrati dai sensori corrispondenti ai p OBC CC CC sottosistemi selezionati nell ultima rilevazione Response effettuata Buffer Lettura dei parametri di stato dei sottosistemi regiei CC OBC CC selezionati negli ultimi 10 minuti precedenti ad un particolare evento Serie di valori assunti dai sensori Buffer corrispondenti ai sottosistemi selezionati negli OBC CC CC nd da i response ultimi 10 minuti precedenti ad un particolare evento Alert Avvisa che uno o pi parametri sono usciti dal OBC CC i ga message range dei valori ammissibili Alarm Tipologia di un guasto ormai imminente Pu OBC CC f message attivare le procedure di soccorso del caso Tabella 2 Tipologie di messaggi tra locomotive e centrale di controllo 61 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e
304. o sviluppo del sito Internet www freightfreeways com basato su un Internet Map Server IMS per GIS Autodesk 46 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 6 1 Obiettivo Per rendere il trasporto su ferro competitivo con quello su gomma sarebbe necessario riorganizzare l intero sistema di nodi e scambi intermodali nonch assegnare delle priorit ai treni merci e definirne percorsi standard Con il patrocinio dell Unione Europea in collaborazione con i Ministeri dei Trasporti dei paesi membri ed alcune compagnie Ferroviarie europee nato il progetto Freight Freeways volto ad ottimizzare e rendere competitivo il trasporto su rotaia All interno del progetto si sono differenziati due studi uno denominato ScanWays per raccordare le ferrovie scandinave Danesi Svedesi Norvegesi e Finlandesi con il resto d Europa e l altro chiamato North South Freight Freeways per collegare le nazioni del Centro Sud Europa con quelle del Nord A quest ultimo studio hanno partecipato le seguenti compagnie ferroviarie la DB Netz tedesca le FS italiane le SBB CFF FFS svizzere la BB belga le BLS svizzere e la Railned olandese Prima di tutto sono stati individuati una serie di corridoi preferenziali atti al trasporto merci lungo i quali si trovano i principali magazzini e nodi di scambio intermodale Quelli che collegano il Sud Europa al Nord visibili in figura 4
305. ocati lungo la linea il capotreno costretto ad usare altri posti telefonici anche pubblici ubicati nelle vicinanze In caso di guasto al materiale rotabile il personale di bordo effettua i primi tentativi di riparazione Il guasto pu dare luogo a un disservizio per disservizio si intende una qualsiasi perturbazione nella circolazione dei treni che provochi ritardi superiori ai cinque minuti Nel caso il guasto venga risolto dall intervento del personale o che non provochi disservizio il treno continua la corsa e a fine servizio viene inviato in officina per le opportune verifiche e le eventuali riparazioni Nel caso invece di disservizio se il personale riesce a far continuare la corsa in sicurezza il treno prosegue effettuando un servizio degradato altrimenti viene richiesto il soccorso tecnico La modalit di richiesta di soccorso regolamentata il capotreno deve avvisare la stazione pi vicina attraverso una delle postazioni fisse di telefoni di soccorso situate lungo la linea Nel corso del 1999 il personale viaggiante delle FNM stato dotato di un telefono radiomobile GSM La dirigenza della compagnia ha stipulato con Telecom Italia Mobile un contratto di rete virtuale in cui si prevede che ogni cellulare possa mettersi in comunicazione solo con gli altri telefoni dell azienda Tuttavia l uso di tale apparecchio non contemplato dalla normativa vigente per una tale richiesta Inoltre la chiamata del capotreno dal telefono d
306. odo tale che fosse compatibile ed integrabile con i controlli esistenti risultasse user friendly nella sua interfaccia e non intralciasse in alcun modo il lavoro degli operatori Perez Roca 1997 4 2 4 2 La rete di comunicazioni Tutte le informazioni che vengono scambiate tra unit mobili e centrale di controllo passano attraverso la rete di comunicazioni per questo la scelta della tipologia di rete influisce molto sull efficienza e la rapidit del sistema Le possibilit che si presentano sono state discusse nel paragrafo 3 2 canali radio dedicati rete di telefonia mobile GSM rete satellitare 21 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Da alcune considerazioni sulle caratteristiche del territorio interessato e da una semplice analisi costi benefici effettuata dalla societ di ingegneria KNOSOS risult conveniente l utilizzo di un canale radio dedicato in banda UHF con velocit di trasmissione di 1200 b s Vengono sfruttate quattro frequenze in banda UHF da 400 430 MHz La rete si avvale di tre ripetitori per trasmettere i segnali dai treni alla stazione base il CTC di Sant Boi In figura 4 12 riportata l architettura del sistema di comunicazioni che prevede la totale copertura delle tre linee coinvolte nel progetto il ripetitore principale un antenna colineare stato montato sulla gi esistente torre di comunicazioni del Montserrat 1235 m s
307. odurli l efficacia rapportata ai costi si esprime attraverso il rapporto tra servizi consumati dall utente e risorse impegnate dall azienda l efficacia rapportata all offerta indicata dalla quantit di servizi consumati rapportata a quella dei servizi prodotti Infine la qualit l intensit d uso dei servizi da parte della popolazione ed legata ad un insieme di attributi non sempre esplicitabili attraverso parametri quantitativi fra gli altri si distinguono i seguenti parametri accessibilit copertura territoriale della rete numero di veicoli che entrano escono da una zona ogni giorno disponibilit es numero veicoli popolazione tempi es di viaggio di attesa alla fermata puntualit probabilit di ritardo 28 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto pulizia comfort es densit a bordo numero posti a sedere condizioni dell aria inquinamento acustico gt trattamento cortesia professionalit degli addetti Per quanto riguarda il servizio offerto si misurano numero di corse veicoli h veicoli km posti km posti h numero di relazioni Origine Destinazione servite Il servizio consumato si osserva mediante la misura del numero di utenti trasportati dei ricavi e del numero di utenti per km Infine le misure relative alle risorse sono costi operativi numero di addetti numero di veicoli tempo lavoro capitale materiali energia
308. ogazione di un database sulla viabilit integrata con visualizzazione cartografica tramite lo strumento di sviluppo MapObject riportata in figura 3 28 Le funzioni GIS consentono di effettuare rapide operazioni di zoom e di panning delle mappe a larga scala fino ad arrivare a livelli di dettaglio molto alti piante delle infrastrutture stradali in scala 1 1000 Ci permette di individuare l esatta posizione di eventi specifici ad esempio di incidenti stradali nel momento in cui essi vengono rilevati dalle autorit competenti e referenziati con il sistema delle chilometriche progressive Un metodo tecnologicamente avanzato di rilevare gli incidenti quello di scattare foto o filmare l area interessata da un elicottero dotato di ricevitore GPS in questo modo la georeferenziazione di qualunque evento risulta immediata e pu essere immessa direttamente nel GIS Questo metodo pu essere utilizzato anche per monitorare il livello di congestione del traffico La trasmissione alla centrale di controllo dei dati rilevati dai sensori remoti posti lungo le strade pu avvenire in continuo con reti di comunicazione dedicate o a prefissati intervalli di tempo tramite le reti di telefonia mobile Generalmente almeno per le zone urbanizzate si preferisce una comunicazione continua oggigiorno facilitata dall avvento dei canali radio digitali A livello europeo ricordiamo il sistema informativo stradale realizzato dal Centro Ricerche per i T
309. oide geocentrico con le seguenti caratteristiche e origine nel centro di massa della terra il che comporta che ellissoide e geoide abbiano il centro coincidente e asse Z parallelo alla direzione definita dal polo convenzionale terrestre asse X dato dall intersezione del piano equatoriale ortogonale all asse Z col piano meridiano di Greenwich e asse Y che completa la terna cartesiana destrosa Z WGS84 CENTRO DI MASSA DELLA TERR MERIDIANO ZERO Y WGS84 Figura 1 5 Il sistema di riferimento globale WGS84 17 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare In geodesia satellitare le coordinate sono per loro natura globali geocentriche e tridimensionali poich il moto dei satelliti fa riferimento al centro di massa della Terra Possono essere espresse sia in coordinate cartesiane X Y Z che in coordinate ellissoidiche h latitudine longitudine ed altezza sull ellissoide tutte riferite ad un unico sistema di riferimento il WGS84 Modificando l ellissoide o il centro di emanazione o di orientamento dell ellissoide punto in cui la normale ellissoidica coincide con la verticale geoidica le coordinate dei punti subiscono forti variazioni Il sistema di riferimento nel quale sono inquadrate le coordinate dei punti stimati con metodi geodetici e topografici classici non attraverso GPS di tipo ibrido ellissoidico per la planimetria e geoidico per le quote Nel contesto classico s
310. olta implementata con una rete locale LAN costituita da un server e da un plot server ai quali vengono collegate tutte le periferiche di stampa plotter e stampanti e le workstation grafiche dei dipartimenti che interagiscono con il GIS La struttura di un sistema informativo ferroviario non si discosta molto da quella tipica di un GIS tuttavia a seconda delle esigenze della compagnia pu essere modificata ed integrata con diversi moduli e sottosistemi si veda in figura 2 13 37 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Database e dati alfanumerici descrittivi e cartografia di inquadramento e topologia di rete Modelli di ottimizzazione CAD e pianificazione Interfaccia Grafica GUI Figura 2 13 Struttura tipica di un sistema GIS per le ferrovie Ci pare ora opportuno soffermarci sui contenuti tipici di un data base di un sistema informativo per le ferrovie che differiscono solo per la loro natura da quelli di un catasto stradale Per fornire l adeguato supporto alla pianificazione programmazione manutenzione e gestione delle linee il database deve contenere oltre alla cartografia digitale tutte le informazioni relative alle infrastrutture in qualche modo coinvolte in queste attivit Informazioni generali e Inquadramento territoriale dell area di studio e Dati socioeconomici sui bacini di utenza Infrastrutture e Asse dei binari e progressive chilometriche e Sezion
311. ompetitivo e aggressivo solo grazie alle migliorie ed agli ammodernamenti introdotti che hanno consentito un abbassamento dei costi del trasporto ferroviario Herce 1999 700 600 500 400 300 200 100 0 NA A D SD a Na O A Ne D D N O ton di merci 1000 KA Figura 4 4 Andamento del traffico merci annuale ton fonte FGC 1999 10 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Da notare infine come il deficit di gestione stia diminuendo nonostante i cospicui investimenti volti a migliorare la quantit e la qualit del servizio offerto inoltre i costi di gestione sono aumentati in minor quantit rispetto all incremento degli ingressi vedi figura 4 5 Evoluci n de la cuenta de explotaci n de la red principal en MPTA constantes de 1998 ZZZ ingresos 12000 ___ _ _ __ l GA Rezza D ficit do la attivicad 19AN 1981 1982 IAAT IRAS PRE 10065 1987 INARA INAR 1990 1201 1022 ISAT 1504 905 1905 1297 1993 19090 2000 2003 Millones de PTA corrientes 1994 Pres 1999 Ingresos 4806 8 5 144 8 5 524 7 5 955 77 6 299 0 6 700 1 Gastos 8 367 2 8 715 2 9 050 1 9 113 4 9 432 4 9 681 7 D ficit de la actividad 3 560 6 3 570 84 3 525 4 3 157 77 3133 4 2 951 6 Figura 4 5 Andamento del bilancio di gestione delle FGC Per il futuro immediato le Ferrovie Catal
312. ompito di raccogliere elaborare e gestire i dati proveniente dalle attivit di sorveglianza delle opere d arte stradali Una volta archiviati i dati ed effettuate le elaborazioni di base per ordinarli il SIS formula in base a criteri formalizzati un elenco di priorit di interventi permettendo cos un efficiente programmazione tecnico economica Inoltre il SIS comprende procedure per la gestione delle problematiche relative alla segnaletica e alle opere in concessione Quindi l uso della segmentazione dinamica facilit il compito al SIS che non deve comprendere anche algoritmi di conversioni di sistemi di riferimento ma solo procedure di identificazione di origini e di percorsi all interno del grafo stradale 13 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Un esempio pu chiarire il ruolo di un modulo aggiuntivo che estende le funzionalit GIS Nell applicazione effettuata sulla banca dati della Provincia di Macerata Ascenzi Tanzi 1999 per la manutenzione programmata delle opere d arte stradali il software STONE ed il GIS GeoMedia della Intergraph si integrano ed interagiscono all interno della stessa finestra di dialogo visibile in figura 2 3 Figura 2 3 Schermata del GIS GeoMedia della Intergraph integrato con il software STONE per la manutenzione delle opere stradali il frame di sinistra occupato da STONE per il resto la finestra si presenta come un normale GIS con il men
313. ondi rispetto all orario previsto Il sistema prevede inoltre 37 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario che appaia sullo schermo un messaggio di avviso quando il ritardo supera i 2 minuti Tale messaggio accompagnato dall emissione di un allarme sonoro riporta il codice del treno e l entit del ritardo Il cursore indicante il convoglio in questione cambia colore in modo da consentire una facile visualizzazione della situazione dei treni in viaggio Quando il ritardo supera i 5 minuti l allarme suona tre volte e il messaggio indica molto in ritardo Queste informazioni vengono divulgate in tutte le stazioni in modo che si possano annunciare i ritardi e che gli operatori degli autobus possano decidere se attendere la coincidenza con un treno in ritardo Tutti i mezzi di trasporto hanno un leggera flessibilit nell orario previsto di partenza ma la tolleranza non pu essere elevata Il conducente dell autobus pu decidere di aspettare il treno con il quale ha generalmente coincidenza solo se quest ultimo arriver entro pochi minuti Il sistema di posizionamento satellitare consentendo di conoscere l entit del ritardo permette una gestione in tempo reale delle coincidenze con altri mezzi di trasporto pubblico La mappa che compare nella finestra in basso in figura 4 20 in formato raster e riporta la posizione geografica dei convogli in viaggio e i da
314. oni in grado di supportare la trasmissione di messaggi di emergenza ad alta priorit messaggi vocali e rapporti 59 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario operativi di richieste periodiche o saltuarie di pacchetti di dati ordinari o speciali da parte del personale della centrale operativa Questa applicazione presenta una peculiarit rispetto a quelle precedentemente analizzate a causa della complessit dei dati trasmessi dai sensori che si traduce in quantit e dell estensione del territorio da coprire nessuno dei sistemi pi volte citati GSM radio satellite trunking poteva assolvere pienamente il compito di mantenere una comunicazione continua e bidirezionale Venne quindi realizzato un pacchetto indipendente in grado di integrare diversi canali di trasmissione telefonia GSM pacchetti radio digitali DPD e connessione satellitare Il modulo chiamato API Application Programming Interface si occupa direttamente di convertire i dati ricevuti dall OBC o dalla centrale nel formato relativo ai diversi sistemi di trasmissione in modo che nessun altra componente si debba preoccupare del canale prescelto Le informazioni vengono quindi trasmesse a mezzo del sistema pi conveniente non solo in base alla posizione geografica della locomotiva e alle condizioni meteorologiche ma anche alla lunghezza alla priorit ed al tipo di messaggio A questo scopo sono s
315. ono infatti definiti due sistemi di riferimento uno planimetrico riferito ad un ellissoide locale che non risulta pi geocentrico pur conservando l asse Z parallelo a quello di rotazione ed uno altimetrico riferito al geoide Storicamente ogni nazione ha costituito la propria rete di inquadramento definendo un sistema di riferimento locale mentre il geoide per la sua stessa definizione resta uguale per tutti l ellissoide pu essere orientato e dimensionato a piacimento Ogni nazione ha scelto un diverso centro di emanazione ed ha assegnato parametri diversi in modo che l ellissoide risultasse il pi possibile conforme alle caratteristiche locali La definizione di superfici di riferimento uniche per tutta la terra stata in passato di scarso interesse e di difficile realizzazione senza l ausilio dei satelliti GPS a causa del carattere locale delle tecniche di rilievo classiche Surace 1998 Oggi il problema quello di definire una relazione tra i vari sistemi di riferimento Ci risulta alquanto semplice per quanto riguarda la planimetria si tratta di avere le coordinate di alcuni punti nei due sistemi di riferimento per stimare i sette parametri delle trasformazioni tra ellissoidi 3 per la traslazione 3 per la rotazione ed 1 come fattore di scala Per quanto riguarda invece l altimetria tutto risulta pi complesso perch il sistema GPS fa riferimento all ellissoide mentre le livellazioni classiche fanno riferimento al
316. ono oggigiorno pi economiche e diffuse cos come l Istituto Cartografico Catalano stesso dispone di cartografia digitalizzata Per quanto concerne il software di gestione flotte MicroNav al tempo fu appositamente realizzato mentre ora si tratterebbe solo di adattarlo alle specificit dell applicazione essendo gi stato ampiamente testato e utilizzato per molti tipi di flotte Il lavoro pi pesante anche in termini economici riguard la definizione del quadro sinottico dettagliato con tutta la segnaletica ferroviaria Nel Marzo 1999 furono ultimati i lavori di elettrificazione della linea Martorell Igualada vennero posati cavi in fibra ottica e si istallarono i moderni sistemi di Blocco e Protezione Automatica Tuttavia il sistema GPS utilizzato ancora oggi come ausilio ed integrazione delle moderne installazioni di sicurezza infatti in grado di fornire al CTC pi informazioni rispetto al solo stato di occupazione della tratta quali il tempo effettivo di sosta di un treno la sua velocit oltre che la posizione con una precisione di 70 m associata al codice del treno Tali informazioni in tempo reale risultano preziose 32 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario per far marciare i treni in orario prendendo decisioni rapide Inoltre analizzandole in post processing risultano utili per inquadrare la situazione nei casi di malfunzionamenti del servizio determ
317. ontrol un componente software riutilizzabile che consente di sviluppare funzionalit standard in particolare il Map Control di MapObjects un ActiveX Control mo10 0cx che si inserisce direttamente in molti linguaggi di programmazione Una volta caricato nell ambiente di sviluppo gli conferisce le caratteristiche e le capacit di un motore GIS uguale a quello di ArcView 3 ed ArcExplorer ovvero tutte le funzioni necessarie a manipolare ed analizzare le mappe Grazie a questa architettura MapObjects pu essere utilizzato con la maggior parte dei pi diffusi ambienti di sviluppo tra i quali Visual Basic Delphi Visual C Microsoft Access Visual FoxPro ed Excel La guida in linea di MapObjects fornisce dettagli ed informazioni e contiene esempi che possono essere copiati ed incollati direttamente nelle applicazioni MapObjects fornisce anche editor di dati e motori per la gestione di database tra i quali i drivers per lo standard ODBC Open Database Connection indispensabili per 13 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago espletare le funzioni di analisi spaziale e di interrogazione SQL degli attributi relativi ai dati territoriali contenuti nei ayer vettoriali In dettaglio le funzionalit GIS che MapObjects permette di aggiungere sono v SONS SOS v v visualizzare con una struttura a layer cake cio a livelli di mappe tematiche dati ed immagini di
318. ontrollo del segnale di uomo morto un sistema installato su tutti i moderni locomotori impedisce al macchinista di distrarsi dalla guida od addormentarsi In cabina vi un bottone che ogni minuto emette un segnale sonoro entro dieci secondi il conducente deve schiacciare il pulsante altrimenti il sistema registra che avvenuto un incidente e ferma il treno automaticamente Il valore aggiunto del nuovo sistema basato sul GPS consiste nel fatto che il messaggio inviato al CTC per notificare l evento viene automaticamente corredato di posizione e ora esatta In 26 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario caso si verifichi realmente un emergenza non si deve perdere tempo ad individuare il tratto di linea occupato e a cercare la posizione esatta all interno di questo e Servizio di scatola nera e file storici al CTC vengono immagazzinate le informazioni relative alla marcia di ciascun treno in particolare posizione sulla linea e velocit Dall analisi di questi file storici si pu risalire alle cause degli incidenti ma anche effettuare considerazioni sulla frequenza dei guasti mettendoli in relazione al tratto di linea in cui avvengono Le figure dalla 4 14 alla 4 16 sono schermate del programma MicroNav a diversi livelli di zoom del quadro sinottico e di scala della cartografia raster 4 2 4 4 Il software di controllo flotte MicroNav IL softwar
319. opolazione il malfunzionamento di una specifica linea di trasporto impatti maggiormente Inoltre disponendo di una lettura in tempo reale dello stato di tutta la rete di trasporto possibile valutare l efficienza puntuale del servizio anche in termini di impatto sull utenza nei diversi momenti della giornata Authomatic Vehicle Location sistemi di posizionamento dei veicoli appartenenti ad una flotta 30 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto Le Ferrovie Nord realizzano annualmente una statistica dei malfunzionamenti e dei disservizi riscontrati che sarebbe interessante riportare sul territorio mediante un GIS ottenendo i vantaggi sopraindicati Monitoraggio della qualit ambientale L aumento dell efficienza e della qualit del servizio di trasporto pubblico unitamente al suo potenziamento potrebbero indurre ad un uso pi moderato del mezzo privato e quindi si potrebbe perseguire il fine di migliorare il livello di qualit ambientale sonora atmosferica in area urbana Risulta comunque importante tenere sotto controllo i parametri che descrivono la qualit ambientale in ambito urbano ed ancora una volta il GIS ci viene in aiuto La banca dati territoriale infatti utilizzabile da modelli matematici finalizzati alla simulazione dei fenomeni di emissione e di dispersione degli inquinanti in atmosfera Gli output di tali modelli servono per generare mappe tematiche in grado di ricreare gli
320. or creating travel demand model highway Networks using dynamic segmentation atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Naik Gautam 1999 How the cell phone and the web contract anarranged merriage The Wall Street Journal 11 ottobre 1999 Nobili Alessandro 1999 Il Glonass bollettino della SIFET Oester Helt Gunther 1998 DB GIS die neue informationstechnologie bei der deutschen Bahn AG modelfall steckennetz GIS Geo ingormations systeme n 5 Ott Ernest 1999 Timely travel information using GIS ArcUser Settembre Ottavi Cesare 1999 La simulazione del territorio per la valutazione e la gestione del rischio ambientale MondoGis n 17 Panero Rossella 2000 Informazioni tecniche sul sistema Route Planner documento interno Divitech Torino Ruggiero Federico 1996 Introduzione al sistema di posizionamento globale GPS NAVSTAR documento prodotto da Essentia http www essentia it Rutigliano Saverio 1999 Roma by bus Il capolinea sul web MondoGis n 15 Sartore Mariano 1999 Rappresentazioni della mobilit La costruzione di un osservatorio intra interregionale MondoGis n 17 Southby Lisa e Judd A M 1994 Integrating GPS and GIS technologies for effective management of railways atti della Conferenza Europea EGIS MARI 94 Bibliografia Sturm Janez 1997 Geographic Information System Of Slovenian Railway Co atti della Conferenza I
321. orto fornito permetterebbe all utente poco esperto o pratico della citt di giungere a destinazione senza problemi il passeggero abituale pu invece adattare le proprie decisioni ai tempi di attesa previsti ed alle condizioni del traffico anche senza recarsi alla fermata avendo la possibilit di ricevere tali informazioni direttamente sul suo telefono cellulare o su un computer notebook o palmtop dotato di modem Da prendere in considerazione ancora una volta sono le nuove possibilit che verranno introdotte dallo standard di telefonia mobile WAP l uso di messaggi SMS potr essere sostituito dall accesso diretto al servizio via Internet tramite caricamento di una pagina Web con un tempo di attesa al di sotto dei 10 secondi A tal proposito segnaliamo il progetto di cooperazione Arena 2000 http www arenanet fi english index html stipulato nel 1999 tra la citt di Helsinki e la le compagnie telefoniche svedesi NOKIA e HPY 3 3 2 Gestione in linea di guasti ed emergenze La gestione dei guasti che si presentano durante il funzionamento dei mezzi normalmente viene realizzata mediante l attivazione di procedure formalizzate ma basate totalmente su processi manuali telefono registri cartacei consultazione di cartografia cartacea ecc La comunicazione del guasto da parte dell autista alla centrale di controllo o alle officine mobili avviene via radio o telefono cellulare Questo procedimento comporta descrizioni vocali della p
322. osesossossosee 24 3 3 2 Gestione in linea di guasti ed emergenze seerrrrrrrrrrerrreceresere resero riceeereceneeo 28 3 3 3 Monitoraggio dei veicoli tramite scatola nera errrrrrrrrrreriririceccerioneee 29 3 3 4 Servizi flessibili Dial and Ride trasporto su prenotazione 0srrr0er000 32 3 4 Moduli software per la gestione delle reti e dei trasporti 33 3 5 Conclusioni ssessosssseesssssscosssscesossssoosssscesossssoesossceosssssessosssesssssseesose 35 Indice 4 ANALISI COMPARATA DI CINQUE APPLICAZIONI DI SISTEMI AVL IN CAMPO FERROVIARIO 4 1 Metodologia di analisi e risultati 0rrrrrrrrerereerecee recco secceniorenecne 2 4 2 Ferrocarrils de la Generalitat de Catalunya Barcellona un sistema informativo ferroviario basato sul GPS orerrrcerecreseeoeezeceee 6 4 2 1 Inquadramento storico e caratteristiche delle Ferrovie Catalane 7 4 2 2 Obiettivo dell adozione del GPS rrrrrerrrerrrcerirer rese reseerice ricco rece ceceerecenenne 12 4 2 3 Primi passi verso il GPS a bordo serrrrrrrrrrrerrrriceerrrresecnersrenericoneresoceecconeo 14 4 2 4 Il Sistema di Informazione Traffico e Controllo Aiutato dal Satellite 17 4 2 4 l Apparat di DOfdo z loi ieri enaa inen ERE AE lione 18 4 2 4 2 La rete di comunicazioni iii 21 4 2 4 3 Il Controllo del Traffico Centralizzato CTO 22 4 2 4 4 Il software di control
323. osizione del mezzo affetto dal guasto e se per qualche motivo il conducente si trova impossibilitato ad effettuare le chiamate i tempi di intervento risultano molto lunghi Ammettiamo invece che al centro di controllo si conosca l esatta posizione del mezzo guasto grazie ad un sistema di AVL e che si disponga di un interfaccia GIS La possibilit di gestire il processo di intervento con l ausilio di un supporto informatico e di cartografia digitale velocemente consultabile permette di aumentare l efficienza globale del servizio Infatti una volta comunicato alla centrale di controllo che un mezzo ha subito un guasto od un incidente le informazioni per risolvere la situazione sono gestite mediante un processo di workflow vengono cio attivate in serie delle finestre dette maschere che interfacciando il Database Cartografico presente sul server aiutano l operatore nel prendere le decisioni del caso Una tipica maschera di interfaccia con l operatore riportata in figura 3 24 Tra le decisioni possibili vi sono l individuazione del mezzo di 28 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto soccorso pi adatto da inviare tipo e deposito o posizione di partenza l opportunit di far uscire un mezzo sostitutivo di sospendere il servizio di chiamare mezzi di soccorso pubblici In questo modo possibile ottimizzare gli spostamenti dei veicoli di assistenza e valutare le priorit in caso di richieste di intervento
324. osizione delle stazioni lungo la linea individuata dal chilometro progressivo abbiamo costruito il sinottico generando opportune serie di coordinate Ad esempio la parte superiore vedi figura 6 31 stata generata con Y costante e X variabile in funzione del 46 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago chilometro progressivo delle stazioni Successivamente i layer di tipo linea sono stati uniti in un unica mappa in modo da essere caricati pi velocemente I A TRL a A a da d a A A A Ah a da al a 2833538 3658 3 S 58 3 zg 83 83 s 9 8 88 Figura 6 31 Quadro sinottico realizzato con la sovrapposizione di layer vettoriali di tipo linea per le tratte ferroviarie e di tipo punto per le stazioni Questo metodo molto semplice ci ha evitato di dover creare una funzione per mettere in corrispondenza i chilometri progressivi sulla linea con l ascissa curvilinea costruita su un ipotetico disegno schematico La creazione di tale funzione aveva richiesto un grosso lavoro ai programmatori della KNOSOS all atto della creazione del sinottico per la centrale di controllo di Sant Boi di FGC Nel nostro caso la corrispondenza tra le chilometriche progressive sulla linea reale e sul quadro sinottico biunivoca la proporzionalit diretta di fattore 1 e non ci sono conversioni da effettuare via software Da rilevare
325. pari o superiore a quella in cui contenuto il file eseguibile dell applicazione InfoTreno exe Schermata iniziale Una volta lanciato il programma nfoTreno opportuno orientarsi un po all interno della finestra che di avvio figura 2 1 La mappe situate a sinistra e a destra della finestra verranno d ora in poi chiamate rispettivamente Mappal e Mappa2 lo schema grafico della linea ferroviaria Milano Como posto in basso denominato invece Quadro sinottico Mappa 1 e funzioni La mappa 1 inizialmente rappresenta i confini amministrativi della regione Lombardia e le linee ferroviarie FS e FNM con la tratta FNM 3 Aelel S Milano Como evidenziata in blu Il contenuto ed il livello di zoom sono modificabili mediante i pulsanti 3 lt 8 della barra degli strumenti situata in alto a destra Figura 2 2 Barra degli rispetto alla mappa e riportata in figura 2 2 In 5 t ti della M 1 particolare il primo gruppo di bottoni determina le iaia Appendice 2 funzioni che vengono attivate posizionando il mouse sulla mappa e premendo il pulsante sinistro e Il primo bottone la cui icona una lente di ingrandimento permette di eseguire lo zoom sull area rettangolare individuata dall utente e Il bottone con l icona a forma di manina attiva la funzione di panning ovvero permette di spostare la mappa trascinandola con il mouse e Il terzo bottone la cui icona rappresenta un comune attra
326. pe tematiche tabelle e report Individuazione della capacit attuale delle infrastrutture per valutare eventuali future espansioni Attivazione di una procedura di conversione e standardizzazione dei dati gi in possesso della compagnia generalmente disponibili in molti formati diversi e fisicamente distribuiti tra i vari personal computer degli operatori database o fogli elettronici personali dei quadri dirigenti o in diversi sistemi informativi Ci include anche la digitalizzazione delle informazioni utili disponibili solo su supporto cartaceo disegni schemi di impianti ecc Reperimento della cartografia digitale appropriata alla totale copertura e rappresentazione della rete ferroviaria Costruzione di un interfaccia per lo scambio dei dati e la completa compatibilit con gli altri sottosistemi aziendali ad esempio quelli di controllo del traffico sulle linee o di programmazione delle tracce orarie 36 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto e Costruzione di uno standard di esportazione dei dati interni all azienda verso sistemi esterni Ad esempio il database si pu mettere a disposizione dei fornitori esterni coinvolti nelle fasi di progettazione costruzione e manutenzione i quali a loro volta possono arricchirne il contenuto con disegni progettuali e costruttivi Progettazione delle fasi e delle procedure di aggiornamento periodico dei dati e Implementazione di un sistema di
327. pean Space Agency ESA che prevede il lancio in orbita di almeno 21 satelliti per la navigazione ed il posizionamento globale Il progetto prevede anche l installazione a terra di apparecchiature appropriate delle stazioni di monitoraggio e di controllo Il servizio Galileo e GPS costituiranno insieme il futuro sistema di posizionamento globale Global Navigation Satellite System GNSS Pur rimanendo indipendenti infatti saranno completamente compatibili e consentiranno di raggiungere un accuratezza nel posizionamento di pochi metri garantita a tutti gli utenti anche civili L Europa aveva gi provveduto con il lancio di alcuni satelliti geostazionari a migliorare la precisione di posizionamento fornito dai sistemi militari GPS e GLONASS l European Geostationary Navigation Overlay Service EGNOS era stato promosso dalla Commissione Europea dall ESA dall Eurocontrol e da enti dell aviazione civile L integrazione e l uso combinato dei due segnali GPS e Galileo permetter di raggiungere livelli di precisione molto elevati La nuova costellazione garantir una copertura mondiale e fornir due livelli di servizio e un servizio di base accessibile a tutti e gratuito e un servizio ad accesso controllato che sar offerto solo ad utenti autorizzati che necessitano di garanzie di sicurezza come l aviazione civile Questo progetto tutto europeo comporter benefici economici e sociali e richiede accordi politici ed econom
328. per ricevitori a 12 canali le dimensioni Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto contenute e la facilit di installazione ne fanno il dispositivo pi diffuso nel controllo delle flotte In figura 3 2 mostrata una scheda OEM con relativo chip Ashtec in grado di ricevere i segnali dai satelliti Navstar e GLONASS tali schede sono generalmente predisposte per ricevere le correzioni differenziali in questo caso vanno integrate con un sistema di ricezione ad esempio un radiomodem e sono contenute all interno di un box come mostrato in figura 3 3 e Piattaforma inerziale o sensori direzionali un giroscopio individua la direzione di marcia del mezzo heading figura 3 4 e Segnale odometrico ovvero estrapolazione dello spazio percorso in base alla velocit di marcia da tachimetro Gli ultimi due sistemi detti di Dead Reckoning sono utili per correggere gli errori del GPS o per supplire alla temporanea degradazione ed assenza del segnale satellitare molto frequente in ambienti urbani La posizione viene ricalcolata ed interpolata via firmware in base alle condizioni di marcia precedentemente registrate La maniera in cui si integrano le tre tecniche di posizionamento illustrata in 3 5 Figura 3 2 Ricevitore GPS a scheda OEM con chip Ashtec a 12 canali dimensioni 10x6x2 cm Figura 3 3 A sinistra Box di dimensioni ridotte 23x10x3 cm contenente una ricevitore GPS Trimble ad 8 canali ed
329. posseduti e gestiti Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario dalla compagnia Infatti la BN possiede 2300 locomotori la SR ne possiede 36 e la FFW dovrebbe gestire tutti i treni europei che aderiscono al progetto La prima riga della tabella mostra che soltanto in due casi l integrazione di GPS e GIS stata certamente adottata come sistema di controllo e posizionamento dei veicoli La compagnia canadese ha trovato in questa integrazione il sistema ideale per risolvere i problemi di monitoraggio dei convogli in una rete di grandi dimensioni mentre la compagnia catalana ha trovato in questo sistema la soluzione meno costosa La seconda riga ha invece crocette in tutte le colonne In base all indicatore posizionamento non possiamo quindi ritenere che uno dei cinque progetti sia pi interessante di un altro L interfaccia GIS che abbiamo realizzato nel nostro progetto risulta simile per funzionalit a quelle realizzate da FGC e WCE La terza riga della tabella evidenzia che solo tre compagnie la FGC la WCE e la SR hanno adottato dei sistemi per informare i passeggeri dei ritardi In particolare sia la compagnia scozzese che quella catalana prevedono di fornire anche l orario previsto di arrivo La comunicazione di informazioni agli utenti considerata come uno degli aspetti fondamentali per rendere il servizio pi efficiente Chincoli 1999 Per quanto riguarda l
330. r la gestione di flotte e la navigazione assistita e viene presentata una panoramica delle applicazioni che ne traggono beneficio Nel terzo paragrafo sono descritti i vantaggi che un sistema di AVL comporta per le Aziende di Trasporto Pubblico Nel quarto vengono presentate alcune estensioni ai GIS commerciali che consentono di ricevere dati GPS e di trattare pi agevolmente le problematiche tipiche dei trasporti gestione di reti percorsi ottimi ecc ad esempio introducendo la segmentazione dinamica L interfaccia GIS da noi implementata un software di gestione flotte che si avvale di un AVL basato sul sistema di posizionamento satellitare GPS Al termine del presente capitolo il lettore dovrebbe aver maturato un idea completa delle potenzialit di un sistema di questo tipo Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto 3 1 GIS per i sistemi AVL All atto della loro concezione i Sistemi Informativi Geografici erano incapaci di memorizzare e analizzare informazioni dinamiche erano nati per rappresentare lo stato di fatto spaziale all istante di tempo corrispondente all atto di digitalizzazione della cartografia La dimensione temporale implicitamente presente in ogni dato spaziale veniva cos congelata e per rappresentare i cambiamenti si dovevano generare differenti mappe tematiche della stessa area Tale approccio pu essere utile per trattare informazioni che evolvono lentamente nel tempo come u
331. r aggiornare i layer vettoriali adattandoli ai cambiamenti temporanei o definitivi dell assetto viario e dei tracciati di linea che frequentemente avvengono specialmente nell ambito di grandi aree urbane si pensi ai continui rifacimenti restauri alterazioni delle sedi viarie Infatti una cartografia vecchia non di nessuna utilit a chi deve erogare quotidianamente un servizio legato alla geometria del territorio strade nuove o strade chiuse variazione dei sensi di marcia quartieri di nuova urbanizzazione necessit di intensificare il servizio in determinate aree per limitati periodi di tempo impongono una conoscenza accurata dello stato della rete Se ai soli fini trasportistici una conoscenza di dettaglio della geometria della singola strada non necessaria per indispensabile conoscere tutte le variazioni di tipo topologico che vi avvengono a questo scopo opportuno che le aziende si garantiscano un frequente aggiornamento puntuale dei propri dati di base Esistono enti pubblici e societ private che periodicamente aggiornano i grafi stradali di base in Italia la TeleAtlas effettua rilasci semestrali per le principali citt ed arrivata a coprire al dettaglio di scala 1 10000 CTR 1 80 del territorio nazionale Le aziende di trasporto possono vedi caso dell ATAC di Roma realizzare accordi di scambio degli aggiornamenti con le societ produttrici di cartografia digitalizzata la produzione continua di queste ulti
332. rafo dedichiamo anche qualche riga agli algoritmi che abbiamo implementato ma per informazioni pi tecniche si consiglia la lettura dell appendice 3 Nel quarto paragrafo viene descritto il Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago sistema informativo proposto che prevede la diffusione delle mappe GIS in Internet Nel paragrafo successivo sono presentati gli strumenti utilizzati per implementare l interfaccia GIS MapObjects e Visual Basic e in particolare ne vengono evidenziati i vantaggi e le particolarit Infine nel sesto e ultimo paragrafo vengono descritte le modalit di reperimento dei dati i layer vettoriali e raster le fonti della cartografia e le modifiche che abbiamo dovuto apportare affinch la rappresentazione delle mappe fosse precisa ed efficace Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago 6 1 Il sistema AVL per le FNM Il sistema AVL che abbiamo progettato per le FNM vedi figura 6 1 comprende l installazione di ricevitori GPS sui locomotori la realizzazione di un sistema informativo geografico e la sua installazione al PCM e di Saronno la realizzazione di una rete di comunicazione tre le unit mobili e il PCM la realizzazione di un sistema informativo per gli utenti In particolare per quanto riguarda il progetto l enfasi sulla realizzazione del GIS e del sistema inform
333. ramite la rete di comunicazioni interroga tutte le unit mobili riceve le informazioni provenienti dal ricevitore GPS di ciascuna di esse e le comunica al CTC insieme ad eventuali messaggi di errore dove vengono visualizzate in opportune schermate del programma di gestione flotte MicroNav che verr descritto dettagliatamente nel paragrafo 4 2 4 4 La comunicazione da parte del radiomodem del treno al polling dell intero pacchetto di informazioni GPS comprensivo dei messaggi d errore richiede 1 5 secondi Cosicch quando tutti gli otto treni sono in circolazione contemporaneamente la loro posizione viene aggiornata sugli schermi del CTC ogni 12 secondi Il cancello del porto di Barcellona pu essere considerato come un treno aggiuntivo infatti il ciclo di polling include anche il monitoraggio del suo stato aperto chiuso in apertura ed in chiusura 2 Il ricevitore GPS rileva per la posizione del treno ogni secondo questi dati vengono inclusi nel pacchetto inviato al polling in maniera che al CTC se ne possa ricostruire la marcia con tale frequenza e registrare un file storico Si pu infatti programmare il numero di posizioni GPS che l unit K10 deve immagazzinare in memoria RAM per essere poi trasmesse in un solo ciclo di polling al CTC 20 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Il vantaggio del polling sta nella sua capacit di adattarsi
334. rasporti della Dutch Traffic Authority che opera in tempo reale su tutta la rete autostradale olandese realizzato dalla TENET SYSTEM West Sussex 1998 37 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto ka Figura 3 28 Schermata del Sistema Informativo per il Traffico e la Viabilit realizzato dalla provincia di Reggio Emilia nel 1999 in basso a destra si noti la finestra riassuntiva delle propriet dell arco selezionato comprensive dello stato attuativo delle opere di manutenzione Monitoraggio degli incidenti stradali Un approccio globale verso l analisi delle cause degli incidenti stradali pu aiutare nella valutazione quantitativa degli effetti di specifiche politiche di traffico e quindi nel miglioramento della sicurezza stradale Per approccio globale si intende una serie di provvedimenti non isolati supportati da indagini statistiche concernenti le relazioni causali tra le condizioni e le caratteristiche della rete stradale lo stato manutentivo degli autoveicoli ed il comportamento degli automobilisti Un GIS per il monitoraggio della mobilit fornito delle banche dati necessarie perfettamente in grado di supportare le analisi di correlazione tra i dati riguardanti gli incidenti stradali natura luogo ora 38 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto vittime frequenza periodo dell anno condizioni metereologiche etc Il suo compito
335. rcolino regolarmente sui binari che gli sono stati assegnati senza che incontrino sul medesimo percorso altri convogli fermi o in movimento Il sistema di esercizio di una ferrovia ha lo scopo di assicurare sicurezza e regolarit del servizio per questo il sistema ferroviario spesso ha dimostrato una certa cautela di fronte alle innovazioni tecnologiche prodotte dalla scienza Liberatore 1994 Per quanto riguarda la sicurezza dell esercizio ferroviario uno dei problemi pi importanti il distanziamento dei treni in linea Livelli di sicurezza elevati vengono ottenuti dalle FNM con un sistema di distanziamento che comporta la suddivisione della linea in sezioni di blocco automatico BA In questo modo la circolazione dei convogli si svolge consentendo ad un solo treno per volta di occupare una sezione Ogni sezione di blocco delimitata da segnali ed in particolare inizia con un posto di blocco PB in corrispondenza del quale tutte le apparecchiature trovano posto in appositi armadi Il segnale di PB rosso o verde a seconda che la sezione corrispondente sia occupata o libera Il posto di blocco pu coincidere con una stazione ma di norma l ambito della stazione non costituisce una sezione di blocco Generalmente i blocchi a monte e a valle di una stazione sono messi in relazione tra loro per mezzo dell impianto di sicurezza della stazione stessa La figura 5 4 rappresenta schematicamente un tratto di linea suddiviso in sezioni di blo
336. re conto degli effetti e dell impatto che questo implica sull ambiente e sulla circolazione stessa bens occorre gestire le infrastrutture gi esistenti in maniera sempre pi efficiente ed esplorare nuove alternative Fra queste la pi considerata a livello europeo la possibilit massimizzare l uso dei sistemi di trasporto pubblico L uso di modelli di pianificazione territoriale per i trasporti supportati da sistemi informativi territoriali pu costituire la risposta alle esigenze di razionalizzazione del settore Questi modelli sono stati enormemente avvantaggiati dall evoluzione recente delle tecnologie GIS che permettono di effettuare analisi significative ad elevato livello di disaggregazione territoriale dei dati con modesti costi di implementazione rapidi tempi di risposta e notevole flessibilit nelle applicazioni Alcuni enti pianificatori statunitensi NDOT National Department Of Transportation e FHWA Federal Highway Administration iniziarono a muoversi in questo senso sin dagli anni 60 redigendo i piani dei trasporti delle aree metropolitane detti CATS Chicago Area Transportation Studies con il supporto di software implementati su computer mainframe Le ricerche continuarono con la realizzazione di una gran quantit di modelli ma con l uso di un ventaglio di tipologie di dati abbastanza limitato Per ci gli sforzi vennero dedicati alla rappresentazione standardizzata della topologia stradale con un livell
337. re i dati ampliando le possibilit di applicazione dei sistemi informativi al campo di gestione delle reti ArcLogistic Route un estensione di ArcView che permette di gestire una flotta di veicoli e di risolvere complessi problemi di percorso ottimo e di aderenza all orario Ad esempio consente di gestire una flotta di mezzi detti a chiamata oppure una flotta di veicoli per la consegna di merci oppure bus scolastici ecc Il modulo include funzioni 33 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto di allocazione ottima ad esempio in grado distribuire le diverse tipologie di veicoli di una flotta per il ritiro e la consegna di merci Tale software capace di trovare l indirizzo del cliente sulla mappa geocoding di determinare il percorso ottimo e la migliore sequenza di fermate da effettuare Il percorso viene generato tenendo conto della rete stradale del tempo di percorrenza di ogni arco del tipo di veicolo e del tipo di consegna Lo scopo quello di rendere pi efficiente la flotta riducendo il numero di veicoli che la compongono di minimizzare i costi generando percorsi ottimi di garantire i servizi in tempi brevi e di fornire migliori condizioni di lavoro agli addetti Il pacchetto ArcLogistic Route comprende oltre al motore software e alla relativa guida in linea anche un database delle strade statunitensi U S Street Database La rete stradale europea non ancora disponibile Gli utent
338. re la rete d alimentazione del treno in grado di fornire qualsiasi tipo di voltaggio Per quanto riguarda il ricevitore GPS esso dovr soddisfare i seguenti requisiti e dovr essere collocato sul locomotore del convoglio e quindi avere un antenna esterna con un elevata resistenza all infiltrazione dei liquidi e alle turbolenze provocate dalla velocit del veicolo e dovr avere un tempo di riaggancio al segnale satellitare molto breve per sopperire ai brevi tratti in galleria e dovr avere tempi d aggiornamento brevi 1 secondo per garantire una localizzazione precisa anche in caso di velocit elevate del treno anche oltre ai 200 Km h e dovr fornire la posizione del treno con una precisione dell ordine della decina di metri e dovr essere immune dagli eventuali disturbi elettromagnetici causati dalla linea d alimentazione e dalle scintillazioni provocate dalla perdita d aderenza del pantografo al cavo Un ricevitore con queste caratteristiche ad esempio il ricevitore differenziale GG24 della Ashtech su cui ci soffermeremo nel seguito I ricevitori della Ashtech integrano le informazioni ricevute dalla costellazione satellitare GPS con quella russa GLONASS In questo modo il GG24 usa in ogni istante tutti i satelliti disponibili dei due sistemi ottenendo sempre un ottima copertura satellitare raddoppiando la possibilit di avere sempre in vista una buona costellazione requisito fondamentale per una precis
339. re la strada ottima I N F O stato realizzato con il software MapObject ed il modulo NetEngine della ESRI che hanno consentito di realizzare un sistema per l analisi di rete adattabile a tutti i casi di gestione delle emergenze In Italia stato realizzato grazie alla collaborazione della Sezione Informatica dell Ispettorato Telecomunicazioni della direzione Generale della Protezione Civile dei Servizi Antincendio del Ministero dell Interno e della ITP elettronica un sistema di 19 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto supporto alle decisioni per le emergenze chiamato TERRAPACK che aggiunge a tutte le funzionalit tipiche dei GIS altri operatori che permettono di simulare ed incorporare qualsiasi algoritmo o modello Ottavi 1999 Se i diversi enti territoriali si accordassero per usufruire di un comune sistema informativo geografico figura 3 18 un unico database potrebbe fornire dati a Polizia me Eej Water Wastewater Transportation Land Records Figura 3 18 La condivisine della base informativa di un GIS DATABASE Police Fire Carabinieri Vigili del Fuoco Enti dei trasporti ecc In questo modo gli oneri di costruzione e manutenzione della base informativa potrebbero essere suddivisi ed i dati potrebbero essere utilizzati pi volte da parte di pi utenti contemporaneamente Questi pacchetti GIS prevedono in ogni caso l uso di un AVL con caratteristiche simili a quelle
340. re le correzioni differenziali della rete nazionale italiana di stazioni DGPS Tali servizi consentono di utilizzare il posizionamento relativo senza dover installare due ricevitori garantendo cos una precisione accettabile su tutto il territorio 1 4 La georeferenziazione La posizione di un punto sulla Terra viene espressa rispetto ad una superficie di riferimento che sostituisce la superficie reale terrestre troppo complessa ed irregolare nella sua forma per essere facilmente modellizzata ed espressa attraverso semplici equazioni matematiche Le superfici di riferimento pi spesso utilizzate sono quelle della sfera dell ellissoide e del geoide Malagoli 1997 Le prime due hanno una 16 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare definizione puramente geometrica l ellissoide risulta essere molto simile all effettiva forma della Terra e matematicamente trattabile la sfera ancora pi semplice nella sua equazione risulta per meno simile alla Terra Il geoide ha invece una definizione fisica rappresenta la superficie normale alle forze di gravit rapportate al livello del mare ma non risulta matematicamente trattabile Il posizionamento mediante GPS adotta come sistema di riferimento il sistema globale WGS84 World Geodetic System nato grazie ad accordi internazionali che ne stabiliscono le caratteristiche a livello mondiale Il sistema di riferimento WGS84 mostrato in figura 1 5 si riferisce ad un elliss
341. reale La presentazione grafica della distribuzione spaziale della flotta alla centrale di controllo viene gestita in ambiente GIS che oltre a fornire un quadro generale prima non disponibile consente anche di effettuare analisi spaziali e di rete In questo modo vengono effettuate riparazioni mirate riducendo il parco locomotori in manutenzione periodica e risparmiando sugli investimenti Inoltre l implementazione di un sistema di comunicazione tra i computer di bordo ed il server della centrale operativa apre le porte a tutte le attivit che richiedono un controllo in tempo reale della posizione dei convogli Molte di queste applicazioni sono state illustrate nei paragrafi precedenti tuttavia opportuno rilevare che l informazione aggiuntiva sullo stato meccanico dei veicoli pu migliorare notevolmente il processo decisionale di allocazione della flotta 4 7 2 Strategie di realizzazione Una volta definiti gli obiettivi la compagnia stabili quali dovevano essere le caratteristiche tecniche del nuovo sistema informativo e fece un indagine per verificare se sul mercato esisteva un prodotto in grado di rispondere alle specifiche di progetto I risultati portarono a constatare l impossibilit di utilizzare un pacchetto di prodotti commerciali gi esistente da istallare su tutte le motrici della flotta Il parco locomotive della CONRAIL infatti costituito da differenti modelli di diverse case produttrici alcuni dei quali eq
342. realizzazione di un sistema di supporto alle decisioni integrato che comprenda oltre al database territoriale ed alle matrici origine destinazione anche e Un database per il traffico contenente le informazioni di tipo alfanumerico inerenti alla circolazione e alla viabilit flussi velocit curve di deflusso disposizione della segnaletica e dei semafori manovre consentite etc In particolare i parametri che caratterizzano la viabilit possono essere suddivisi in funzioni di prestazione costituite dalle grandezze associabili ad un arco per descriverne le caratteristiche funzionali ed il livello di servizio all interno della rete di trasporto e funzioni puntuali comprendenti le informazioni associate ad un nodo quali manovre consentite sincronizzazione degli impianti semaforici presenza di parcheggi e segnaletica verticale ed orizzontale presente e Una biblioteca di modelli del traffico e programmi di calcolo con cui analizzare i vari aspetti della circolazione e del suo impatto sull ambiente organizzazione del traffico consumi emissione e diffusione di sostanze inquinanti generazione e distribuzione del rumore ecc Il GIS costituisce l interfaccia per il collegamento il coordinamento e lo scambio di dati tra i modelli tra questi ultimi ed i database e tra il sistema complessivo ed il mondo esterno Ha il compito di gestire i livelli appropriati di cartografia e la rappresentazione grafica sia dei dati in input ai modelli
343. regolazione degli accessi regolazione della sosta ecc Lo scopo di questa istituzione quello di costruire la struttura di supporto tecnico decisionale dell Authority che come unico organismo deve pianificare e controllare le varie modalit di trasporto gomma e ferro nei diversi ambiti urbano extraurbano garantendo l efficienza alle aziende esercenti L osservatorio ha al suo interno dotazioni hardware e software per il rilevamento della domanda dell offerta del sistema tariffario dei servizi complementari dei costi e ricavi degli obiettivi e delle principali strategie per valutare l efficienza del servizio e per definire le tendenze evolutive del trasporto pubblico Si pu notare come l Osservatorio della Mobilit riceva informazioni da vari centri di raccolta quali aziende di Trasporto Pubblico Locale TPL su gomma o su ferro urbane o extraurbane da centraline di rilevamento sull ambiente spire magnetiche conta traffico dislocate sull intero territorio banche dati delle Camere di Commercio ISTAT centri informativi regionali e o nazionali Il centro elettronico diviene la pi completa banca dati della Regione in materia di mobilit e dopo aver elaborato i dati pu fornire tabelle grafici restituzioni grafiche Una delle principali cause della crisi delle ferrovie consiste nella mancanza di innovazione nei modelli interpretativi dei rapporti tra flessibilit spaziale e temporale della domanda di mobilit e d
344. rmato stata aggiunta dalla versione 2 1 di MapObjects uscita nel Febbraio 2000 e La nostra applicazione non richiede questo elevato grado di dettaglio in quanto non abbiano realizzato un catasto per la gestione delle infrastrutture Una cartografia raster dettagliata infatti serve ottimamente allo scopo di individuare la posizione dei treni anche all interno elle stazioni e La posizione lungo i binari delle infrastrutture importanti ai fini della circolazione ferroviaria passaggi a livello segnali e centraline pu essere rappresentata all interno della finestra quadro sinottico da noi realizzata In un secondo momento a partire dalla posizione si potrebbe inserire un link ai disegni progettuali che comunque non sono a nostra a disposizione e db LA TNA Ls VE eli a SA eu di ara ner ia ia lei a SC i sc lt H 272 IE aa N SI _ in i er sarete sa 2 Poco IE ora ese mapei D Figura 6 20 Dettaglio ad elevato livello di zoom di un disegno CAD contenuto in Infraatlas J j b n ka i Pa 3 775 n Si e ne LETO Ni m Jh Me EA 37 4 xi TE 2 e p 5 na Ara pos peee li or TT I A r l a _T__ T_ emerse ce fi IS maae MNe e mMM 2 dI aga o 9 ui TI rn sn Mai e a e a l _ _ T T I gr DI nm p Onorio 70 gr lo pro Lal nd 1 O LEE So du neo CES tai _ O Figura 6 21 Mappa dettagliata delle infrastrutture di contorno ad una porzione del
345. rni sistemi GIS la capacit di ricevere dati in tempo reale provenienti dalle pi svariate fonti e di aggiornarli direttamente sullo schermo e nel database corrispondente senza dover effettuare un refresh completo della cartografia di base Nel campo della gestione del traffico le fonti sono costituite da sensori posizionati in punti strategici lungo il reticolo stradale e da videocamere che trasmettono in tempo reale magari sfruttando la rete Internet In questo modo l operatore che si trova in una centrale di controllo ad esempio di un ramo autostradale pu percepire le condizioni del traffico veicolare e visualizzarle graficamente mediante 36 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto l uso di icone simboli e polilinee Attraverso la selezione di un elemento come avviene per il catasto stradale possibile visualizzare ad esempio le informazioni riguardanti il livello di congestione dei raccordi autostradali e dei caselli ma anche lo stato della segnaletica fissa mobile o cangiante L operatore pu quindi prendere decisioni riguardanti l apertura o chiusura di corsie i tempi dei cicli semaforici i messaggi da inviare agli utenti sui pannelli luminosi gli avvisi di pericolo l eventuale deviazione di flussi di traffico straordinari o semplicemente comunicare lo stato dei parcheggi di interscambio auto privata mezzo pubblico park and ride Un esempio di maschera di Access per l interr
346. rogetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago 6 8 Reperimento dei dati La diffusione dei sistemi informativi geografci andata di pari passo con quella del rilievo aereo del remote sensing e della cartografia digitale Il presupposto fondamentale per l uso dei GIS infatti la disponibilit di dati in formato digitale organizzati e standardizzati Nel trovarsi a sviluppare un applicazione abbiamo dovuto affrontare le problematiche di reperimento e omogeneizzazione delle informazioni diverse a seconda del tipo di dati e dello scopo del loro utilizzo Di seguito illustreremo come le abbiamo affrontate e risolte 6 8 1 Cartografia digitale L accuratezza del posizionamento dei treni e il grado di affidabilit delle operazioni di individuazione delle infrastrutture ferroviarie dipendono molto dalla precisione e dal dettaglio della cartografia utilizzata Di pari passo i costi della cartografia crescono con il livello di dettaglio desiderato Per questo motivo quando si lavora con dati territoriali occorre effettuare una sorta di analisi costi benefici riguardo al loro reperimento Come gi anticipato a proposito dei rilievi per il catasto stradale esistono due metodologie per affrontare il problema Una quella di utilizzare la cartografia digitale gi disponibile emanata dagli enti territoriali preposti Regione Settore Trasporti e Mobilit IGM o gi in possesso della compagnia ferrovi
347. rtura del cancello di entrata ed uscita dal porto di Barcellona che era regolato dagli operatori del centro di controllo i quali una volta ricevuto da sensori posti lungo la linea il segnale di occupazione della tratta precedente alla porta procedevano ad aprirla o ad attivare il segnale di STOP per il treno In caso di cancello Si tratta del sistema RASANT di diffusione via radio frequenze RDS nella banda FM delle correzioni differenziali calcolate in alcune stazioni di riferimento di interesse regionale Tale servizio in Catalunya completamente operativo dal 1996 sulle frequenze di Radio Catalunya Musica e dal 1997 utilizzabile su tutto il territorio nazionale spagnolo su quelle di Radio Nacional de Espafia 3 In prossimit delle fasce costiere spagnole per una frangia di 100 Km le correzioni RASANT vengono anche ritrasmesse in formato RTCM dai Radiofari marittimi allo scopo di fornire un sistema di ausilio alla navigazione 15 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario chiuso i treni devono attendere il transito degli altri veicoli essendo le priorit di passaggio decise dalle Autorit Portuali Tali sensori venivano per spesso danneggiati dall intenso traffico di automezzi pesanti transitanti attraverso l incrocio ed in prossimit della linea Piuttosto che continuare a sostituire i sensori risult conveniente affidare al GPS il compito di rilev
348. rver In cambio per poterla visualizzare l utente deve possedere un Plug in per il browser utilizzato La differenza comunque sostanziale trattando layer vettoriali viene attivata la possibilit di utilizzare funzioni GIS il database corrispondente a ciascun layer direttamente accessibile dagli utenti che possono quindi cercare oggetti centrare la mappa nel punto voluto o definire il livello di dettaglio e di zoom e aggiungere o togliere layer Inoltre ciascun oggetto grafico punti linee poligoni corrisponde direttamente ad un record del database presente sul server ci permette agli utenti di richiedere informazioni relative agli oggetti selezionati con funzioni di report Le funzionalit offerte e le caratteristiche del servizio sono tutte visualizzabili alla pagina Web di indirizzo www freightfreeways com Nelle figure 4 24 e 4 25 sono riportate due schermate dell Internet Map Server del GIS Autodesk Nel database del centro di controllo sono inseriti ed aggiornati in tempo reale gli orari di ogni treno circolante sui tracciati di tutte le compagnie ferroviarie 4 6 3 Conclusioni Di tutto l ambizioso progetto di localizzazione treni merci in tutta Europa e gestione ottima dei nodi e degli scambi intermodali attualmente esiste solo una demo ed alcune pagine Web anche se il centro di controllo a Roma tuttora perfettamente equipaggiato di hardware e software necessario al monitoraggio di due treni I test condotti
349. sa se necessario mostrare il percorso in tempo reale di un solo convoglio La mappa 1 in alto a sinistra in figura 6 3 fornisce la visione globale della situazione ferroviaria in tempo reale su tutta la rete Mostra tutti i treni in viaggio con i loro codici identificativi sulla tratta FNM Milano Cadorna Como Lago Lo sfondo mostra i limiti amministrativi della Regione Lombardia le linee ferroviarie FS e FNM regionali le stazioni e in particolare la cartografia in formato raster La mappa 2 in alto a destra in figura 6 3 invece permette di visualizzare un solo treno Attraverso questa finestra infatti possibile seguire passo passo il percorso di un convoglio e ricevere in tempo reale tutte le informazioni che lo riguardano il codice identificativo la velocit istantanea la posizione in coordinate X Y e in chilometro progressivo riferito alla stazione di partenza e il ritardo Gli operatori del centro di controllo possono quindi monitorare in tempo reale un solo treno e analizzare in post processing il suo percorso Caratteristica comune a tutte le mappa la capacit di mostrare la posizione dei treni in movimento con un errore inferiore nel 95 dei casi a 10 m e i loro codici identificativi In questo modo gli addetti alla centrale operativa sanno non solo quale treno occupa la sezione di blocco ma anche dove il treno si trova all interno delle 10 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FN
350. sentata una rassegna di quelli che particolarmente e tipicamente traggono beneficio dall integrazione con un GIS T Si rimanda invece al capitolo 4 per la descrizione dei sottosistemi di AVL e dei nuovi servizi che questi possono introdurre nella gestione del trasporto pubblico servizi flessibili Monitoraggio statistico dei guasti Anche le analisi statistiche assumono pi valore se vengono georeferenziate ovvero riferite ad ambiti territoriali delimitati Il metodo classico di monitorare le sofferenze della rete di trasporto consiste nell analizzare la numerosit e la tipologia dei guasti e degli incidenti riscontrati in un determinato periodo prescindendo dal luogo in cui avvengono gli eventi Con un sistema di gestione guasti basato su GIS si possono anche visualizzare e posizionare le sofferenze nel luogo esatto dove sono accadute Ci consente di e evidenziare particolari fenomeni di accumulazione e valutare la distribuzione spazio temporale degli eventi in relazione alla rete di trasporto e alla quantit di servizi offerti e creare indicatori di efficienza del servizio valutando la distribuzione delle sofferenze su ciascuna linea oppure per fasci o tipologia di linee Si quindi in grado di sovrapporre i dati di sofferenza georeferenziati con quelli territoriali dei bacini di utenza riportandoli su mappe tematiche ottenute mediante l overlay di pi layers Di conseguenza si pu valutare su quale area e su quale p
351. sfasamento offset tra i due gruppi di orologi Il ricevitore dovr essere sempre in grado di agganciare quattro satelliti contemporaneamente per poter generare quattro equazioni di distanza e ricavare le coordinate spaziali desiderate nonch l offset temporale La posizione del ricevitore viene calcolata in tempo reale dal controller del ricevitore in seguito all osservazione simultanea di almeno quattro satelliti I dati captati possono anche essere memorizzati e processati in un secondo tempo modalit di post processamento con il vantaggio che gli errori sistematici potranno essere parzialmente rimossi attraverso modellizazione analitica Le precisioni che si ottengono con questo tipo di osservabile dipendono dal codice sul quale viene effettuata la misura Monti 1997 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare e nel caso di codice C A l incertezza nel posizionamento dell ordine di 30 m che possono salire a 100 m nel caso di SA e nel caso do codice P l incertezza nel posizionamento di circa 3 5 m L affidabilit del posizionamento aumenta all aumentare del numero di satelliti agganciati dal ricevitore nel caso in cui fossero pi di quattro sarebbe possibile sia in tempo reale che in post processamento ricavare la soluzione che minimizza gli scarti delle singole equazioni Alternativamente viene misurata la differenza di fase tra la portante demodulata del satellite e quella del ricevitore otte
352. si dalle metodologie di posizionamento satellitare che garantiscono oggi livelli di precisione accettabili che con gli anni andranno sempre migliorando e consentono l unificazione a livello mondiale dei sistemi di riferimento 1 5 Uso combinato di GPS e GLONASS Il GLONASS Global naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema realizzato dall ex Unione Sovietica un sistema di radio navigazione satellitare che permette agli utenti la determinazione della propria posizione sul globo terrestre Il sistema di riferimento in questo caso non il sistema WGS 4 ma il Parametry Zemil 1990 System Il Glonass analogo al sistema di posizionamento satellitare statunitense con il quale divide gli stessi principi nella trasmissione dei dati e la stessa metodologia per il posizionamento Anche questo sistema composto da un segmento spaziale che comprende una costellazione di 24 satelliti da un segmento di controllo che ha il compito di calcolare la posizione dei satelliti della costellazione di controllare lo stato di funzionamento di fornire loro i dati di effemeridi e di determinare l offset tra gli orologi dei satelliti ed il tempo Glonass e da un segmento utente con scopi militari e civili Analogamente a quanto avviene per il sistema statunitense non permesso l utilizzo del codice PPS Precise Position Service senza l autorizzazione del Ministero della Difesa Russo ma il servizio SPS Standard Position Sistem non risulta affett
353. sia dei risultati delle elaborazioni output La banca dati deve quindi consentire di volta in volta il salvataggio degli output e contenere le informazioni necessarie a ricostruire riconoscere e formattare gli elementi che formano gli input dei codici della banca modelli senza alterare i dati di base gi presenti in archivio Per questo motivo l intero sistema deve avere una struttura dinamica con i requisiti di accessibilit modificabilit generalit completezza e ripetibilit L interfaccia deve prelevare i dati da mandare in input ai diversi modelli per fornirli nel codice e nel formato necessario al corretto funzionamento di questi L utente 40 Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto interagisce nella misura in cui inserisce le informazioni non contenute nel database e seleziona quali dati in input al modello utilizzare tra quelli facoltativi Ad esempio pu indicare la porzione di territorio da considerare selezionandola graficamente o delimitandola con coordinate il tipo di approfondimento dell analisi da condurre i tempi di simulazione e quali scenari meteorologici utilizzare Anche gli output hanno un simbolismo ed una struttura variabile a seconda del tipo di modello spesso sono costituiti da lunghe tabelle alfanumeriche abbastanza incomprensibili per i non addetti ai lavori Quindi l interfaccia assume anche il compito di tradurre i dati in uscita in rappresentazioni grafiche sul t
354. sistema di gestione flotte consente il controllo ed il coordinamento di un insieme di veicoli che operano in un determinato ambito territoriale ed afferiscono ad una centrale di controllo Per effettuare queste operazioni la posizione dei veicoli dev essere nota in continuo o su richiesta degli operatori in centrale il compito di rilevarla viene affidato ad un sistema di Localizzazione Automatica dei Veicoli che consiste in quattro componenti separate che interagiscono tra loro si veda anche la figura 3 1 1 Sistema informativo di bordo comprendente una o pi tecniche di posizionamento in tempo reale dei veicoli 2 Centrale di Controllo della flotta 3 Rete di telecomunicazioni tra centrale di controllo e mezzi circolanti 4 Infrastrutture di terra e sistema informativo all utenza Generalmente la strumentazione di bordo comprende un ricevitore GPS accoppiato ad un microcontroller connesso con un radiomodem che per mezzo di una rete di comunicazioni mobili invia ad una Centrale di Controllo i dati di posizione velocit e 1 y TEN g n i A Il sistema di posizionamento satellitare attualmente l unico utilizzato ma alcuni esperimenti sono stati effettuati con sistemi a boe ottiche e radiotrasmittenti marker transponders Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto direzione del mezzo nonch i parametri di qualit del posizionamento ed i messaggi di errore Alla Centrale operativa
355. sistema informativo geografico implementato permette quindi di visualizzare automaticamente una volta selezionato il bottone Collezione dati GPS i treni in movimento e i codici identificativi ad essi associati sulla mappa 1 e sul quadro sinottico Per seguire sulla mappa 2 un solo treno l operatore deve inserire nella finestra Segui treno il codice di un treno e quindi sulla mappa viene visualizzato in tempo reale il percorso in modo che la posizione del convoglio si aggiorni ad ogni passo ma che rimanga memoria di tutto il tragitto vedi figura 6 10 BE o 0 8 al rr e ed si 2 x lt d lt NomeStazioni Cerca Comune zl Cerca Stazione KMP Colleziona dati GPS Traccia Oraria Wai a KMP Segui treno fait J Treno Visualizzato Codice mil Ritardo Ritardo XGPS 1502827 19 Velocit 45 Km h KmP 30 29 YGPS 5060920 35 Posizione mouse X OUT Y OUT i 5 44PM Manoa diDX Posizione mouse X 1502281 55 Y 5059925 49 4 A sa Manoa disx Figura 6 10 Visualizzazione del percorso di un treno sulla mappa 2 Questo permette di effettuare analisi in post processing Il software proprio per consentire indagini di questo tipo memorizza in appositi file i dati riferiti a tutti i treni in movimento in modo che in caso di incidenti guasti e malfunzionamenti si possano effettuare analisi sui percorsi Nelle apposite finestre appaiono anche tutti i dat
356. so del suolo infrastrutture vegetazione popolazione etc Per questo motivo la diffusione dei GIS nel campo dei trasporti era limitata alla visualizzazione selezione ed interrogazione di dati spaziali statici quali infrastrutture fisse percorsi periodici statistiche territoriali come illustrato nel capitolo 2 e nell appendice 2 Molti degli oggetti che si devono rappresentare in ambito trasportistico per hanno una dinamica veloce sia nel muoversi sia nel cambiare i loro attributi veicoli passeggeri flussi di traffico Un numero crescente di applicazioni infatti richiede la localizzazione in tempo reale di veicoli Vehicle Tracking con visualizzazione su mappe digitali logistica gestione flotte consegne instradamento o routing programmazione o scheduling etc Per poter supportare queste attivit i motori GIS devono essere in grado di ricevere e processare in background i dati in tempo reale in modo da non compromettere le normali funzioni offerte Inoltre la posizione degli oggetti mobili dev essere aggiornata senza dover ridisegnare tutte le mappe visualizzate Dall avvento dei processori PENTIUM le potenze di elaborazione raggiunte e la disponibilit di memoria a basso costo hanno consentito di implementare diverse tecniche per introdurre nei GIS questo tipo di funzionalit Ad esempio la ESRI ha messo a punto la possibilit di sovrapporre ai vari livelli cartografici statici un layer dinamico aggiornabile molto rapi
357. sovrapporre perfettamente questi layer vettoriali alla CTR a nostra disposizione Partendo dal reticolo ferroviario delle tre provincie attraversate dalla linea Milano Como si dovuto creare un unico shapefile che la contenesse interamente Allo stesso modo tramite l editor di ArcView si proceduto per creare il layer delle stazioni presenti sulla linea ferroviaria interessata dal progetto L intero layer del reticolo ferroviario lombardo stato modificato solo per la parte compresa nella fascia di territorio sotto la quale presente la cartografia raster ed in particolare per le tre province di Milano Varese e Como In pratica le porzioni di rete di cui si possedevano 45 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago migliori digitalizzazioni sono stati sostituite ed il raccordo stato fatto manualmente sulla base della CTR Per dare un idea del miglioramento introdotto con questa operazione nella precisione del map matching segnaliamo che la la spezzata rappresentante la linea ferroviaria Milano Como nel vecchio layer vettoriale era composta da 82 nodi e 81 segmenti mentre nel nuovo formata da 513 nodi e 512 segmenti La procedura di quantificazione del numero di segmenti e d individuazione delle coordinate dei nodi stata implementata in Visual Basic sfruttando l oggetto Recordset della collezione di MapObjects infatti tali informazioni non erano presenti co
358. st Express In particolare a Calgary il centro di controllo della CPR potrebbe ricevere informazioni sulle posizioni dei convogli direttamente dalla WCE e usare il medesimo sistema di visualizzazione su monitor Tutto questo consentirebbe un miglior coordinamento fra le due compagnie e una conseguente diminuzione dei conflitti anche nel caso che la flotta WCE diventi pi numerosa Per maggior informazioni e dettagli si rimanda alla bibliografia Webb 1999 39 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario 4 4 Un sistema elettronico basato sul posizionamento satellitare per gestire il traffico sulla linea ferroviaria pi lunga degli Stati Uniti La compagnia statunitense Burlington Northern BN possiede 2 300 locomotori e 60 000 vagoni e organizza circa 900 convogli al giorno per trasportare merci su una rete ferroviaria lunga 23 391 miglia mostrata in figura 4 21 Figura 4 21 Linea ferroviaria della Burlington Northern Railroad USA Nel 1985 la compagnia dot 17 veicoli 15 locomotori e due macchine da lavoro di ricevitori GPS e dell hardware ARES Advanced Railroad Electronics System Quest ultimo un sistema che ricevendo informazioni sulla posizione dei convogli e sulla loro velocit attraverso sensori non necessariamente GPS pu aggiornare in tempo reale il piano di gestione delle operazioni La BN ha bisogno di incrementare ed espandere la propr
359. stione dei database e particolari funzionalit per l analisi delle informazioni e un interfaccia grafica di facile accesso e metodi per elaborare i dati e fornisce tutte le funzionalit per immagazzinare analizzare e mostrare a video le informazioni geografiche Appendice 1 Con il termine metodi si intendono tutti i modelli utilizzati per elaborare le informazioni e i criteri di processamento dei dati diversi a seconda dello scopo a cui viene destinato il sistema informativo geografico I dati sono la componente pi importante dei sistemi informativi Nei GIS le informazioni vengono organizzate in database gestiti da appositi motori che permettono di modificare e aggiornare con facilit dati spaziali e descrittivi Esistono due diversi formati di dati spaziali quelli vettoriali che rappresentano la realt attraverso tre elementi geometrici di base punto linea poligono e quelli raster memorizzati tramite la creazione di un grigliato regolare in cui ad ogni cella viene assegnato un valore alfanumerico vedi figura 1 2 GIS Data Models E LAE OOVER Vector peallty Figura 1 2 Rappresentazione dei dati vettoriali e raster I dati raster sono descritti attraverso le coordinate x y in modo che gli elementi puntuali siano rappresentati da una singola coppia x y gli elementi lineari siano composti da una collezione di punti e gli elementi areali come laghi e bacini d utenza da un anello chi
360. stono in tutti i Paesi europei lunghissime tratte di binari gi posati su tutto il territorio Spesso non c bisogno di costruire nuove linee ma solo di riammodernare quelle gi esistenti Negli Stati Uniti la realt geografica un po diversa e quindi data la vastit del territorio pi spesso che in Europa si devono costruire nuove linee per servire centri residenziali Le compagnie ferroviarie si sono convinte del fatto che per incrementare il trasporto su ferro a sfavore di quello su strada pi flessibile e veloce ma anche pi inquinante devono investire in nuove tecnologie capaci di fornire tutti i requisiti atti ad un miglioramento del servizio Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Generalmente gli obiettivi da raggiungere sono e elevati standard di sicurezza grazie anche ad un sistema di posizionamento molto preciso e continuo e aderenzaall orario e disponibilit di informazioni per l utente La tendenza a rendere competitivo il trasporto su rotaia appare evidente nella documentazione presentata in bibliografia In particolare abbiamo notato come molte compagnie sia europee che americane abbiano puntato sull integrazione delle tecnologie GPS e GIS Tale accoppiamento tra l altro possiede il fondamentale requisito di comportare costi di installazione e di mantenimento relativamente bassi Il sistema di posizionamento satellit
361. store 1 25000 per l inquadramento territoriale 1 10000 per gli andamenti plano altimetrici dei tracciati stradali 1 2000 per georeferenziare le opere d arte La figura 2 4 mostra una mappa dettagliata in scala 1 1000 realizzata per la gestione della Autostrada A21 Piacenza Cremona Brescia Bonini 1999 Animes 4 1 IC VANTARCS4fnogre AZ1 S geo afro ca EROR EFERCE CEE CNENC EGR Figura 2 4 Schermata del GIS Antares realizzato dalla Gea Map S r l di Bologna per la gestione informatizzata della A21 casello di Cremona visualizzato in scala 1 1000 Anche il grafo stradale vettoriale pu essere realizzato con diversi gradi di accuratezza e precisione a seconda delle esigenze dell ente istituente e delle disponibilit economiche Di seguito illustreremo le due soluzioni estreme Le linee guida del Catasto ANAS La Monica 1999 prevedono l utilizzo di un grafo commerciale disponibile sul mercato es TeleAtlas esteso a tutta la rete stradale 15 Capitolo 2 GIS per la pianificazione dei sistemi di trasporto ANAS integrato da informazioni gi disponibili presso le unit operative In questo modo si definisce uno strumento di immediata utilit in tempi brevi e con costi contenuti il cui dettaglio pu essere successivamente migliorato in base ai limiti individuati dagli utenti stessi Quindi vengono gi contemplate fasi successive di rilevamento di campagna al fine di migliorare il numero la precisione
362. t alla centrale di controllo pervengono le informazioni provenienti oltre che dal sistema di posizionamento satellitare anche da alcuni sensori di cui sono dotate le locomotive per monitorarne le condizioni meccaniche Il sistema quindi si arricchisce rispetto ai casi gi trattati di un vero e proprio computer di bordo in grado di preprocessare le informazioni prima di trasmetterle a terra La flotta che CONRAIL gestisce composta da 2100 locomotive delle quali solo la met effettua servizio di linea passeggeri o merci sulle 11000 miglia di binari che si estendono lungo la costa NordEst degli Stati Uniti fino a Boston per poi piegare verso Est Detroit le regioni dei laghi fino al Quebec Le altre motrici che vengono utilizzate per effettuare trasporto merci su tutto il territorio statunitense viaggiano su linee gestite e possedute da altre compagnie previa prenotazione e pagamento di una traccia oraria La necessit di competere con le altre compagnie operanti sullo stesso territorio Burlinton Northern WCE Amtrack comporta un continuo confronto con i metodi di gestione le tecnologie e le strategie economiche da queste adottate che ha portato CONRAIL a escogitare sistemi per migliorare l efficienza di allocazione della propria flotta Una gestione razionale del parco locomotori circolante la chiave per poter soddisfare la domanda sempre crescente di trasporto merci senza doverne ampliare la numerosit Si tenga prese
363. ta a non creare gerarchie di importanza erronee Su una parete del CTC di Sant Boi era stato istallato nel 1992 proprio uno di questi immensi quadri sinottici vedi sfondo di figura 4 13 Per non disorientare il personale con un cambiamento sostanziale e repentino della tradizionale visualizzazione questa venne mantenuta anche sull interfaccia di MicroNav una finestra contenente un sinottico venne affiancata a quella rappresentante le mappe digitali di cui si dir di pi nel prossimo paragrafo Figura 4 13 Veduta del CTC di Sant Boi che integra il tradizionale quadro sinottico alla parete con il software di gestione flotte MicroNav Al fine di mantenere una certa coerenza tra le due forme di visualizzazione venne effettuata una campagna di rilevamento accurato dei punti di importanza primaria quali stazioni e segnali Con l uso delle moderne strumentazioni topografiche che inseriscono i risultati di rilievi GPS direttamente nei database territoriali GIS fu possibile ridefinire le cartine vettoriali delle linee ferroviarie vincolandone il passaggio 24 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario per i punti sopraddetti Quest operazione permise di costruire una funzione che mette in relazione i punti chilometrici lungo la ferrovia con la posizione sul quadro sinottico La combinazione delle due rappresentazioni grafiche poste in finestre separate del progra
364. ta da mappe topografiche digitali a bassa scala figura 6 22 o da precisi rilievi aerei figura 6 26 I disegni CAD 35 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago eventualmente disponibili possono essere in ogni caso richiamati mediante selezioni degli elementi sulla cartografia o su elenchi catastali delle infrastrutture In questo modo non si perde mai il sistema di riferimento della cartografia e non si appesantisce il database in quanto i disegni dettagliati sono presenti solo come link Inoltre il GIS non costretto a caricare in maniera residente i plugin per la visualizzazione di oggetti CAD ma solo in caso di richiesta esplicita da partedell utente Figura 6 18 Copertura discretizzata delle linee della compagnia olandese Railinfrabeheer con mappe dettagliate contigue e sovrapposte n t ua 5 a ir sd v r Ci e Ts 7 v 3 w Figura 6 19 Mappa dettagliata contenuta nel GIS Infraatlas raffigurante un quadro sinottico della porzione di linea coperta Tra i due metodi esposti abbiamo scelto il secondo per i seguenti motivi e MapObjects 1 2 non in grado di visualizzare il formato DGN in cui sono stati salvati i disegni progettuali delle FNM realizzati con il software Microstation La 36 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago compatibilit con tale fo
365. ta di una squadra di soccorso risultava ingiustificata 44 Questo comportava spese enormi per la compagnia dato che una volta inoltrata la richiesta di soccorso da parte del macchinista giustificata da un generico messaggio di mancato funzionamento dead la politica di riparazione comportava l attivazione di una dispendiosa procedura di check up complessivo Questa combinazione di informazioni inadeguate con la mancanza assoluta di indicazioni preventive al verificarsi dell avaria 55 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario spinse ad un rinnovamento del sistema di monitoraggio dei guasti improntato sulla previsione e risoluzione del malfunzionamento prima che i suoi effetti divengano irreparabili La tecnologia individuata per supportare il cambiamento delle politiche di manutenzione prevede dei sensori di bordo che monitorano in continuo le condizioni meccaniche delle motrici Tali sensori vengono distribuiti nei sistemi di trazione di alimentazione e di frenaggio e sono collegati ad un microprocessore di bordo Tutte le informazioni da questi fornite dopo il preprocessamento ad opera del computer di bordo vengono inviate insieme alla posizione data da un ricevitore GPS ad una centrale di controllo dove un equipe di specialisti pu analizzarle ed interpretarle Gli operatori vengono quindi messi in grado di prevedere le condizioni avverse e di reagire in tempo
366. ta e dalla particolare zona che si deve rappresentare 19 Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare Una delle proiezioni pi usate a livello europeo quelle di Gauss chiamata in Italia di Gauss Boaga in Germania Gauss Kruger e nei paesi anglosassoni UTM Universal Transverse Mercator Projection Ad ogni proiezione viene poi associato un sistema di riferimento per il calcolo delle coordinate ad esempio il sistema UTM utilizza spicchi predeterminati di 6 in latitudine chiamati fusi con un sistema di coordinate ortogonali all interno di ogni fuso nella Gauss Boaga il riferimento il meridiano passante per Monte Mario a Roma e vengono usate coordinate chilometriche Ottenute le coordinate spaziali riferite al sistema globale WGS84 per ricavare le coordinate cartografiche sono quindi necessarie alcune trasformazioni e Passaggio da coordinate ellissoidiche globali a coordinate cartesiane globali sempre nel sistema WGS84 e Applicazione alle coordinate della rototraslazione per passare dal sistema WGS84 globale al sistema geodetico locale e Eventuale passaggio dalle coordinate cartesiane locali alle coordinate ellissoidiche locali e Passaggio dalle coordinate spaziali a coordinate cartografiche nella rappresentazione conforme di Gauss Boaga Il GPS si diffuso in Italia grazie al lavoro svolto dall Istituto Geografico Militare Italiano e dalle iniziative di molti Istituti Universitari e dall
367. tabase ed il grado di complessit della rete che legato al numero dei nodi che la costituiscono Il movimento di veicoli lungo una strada pu essere limitato da alcune restrizioni sensi unici divieti di svolta a destra o sinistra divieti di transito ecc Anche nelle strade a doppio senso opportuno indicare quali siano i sensi di marcia per ogni corsia Risulta importante sia per le analisi di rete che per la guida assistita che tutte queste informazioni sulle direzioni e restrizioni siano memorizzate e gestite all interno del GIS In realt il software gestisce con difficolt anche questo genere di informazioni la restrizione del senso di marcia infatti viene memorizzata attraverso un indicatore From To o To from ma i punti di inizio e fine sono quelli con cui iniziata o terminata la digitalizzazione della linea Occorre quindi essere in grado di determinare la topologia della rete digitalizzata il che conferisce al GIS caratteristiche di scarsa flessibilit L analisi dei sistemi di trasporto prevede l utilizzo di matrici O D che riportano il flusso o 1 viaggi tra il punto di origine e quello di destinazione attraverso il percorso minimo Il software GIS deve quindi essere capace di trattare informazioni di questo tipo In particolare deve essere in grado di creare e manipolare matrici individuare il punto di origine e destinazione sulla rete di trasporto associare ai percorsi i flussi Le zone di origine o destinaz
368. tati codificati diverse tipologie di messaggi riassunti in tabella 2 La situazione normale caratterizzata dal periodico invio di Status messages dall OBC alla centrale di controllo CC occasionalmente per l operatore pu richiedere rapporti approfonditi per formulare diagnosi pi accurate Snapshot Buffer request o POBC pu notificare l imminenza di un guasto Alert Alarm message 4 7 3 Conclusioni Come si pu notare il sistema del tutto simile a quelli utilizzati da altre compagnie ferroviarie e descritti nel paragrafi precedenti con la sostanziale differenza che a bordo non presente solo un ricevitore GPS ma un vero e proprio computer con compiti di elaborazione dei dati provenienti dai sensori ed eventualmente in grado di interagire con il macchinista Questo un lampante esempio di come si possano sfruttare i sistemi di comunicazioni treno terra per molti tipi di applicazioni utili alle compagnie ferroviarie La stessa CONRAIL che ha installato il nuovo LCMS su tutte le 2100 locomotive della sua flotta tra il 1996 ed il 1999 conta di poter aggiungere diversi applicativi al sistema al fine di migliorare il potere decisionale a bordo In questo senso sta studiando una 60 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario serie di nuovi sensori e sta tentando di conferire pi funzionalit al software di gestione dinamica dei parametri di cui dotat
369. tazioni di soccorso vigili del fuoco polizia ecc e Nel caso di un guasto al circuito del blocco automatico attualmente la centrale perde completamente la posizione dei convogli in quella tratta di linea Il ricevitore GPS a 12 o 24 canali paralleli rimane invece praticamente sempre agganciato ai segnali dei satelliti che gli consentono la localizzazione Questo facilitato dal fatto che il territorio sul quale si snoda la rete ferroviaria delle FNM prevalentemente pianeggiante e con gallerie brevi cio garantisce continuamente la visibilit dei satelliti e Ciascun tratto di linea caratterizzato da una velocit massima di percorrenza Se un treno viaggia a velocit eccessiva sui monitor della centrale di controllo pu scattare un allarme che pu essere subito notificato al conducente Oggigiorno infatti la causa principale di incidenti ferroviari l eccesso di velocit Poter controllare costantemente la velocit dei convogli migliora pertanto le condizioni di sicurezza dei viaggiatori Il conducente stesso se la cabina fosse dotata di un piccolo monitor potrebbe confrontare in continua la propria andatura con quelle massima consentita nella sezione di blocco 29 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago Il sistema di posizionamento GPS fornisce alla centrale operativa non solo le coordinate spaziali e il codice del veicolo in movimento ma anche
370. te monitor dislocati nelle stazioni mostra continuamente ed in tempo reale e il tempo di attesa per il prossimo treno per ciascuna destinazione e l orario di transito delle successive 4 corse e la destinazione e le fermate intermedie dei convogli fermi in stazione e eventuali messaggi di avviso ai passeggeri e pubblicit ai servizi della compagnia Sensores via Servidor CTC Servidor SIC Usuarios Figura 4 17 Schema dei passaggi che l informazione compie prima di arrivare al cliente Il sistema denominato SICv2 innovativo per la modalit con cui interagisce con il CTC dove viene gestita la circolazione e per come raccoglie e tratta i dati Il procedimento automatico e semiintelligente nell analizzare la posizione dei treni e confezionare l informazione da far pervenire al pubblico Ogni 3 secondi il SICv2 riceve dal CTC che lavora su server UNIX HP 9000 l informazione riguardante la situazione di tutti i treni circolanti e di quelli programmati Tale informazione ha bisogno di essere resa omogenea e riferita ad un quadro grafico completo di tutte le linee Con la mappatura completa della situazione viene automaticamente determinato quale informazione si deve offrire a ciascun monitor tenendo presente la sua ubicazione Questo sistema interamente basato su una piattaforma Windows NT 4 0 che sfrutta a fondo un architettura Client Server 31 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tec
371. tellite da cui proviene il segnale l almanacco il modello ionosferico e le correzioni per la sincronizzazione degli orologi satellitari 1 1 3 Le misure Il segnale inviato dal segmento spaziale generato da quattro oscillatori ad alta precisione montati su ogni satellite viene captato dal ricevitore GPS che ne effettua una replica al momento della ricezione attraverso un oscillatore interno Il ricevitore pu effettuare due tipi di misure misure di pseudorange e misure di fase Una misura di pseudorange generalmente utilizzata per la navigazione la distanza satellite ricevitore ottenuta misurando il tempo necessario al segnale per giungere dal satellite alla stazione di ricezione moltiplicandolo poi per la velocit di propagazione del segnale o velocit della luce Operativamente si misura l intervallo di tempo necessario per allineare il codice generato dal ricevitore con quello generato dal satellite si calcola cio di quanto deve essere traslata sull asse dei tempi la replica del segnale per sovrapporsi esattamente al codice originario Il segnale viene emesso dal satellite al tempo t t letto sull orologio satellitare mentre la replica avviene al tempo di ricezione del segnale cio al tempo t t letto sull orologio del ricevitore la differenza tra questi due tempi rappresenta proprio una misura del tempo che il segnale impiega a percorrere la distanza satellite terra a meno di una costante Il prodotto di questo
372. tenuto che fosse di fondamentale importanza risolvere il secondo per migliorare la precisione del map matching e per non perdere in questa fase preziose informazioni fornite dai ricevitori GPS Il rischio infatti che una mappa poco precisa peggiori la qualit del posizionamento introducendo un errore maggiore di quello del GPS mentre gli scopi del map matching sono opposti Al fine di ovviare al problema abbiamo condotto una ricerca in Internet inizialmente sul materiale non avendone trovato ci siamo rivolti alla societ Teleatlas leader della produzione di cartografia digitale a livello europeo e fornitrice ufficiale delle mappe per la navigazione assistita con Viasat Sono stati cos acquisiti i layer vettoriali riguardanti le linee ferroviarie dei comuni di Milano Saronno Varese e le relative stazioni Le mappe che abbiamo ottenuto gratuitamente dalla Teleatlas sono state estratte dalla cartografia denominata Multinet normalmente utilizzata per la navigazione assistita o la localizzazione di autoveicoli A causa della propria destinazione d uso questa cartografia molto precisa nella descrizione del reticolo stradale soprattutto in zone urbane dove l accuratezza submetrica Al contrario i layer delle ferrovie e delle stazioni non hanno molta rilevanza ai fini della Teleatlas quindi non raggiungono questo grado di precisione Tuttavia le ferrovie sono state digitalizzate proprio su cartografia in scala 1 10000 il che consente di
373. terrogazioni spaziali avvengono sempre utilizzando operatori standard SQL sugli attributi degli oggetti geografici ma i risultati possono essere utilizzati direttamente in applicazioni cartografiche come di consueto nei GIS o in altre applicazioni che richiedano analisi spaziali senza passare per la creazione di un layer in uno specifico formato In pratica il motore SDE in grado di creare un layer in base alle richieste dell utente a partire da un database di attributi I database con cui si pu interfacciare sono quelli commerciali pi diffusi come Microsoft SQL Server IBM DB2 Sybase Informix ed Oracle quest ultimo molto usato nel campo dei sistemi informativi per i trasporti L IMS di MapObject e di ArcView risultano entrambi compatibili con il motore SDE che riuscendo a gestire ingenti quantit di informazioni in un unico database condiviso ad accesso multiutente garantisce la miglior funzionalit ed efficienza per server Internet MapObject Internet Map Server compatibile con gli standard commerciali pi diffusi come il Netscape Web Server il Microsoft Internet Server e tutti quelli che supportano le estensioni NSPA ISAPI Da sottolineare che la nostra applicazione ha fatto largo uso degli oggetti OLE Tracking Layer e Recordset i cui diagrammi sono visibili in figura 6 4 15 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago AddNew 9 mo Calcul
374. ti ma affidabile e comunque in grado di garantire la trasmissione dei soli dati GPS alla centrale di controllo In attesa che la tecnologia GSM R previsto da EIRENE venga adottata a livello nazionale tale sistema in grado di raggiungere lo scopo del nostro lavoro Ceppi e Vanoli 1999 6 3 Il sistema informativo per la centrale operativa di Saronno Il progetto che abbiamo realizzato per le FNM ha lo scopo di diffondere una maggiore quantit di informazioni utili in tempi brevi al PCM di Saronno e agli utenti per rendere pi efficiente il servizio offerto dalla compagnia In particolare il sistema informativo consente di visualizzare in tempo reale tutte le informazioni posizione e codice identificativo provenienti dai ricevitori GPS installati sui locomotori sia Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago attraverso un quadro sinottico che attraverso mappe in formato digitale come mostrato in figura 6 2 R eleja fa aala ejaj s eja lt Nome Stazioni gt Cerca Comune Cerca Stazione KMP Colleziona dati GPS Traccia Oraria Vai a KMP Segui treno I e Treno Visualizzato Codice codice Ritardo Ritardo XGPS x Velocit vel Km h KmP KmP YGPS Y f A a A A A a A A A a a a Aa A z 8g 2o 5 3584 Fi 3 534 s 35 23 SS as 352 3 Z g u a 5 g sg Mappa diSX Posizione mouse X
375. ti necessari per l utilizzo del sistema progettato Per quanto riguarda le componenti montate sui locomotori ricevitore GPS radiomodem terminale alfanumerico ed antenne i costi di installazione si aggirano sui 10 15 milioni di Lire per ogni unit Utilizzando la tecnologia GSM la parte dell investimento dedicata alla rete di comunicazioni sarebbe alquanto contenuta in particolare se si sfruttasse la rete virtuale TIM di cui nel 1999 si dotata la compagnia sarebbe limitata ai soli costi di trasmissione dei dati L aggiunta al software sviluppato di un modulo per la gestione delle comunicazioni e della messaggistica e di un catasto delle infrastrutture ferroviarie pu essere valutata per la linea in esame ad un costo di 5 10 milioni di Lire Luis Perez comunicazione personale 1999 Per quanto riguarda l hardware di base da installare al PCM di Saronno basterebbe un moderno PC PENTIUM dotato di molta RAM del costo non superiore ai 5 milioni di Lire I costi necessari per implementare il sistema AVL progettato sono certamente limitati quindi a ragion di logica le FNM dovrebbero provvedere ad aggiornare il loro sistema informativo gestionale Attraverso alcuni incontri effettuati presso la centrale operativa delle FNM al contrario abbiamo riscontrato uno scarso interesse a sviluppare sistemi di questo tipo se non sulla linea Milano Malpensa Questa tratta infatti ha un ad alto valore di immagine per il traffico internazionale d
376. ti geografici della regione circostante Le locomotive sono indicate sul monitor sempre attraverso un simbolo luminoso che cambia colore se le nuove coordinate non vengono aggiornate da pi di 90 secondi Questo tipo di rappresentazione consente di effettuare operazioni di zoom fino a raggiungere una mappa molto dettagliata della zona Si possono visualizzare strade autostrade passaggi a livello aeroporti edifici Queste informazioni risultano essere molto utili in caso di emergenza Una volta nota la posizione del treno si pu identificare il percorso ottimo per far giungere i soccorsi nel minor tempo possibile si pu trovare la via di accesso alle rotaie e si possono avvisare i soccorsi pompieri ambulanze polizia o semplicemente tecnici per guasti pi vicini alla zona in cui il convoglio risulta essere bloccato Il software usato un interfaccia GIS infatti dotato di pulsanti tipici di queste applicazioni in particolare tre bottoni sono specifici del sistema AVL Il primo se cliccato consente di scegliere un treno su entrambe le finestre e quindi automaticamente lo zoom si dispone ad un livello di 5 Km e genera una visione centrata sul treno selezionato Ci consente di seguire un convoglio alla volta e di visualizzarne il 38 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario territorio circostante Il secondo bottone consente la medesima operazione per le stazioni
377. ti i convogli in movimento e la possibilit di visualizzare informazioni geografiche quali i limiti amministrativi i centri urbanizzati i laghi 1 fiumi e dati riferiti ai convogli attraverso mappe in formato digitale in modo da poter effettuare anche analisi territoriali e la possibilit di poter seguire in tempo reale il percorso di un solo convoglio e la possibilit di eseguire automaticamente dei controlli in tempo reale su posizione e velocit dei treni in modo da garantire livelli di sicurezza pi elevati attualmente tali operazioni vengono effettuate manualmente e non sistematicamente dagli operatori del PCM e la possibilit di diffondere informazioni agli utenti in tempo reale Per questo il GIS presenta il quadro sinottico mappa schematica ma molto dettagliata della tratta Milano Cadorna Como Lago generalmente utilizzata da tutte le compagnie ferroviarie per monitorare la flotta di treni e due Mappe in formato digitale che rappresentano i limiti amministrativi comunali dalla Regione Lombardia le linee ferroviarie FS e FNM della regione la tratta Milano Cadorna Como Lago delle FNM le stazioni FS e FNM della Lombardia e le stazioni della tratta Milano Cadorna Como Lago delle FNM Le ragioni per cui abbiamo deciso di implementare il quadro sinottico sono principalmente tre e La possibilit di rappresentare in modo chiaro e comprensibile i dati di posizione dei convogli provenienti da ricevitori GPS relativame
378. to di passeggeri pendolari circa 42 milioni all anno nel 1997 con un traffico sull intera rete di circa 10 000 treni al mese Mazzatti 1998 Nelle figure 5 2 e 5 3 riportiamo 1 risultati di indagini statistiche sull et media del materiale rotabile e sui ritardi disponibili sul siti Internet delle FNM Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM s Trazione se Trainato Media Et media dei rotabili in anni 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1936 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Figura 5 2 Il grafico riporta l et media del materiale rotabile anno per anno a partire dal 1980 fino al 1996 T HENE VANTINI AM TRATTORE NNNNNEENARANNAREE 1980 1991 1982 1983 1984 1995 1906 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 E 2 Figura 5 3 Il grafico riporta il ritardo medio per treno e per chilometro anno per anno Capitolo 5 L attuale struttura informativa delle FNM I prossimi paragrafi trattano del sistema di distanziamento chiamato blocco automatico a correnti codificate dei sistemi di posizionamento e segnalamento dei treni e delle tecnologie che permettono la comunicazione tra il PCM e gli agenti di treno o di stazione 5 2 Il sistema di controllo dei treni sulla tratta Milano Como La tecnica della circolazione su rotaia si pone come obiettivo lo studio e la determinazione dei mezzi e delle norme atti a far s che tutti i treni ci
379. to risulta essere a una distanza inferiore rispetto all arco precedente dal punto GPS Alla fine dopo aver calcolato 512 distanze la funzione restituisce a visione globale i due nodi di inizio e fine del segmento pi vicino al punto GPS e il valore della distanza Il DFD Coordinate x y del punto GPS Matrice archi_nodi costruita nella procedura Private Sub Form_Load Segmento_Pi _Vicino Coordinate dei nodi che generano il segmento di linea pi vicino al punto GPS utilizzate dalla procedura puntoreale Appendice 3 Procedura Puntoreale La procedura Puntoreale viene chiamata dalla procedura Timer 1 per riportare sulla linea ferroviaria il punto GPS che cadr nel 95 dei casi in una porzione di area delimitata da una circonfrenza di raggio 10 m e con centro nel punto in cui si trova realmente il convoglio L algoritmo riporta le coordinate fornite dal GPS sulle rotaie Puntoreale riceve in entrata le coordinate del punto GPS visibili da tutte le procedure ma lette da file dalla procedura Timer1 e le coordinate dei nodi del segmento di ferrovia pi vicino al punto stesso calcolate dalla procedura Segmento Pi Vicino L algoritmo calcola il coefficiente angolare e intercetta della retta a passante per i due nodi quindi calcola il coefficiente angolare e l intercetta di una retta b perpendicolare alla a e passante per il punto GPS Il punto reale l intersezione delle due rette come mostrato in fi
380. tramite pannelli a messaggio variabile installati alle fermate E sottolineata e documentata l importanza dell uso dei sistemi di dead reckoning ad integrazione del GPS in ambiente urbano Shovic J 1999 Real time sensor data input in GIS based system atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI Le potenzialit dell uso integrato di software GIS e sensori dinamici vengono illustrate ed esemplificate mediante la realizzazione di un applicazione appositamente implementata sfruttando il motore di MapObjects in ambiente Visual C Appendice 4 Smuthny J 1996 Urban geographic System of rail transport using ArcInfo atti della Conferenza Europea Utenti ESRI L articolo descrive come usare un GIS per pianificare un sistema di linee tranviarie e ferroviarie in ambiente urbano Viene accennata anche la gestione dei dati riguardanti le infrastrutture accessorie ed i flussi di domanda offerta Sung Lee et altri 1999 A web based bus information system atti della Conferenza Internazionale Utenti ESRI L articolo descrive un sistema informativo per gli utenti diffuso sul Web negli USA Il sistema implementato con MapObject non fornisce solo gli orari degli autobus ma aluta anche l utente nella ricerca del mezzo giusto per il percorso da effettuare segnala le fermate ed esegue analisi di prossimit Thorlacius Per 1998 Time and Space Modeling of Public Transport Systems Using the New Features of the
381. ttiche o a radiofreugenza marker side transponders Il principio di funzionamento prevede che quando il mezzo passa in determinati punti dove sono installate le boe checkpoint a bordo si azzeri il conteggio dello spazio percorso che avviene tramite odometro e si invii il dato corretto alla centrale operativa figura 3 6 Le boe ad infrarossi prevedono che un sensore ottico di terra si attivi quando passa il mezzo dotato di bande catarifrangenti ed hanno l intuibile difetto di non funzionare se sono presenti ostacoli visivi tra veicolo ed apparato di terra Capitolo 3 Utilizzo dinamico dei GIS nei sistemi di trasporto figura 3 7 Le radioboe sono costituite da un ricevitore posizionato a terra e da un trasmettitore montato sul mezzo che si comunicano a frequenze molto elevate quando si trovano alla distanza appropriata figura 3 6 L ATM di Milano si dotata di un sistema che utilizza boe a microonde radio in banda UHF 421 Mhz sin dal 1988 I marker sono distribuiti lungo le linee circa ogni 2 Km e comunque in tutti i capolinea ed hanno un raggio di trasmissione di 100m La posizione corretta viene inviata via radio alla centrale di controllo insieme ai metri percorsi ed al tempo trascorso dall ultima trasmissione ogni qualvolta che questa chiama i mezzi tramite un processo automatico attualmente ogni 30 secondi In questo modo con l ausilio di un programma installato nel 1996 che fornisce la previsione dei tempi di percorre
382. u scattare un allarme sonoro e visivo che pu essere subito notificato ai conducenti 6 6 Sistema informativo per l utente Attualmente nelle stazioni di Milano Cadorna e di Bullona attivo un impianto automatico di informazioni al pubblico L impianto di Cadorna composto da tre cartelli riassuntivi posti nell atrio e da dieci cartelli indicatori posti in testa ad ogni binario L impianto di Bullona costituito da cartelli indicatori posti sopra la biglietteria e sulla pensilina e da impianto automatico di diffusione sonora per l emissione di annunci memorizzati digitalmente Sulla tratta Bovisa Saronno attivo un impianto 30 Capitolo 6 Progetto di un sistema AVL applicato alla linea ferroviaria FNM Milano Cadorna Como Lago automatico di informazione al pubblico costituito da monitor e da cartelli indicatori a palette posti sulle banchine Mazzetti 1998 In realt tutti questi sistemi informativi raramente riescono a riportare dati consistenti e utili ai passeggeri A parte in casi di forti rallentamenti dei convogli la centrale operativa non diffonde informazioni sui ritardi e in casi di guasto o di arresto del locomotore le informazioni sui tempi di attesa e sui motivi dell arresto del treno sono molto scarse In centrale operativa gli addetti realizzano che un treno in ritardo quando la sua posizione non corrisponde esattamente a quella indicata dal diagramma di traccia oraria Queste analisi non ve
383. uazione delle vie di accesso ai binari e dei posti di soccorso pubblico in caso di emergenza Un processo di digitalizzazione di queste foto aeree atto al loro inserimento come cartografia raster di sfondo nel GIS da noi realizzato contribuirebbe notevolmente ad uno sveltimento delle procedure di consultazione e di decisione dei provvedimenti del caso Ci a prescindere dalle funzioni di ricerca spaziale sviluppabili la sola consultazione da computer risulta comunque pi veloce dell individuazione del foglio cartaceo giusto all interno di grossi schedari Le figura 6 26 mostra la cartografia aerea utilizzata da Deutsche Bahn per l individuazione delle infrastrutture ferroviarie mentre le figure 6 27 e 6 28 mostrano la sovrapposizione di un ayer vettoriale ad ortofoto cos come avviene nel GIS delle compagnie ferroviarie SRC Slovenian Railway Company e FGC Ferrocarils de la Generalitat de Catalunya o gt F Figura 6 27 Sovrapposizione di layer vettoriali a cartografia aerea nel GIS della compagnia ferroviaria slovena SRC Cartografia vettoriale Per ovvi motivi di disponibilit economica non stato possibile effettuare una campagna di rilievo topografico della linea ferroviaria quindi si dovuto procedere a reperire la cartografia vettoriale esistente Le FNM non dispongono di nessun tipo di cartografia digitalizzata il che risulta logico dato che non fanno uso di sistemi informativi geografici Le mappe vettoriali uti
384. uipaggiati sin dalla nascita con sensori mentre altri ne sono 56 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario assolutamente privi e non predisposti La necessit di installare un sistema compatibile con tutti i tipi di veicoli attualmente in uso e con quelli futuri unitamente alle esigenze di configurabilit adattabilit modularit ed apertura del sistema condussero alla convinzione che un unico prodotto commerciale non poteva servire allo scopo Il sistema di monitoraggio delle condizioni delle locomotive LCMS Locomotive Condition Monitoring System venne quindi implementato ex novo pur facendo uso per le singole componenti di software commerciali in particolare quelli certificati dall AAR American Association of Railways Grazie ad una precisa strategia di CONRAIL il sistema realizzato basato su un architettura modulare in modo da poter installare componenti prodotte da diversi costruttori evitando quindi la dipendenza della compagnia da un unico fornitore I vantaggi derivanti da questo tipo di architettura sono comunque molteplici le prestazioni possono essere valutate sia in complesso sia per ogni singolo sottosistema sono garantite l espandibilit e la rinnovabilit del sistema e vengono evitati i costi di riscrittura dei maggiori codici L intero sistema visibile in figura 4 26 pu essere diviso in tre sottosistemi funzionali il computer di bord
385. ull equatore e distanziate ciascuna di 60 in longitudine Ci garantisce che da ogni punto della terra siano sempre visibili almeno quattro satelliti attivi Ogni satellite completa la propria orbita approssimativamente in 12 ore il che comporta che per un osservatore terrestre un satellite si ripresenti nello stesso punto della volta celeste dopo un periodo di circa 24 ore Capitolo 1 Il sistema di posizionamento satellitare EGMENTO SPAZIALE 21 satelliti in orbita SEGMENTO UTENTE civili e militari dotati di antenna e ricevitore SEGMENTO DI CONTROLLO 5 stazioni equispaziate lungo l equatore Figura 1 1 I tre segmenti che compongono il GPS I satelliti trasmettono un segnale elettromagnetico con continuit su due frequenze distinte Lj 1575 42MHz ed L 1227 6MHz Tali frequenze sono modulate attraverso il codice P Precision code e la frequenza L modulata anche attraverso il codice C A Coarse Aquisition code A questi due codici viene sovrapposto il messaggio di Navigazione NAV msg che contiene informazioni sullo stato del sistema e dati utili per le correzioni atmosferiche e per la previsione dell orbita Le principali funzioni del segmento spaziale sono trasmettere informazioni utili agli utenti attraverso l invio di segnali e ricevere e memorizzare le informazioni trasmesse dal segmento di controllo e eseguire manovre di correzione dell orbita e mantenere un segnale di tempo molto accurato
386. umento in grado di migliorare integrare e rendere pi trasparenti le informazioni legate alle infrastrutture aziendali ed ai parametri di erogazione del servizio che devono per legge essere trasmesse agli Enti Concedenti Faggioni Mastrangelo 1999 Un esempio di applicazione Presso il Dipartimento dei Trasporti della Facolt di Ingegneria dell Universit di Reggio Calabria si studiata e realizzata l applicazione dei GIS per la pianificazione del sistema di trasporto pubblico di Messina Il sistema realizzato con il motore GIS TransCad ha permesso la visualizzazione e l integrazione degli output di alcuni software di simulazione modellistica della domanda e dell offerta In occasione della redazione del Piano Urbano del Traffico ai sensi del Nuovo Codice della Strada DDL 285 92 stata dedicata una particolare attenzione alla riorganizzazione dei servizi di trasporto pubblico la citt ha attivato inoltre le procedure per la realizzazione di una linea tranviaria Alcune analisi sono state orientate alla valutazione della domanda di trasporto su mezzo pubblico in vista di un ipotetico riassetto del servizio che contempla l introduzione di una linea di tram estesa lungo un corridoio urbano di 5 km A questo proposito sono state effettuate delle simulazioni relative alle diverse ipotesi di scenario per consentire di valutare le ripartizioni dei flussi veicolari nei diversi casi La linea tranviaria progettata dovrebbe modific
387. un numero limitato di chiamate e i costi di trasmissione dei messaggi SMS sono attualmente abbastanza contenuti e destinati a diminuire nel tempo Alla centrale installato un numero di modem pari a quello dei treni dotati di ricevitore GPS ogni unit mobile comunica con un modem del centro di controllo In questo modo la comunicazione pu essere bidirezionale contrariamente a quanto avviene quando si utilizza un protocollo di polling che permette di risparmiare sulla componentistica ma comporta trasmissioni unidirezionali E stato realizzato da SRD ISP un apposito applicativo che riceve dati dai messaggi SMS e li converte in file leggibili dai calcolatori Al Centro di controllo le coordinate GPS fornite nel sistema WGS84 vengono convertite via software in coordinate UTM nel sistema Gauss Boaga per poter essere visualizzate sulla cartografia italiana Una volta convertite le coordinate vengono processate da un algoritmo di SNAP che ha il compito di riportare la posizione del treno data dal ricevitore GPS sulla linea ferroviaria e di individuare il punto chilometrico corrispondente KmP L algoritmo si basa sul calcolo della minima distanza tra il punto indicato dal ricevitore GPS e la linea ferroviaria e tiene conto dell impossibilit che il vettore spostamento del treno cambi verso tra un rilevamento ed un altro La direzione di marcia risulta sempre nota perch associata al ricevitore GPS ed ai codici identificativi dei convogli e
388. uso di coordinate Il formato raster permette di rappresentare con facilit Appendice 1 elementi discreti mentre quelli continui vengono generalmente rappresentati da dati in formato raster I sistemi informativi geografici nascono dall esigenza di avere potenti strumenti di raccolta ed elaborazione di informazioni che possano essere di aiuto a chi deve prendere decisioni L obiettivo di un GIS infatti quello di elaborare dati e fornire mappe rapporti e analisi statistiche per formare un supporto alle decisioni territoriali vedi figura 1 3 Data Graphics Database Hardware amp Software Products Maps Reports Statistics Decisions Figura 1 3 Schema semplificato GIS per il supporto alle decisioni In realt a seconda dell uso a cui viene destinato il GIS pu essere considerato un prodotto o un sistema Se si vuole visualizzare e riprodurre una mappa eseguire le funzioni tipiche dei GIS gestire una base di dati geografici allora per GIS si intende un prodotto un software oggi facilmente acquistabile con elevati standard di qualit Se si vuole supportare delle decisioni si acquista invece una soluzione composta da hardware software dati applicazioni specifiche servizi di formazione addestramento e manutenzione Appendice 1 In Italia per esempio enti pubblici e privati hanno realizzato sistemi di supporto alle decisioni per la gestione della viabilit e del traffico urbano Il Dip
389. veicoli su mappe digitali la compagnia KNOSOS digitalizz diversi livelli di cartografia forniti dall Istituto Cartografico Catalano 1 200000 1 100000 1 50000 ed 1 5000 Il tracciato della linea venne quindi reso in formato vettoriale utilizzando queste cartine i dati rilevati con la campagna topografica menzionata nel paragrafo antecedente e quelli forniti dalla compagnia ferroviaria stessa 28 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario KNOSOS S L ione fe lt a dii PA i ge poligon indu SIN PTIC MANRESA SURIA SALLENT Unitat de Tren 254 01 Figura 4 15 Schermata del programma MicroNav Cartina raster 1 50000 e sinottico a maggior dettaglio di zoom con treni in movimento Per posizionare i treni sulle mappe una volta che il pacchetto di dati proveniente dal polling giunge al CTC MicroNav effettua una serie di conversioni di coordinate tra diversi sistemi di riferimento dal sistema WGS 84 World Geodetic System of 1984 usato dal GPS si passa al grigliato UTM Universal Transverse Mercator in particolare all ED50 proiezione cartografica utilizzata per la cartografia di sfondo infine al sistema di riferimento sullo schermo in pixel 29 Capitolo 4 Analisi comparativa di cinque applicazioni delle tecnologie GPS e GIS in campo ferroviario Della rappresentazione mediante quadro sinottico si
390. versato da un tratto di binari consente di visualizzare graficamente i confini amministrativi ed i nomi dei comuni attraversati da un arco di ferrovia selezionato con il mouse La selezione dell arco avviene cliccando su un segmento qualsiasi della rete ferroviaria lombarda In seguito a questa operazione sulla mappa vengono evidenziati i limiti amministrativi del gruppo di comuni attraversato dal tratto selezionato tale area lampeggia tre volte e compaiono le etichette con i rispettivi nomi e Il quarto bottone permette di selezionare un area sulla mappa 1 per visualizzarla ingrandita sulla mappa 2 Infotreno 1 0 FNM AYL Control Center I O x Rogle si re a ea SI 2 c lt gl lt Nome Stazioni Cerca Comune X Cerca Stazione KMP Colleziona dati GPS Traccia Oraria Vai a KMP Segui treno Treno Visualizzato Codice codice Ritardo Ritado XGPS x Velocit velKm h KmP KmP YGPS Y 350408 4 AA b AGA g A8 48 404040404 bb 2 3 8 S 58 d zog S 5s s 335 26 84 s z 8 ea in 8 88 Mappa di SX Posizione mouse X OUT Y OUT 12 41 PM MaopadiDX Posizione mouse X OUT Y OUT 4 Figura 2 1 Schermata iniziale dell interfaccia GIS Infotreno 1 0 Appendice 2 A lato di questo primo gruppo posto il bottone che consente di stampare la porzione di mappa attualmente visualizzata Il secondo gruppo di bottoni determina azioni immediate cio
391. vi un altro radiomodem che tramite un processo di comunicazione detto polling riceve ciclicamente i pacchetti di dati provenienti dalle varie unit circolanti Queste informazioni costituiscono gli input del programma di gestione flotte che visualizza la posizione dei veicoli su cartografia digitale e amministra le comunicazioni veicolo centrale Tuttavia esistono molte variazioni nelle componenti dell architettura funzionale base indicata in figura 3 1 che vanno discusse per capire a fondo le problematiche e le potenzialit di un AVL Centrale di Controllo flotta Sistema di posizionamento in tempo reale GPS boe cellulare odometro inerziale n EE g gP Lan RE di SF Stazione Base 1 j N A Interfaccia Avs K La Sela lt h Rete di comunicazione mobile GSM Radio Internet WAP Satelliti OrbComm InMarSat Geocomm Sistema Informativo all utenza Figura 3 1 Componenti di un Sistema di Localizzazione Automatica dei Veicoli Sistema informativo di bordo La componente principale il sistema di posizionamento montato su ciascun veicolo le tendenze attuali sono quelle di integrare tre diversi metodi al fine di raggiungere una precisione dell ordine metrico anche in ambiente urbano e ricevitore GPS con correzione differenziale in grado di raggiungere elevate precisioni di posizionamento dipendenti dal modello in ambienti extraurbani I costi ridotti sotto il milione di lire
392. za tutti i passaggi a livello attraversati da una data strada statale allora si crea una relazione tra database di layer differenti Appendice 1 Visualizza il comune a cui appartiene il tratto di ferrovia segnalato con il cursore ecc Le funzioni di query permettono di ordinare i dati esplicitando le relazioni che devono intercorrere tra essi ed i vincoli che devono soddisfare e permettono di visualizzare velocemente in forme grafica e alfanumerica informazioni utili alle specifiche applicazioni I database vengono interrogati automaticamente senza che l utente debba consultarli personalmente Esistono poi operatori tridimensionali che consentono di generare superfici tridimensionali di effettuare profili morfologici di determinare la visibilit tre due punti di calcolare l insolazione di terreni ecc 1 2 2 Funzionalit di rete Le funzioni per la gestione ed analisi delle reti a grafo lavorano su una struttura dati topologica di tipo lineare La struttura lineare rappresentata da un insieme di linee e punti che nel caso specifico vengono detti archi e nodi I sistemi di reti costituiscono una importantissima infrastruttura del mondo di oggi saperli gestire ed analizzare diventato essenziale basti pensare alle reti di distribuzione di acqua gas alle reti elettriche e telefoniche alla gestione dei trasporti La forma la capacit e l efficienza delle reti hanno un impatto non trascurabile sullo standard di v
393. zato per la gestione manutenzione del patrimonio stradale aaa 11 2 3 2 Costruzione delle fasce di rispetto vsrrrrrrrrrrrrerrrrce rese re serre sesnee rese eeeeseeezecene 19 2 4 Il GIS per la conoscenza del rapporto mobilit territorio 23 Indice 2 5 Supporto alla modellizzazione e pianificazione dei sistemi di trasporto pubblico sare 26 2 5 1 La rappresentazione delle caratteristiche dell offerta e della domanda di trasporto pubblico sul territorio errrrrrerrrreerrsreerisiorres series eee ris eee reseeereneeezeceneeo 27 2 5 2 Miglioramento del servizio di trasporto pubblico attraverso pianificazione e programmazione del sistema rs0rrrrerrreririeriserereererenie se rese scene neseeee re neceeneceneone 29 2 6 La situazione italiana ii 32 2 7 I Sistemi Informativi Geografici e le FerroVvie vssrrrrrrerrereceeee 34 2 7 1 Campi di applicazione anna ei 39 2 8 Conclusioni 45 3 INTEGRAZIONE DI GPS E GIS PER I SISTEMI DI LOCALIZZAZIONE AUTOMATICA DEI VEICOLI AVL 3 1 GIS pertsistemiAVL aaa 2 3 2 Gestione di Hotel 3 3 2 1 La Navigazione Assistita isla 15 3 2 2 Flotte di veicoli per il pronto intervento e l emergenza ssssssssssssscsssoossoos 18 3 2 3 Campi di applicazione sicilia 21 3 3 AVL e Aziende di Trasporto Pubblico sseoesooeossooessoosessesesooesssoe 23 3 3 1 Sistemi informativi per PUtenZa sssssssessesssossosssossoossessoesoossossoseeoesoss
394. zio Appendice 3 Procedura Public Sub KMP_XY_ treni Questa procedura chiamata dalla procedura Interpola permette di calcolare le coordinate X Y di un punto di cui noto il chilometro progressivo La procedura riceve dalla Interpola il chilometro progressivo fittizio kmpi e calcola le rispettive coordinate Xi Yi L algoritmo cerca nella matrice archi nodi attraverso un confronto tra i chilometri progressivi i due nodi tra cui risulta compreso il punto Quindi calcola seno e coseno della retta passante per i due nodi e poi attraverso l applicazione dellle propriet trigonometriche calcola la Xi e Yi corrispondenti Il DFD Prende dalla procedura interpola il chilometro progressivo riferito ad un treno Prende la matrice archi_nodi Public Sub KMP_XY_ treni Restituisce le coordinate fittizie del treno Xi Yi Appendice 3 Procedura Segmento_pi _vicino La procedura Segmento pi vicino trova il segmento di ferrovia a distanza minima dal punto GPS La distanza corrisponde alla lunghezza del segmento che congiunge il punto GPS con il punto medio dell arco di ferrovia In entrata riceve dalla procedura Privat Sub Form Load la matrice archi nodi nella quale sono memorizzati tutti i 513 nodi che generano la linea ferroviaria e dalla procedura Timer 1 le coordinate x y del punto GPS L algoritmo calcola la distanza tra il punto GPS e ogni arco della linea A ogni passo memorizza i nodi del segmento se ques
395. zioni L elenco stato caricato da un altra procedura in una finestra chiamata Combol L utente pu selezionarne una e automaticamente l algoritmo della procedura cerca nel databese corrispondente il punto la cui denominazione coincide con il nome c selezionato dall utente Quindi l algoritmo ridisegna la mappa zoommando sulla stazione e fa lampeggiare 5 volte la stazione Il DFD Stringa che identifica la stazione Dal Database del Layer Stazio_fn_mi_col prende le coordinate del punto che identifica la stazione Prende Combo 1 Private Sub Combo1_KeyPress Le coordinate della stazione 17 Appendice 3 Procedura Private Sub Combo2_KeyPress KeyAscii As Integer Questa procedura permette all utente di ricercare e visualizzare sulla mappa 1 un comune della Lombardia Sullo schermo compare una finestra Cerca Comune che se selezionata mostra in un men a tendina l elenco dei comuni in ordine alfabetico caricato nelle finestra Combo2 L utente pu selezionare uno e l algoritmo della procedura cerca all interno del database del layer dei limiti amministrativi della Lombardia quello con uguale denominazione Quindi l algoritmo effettua uno zoom sul comune ridisegna la mappa centrata sul comune stesso e lo fa lampeggiare 5 volte Il DFD Stringa della Dal database del Layer prov_lomb prende le forma e posizione del comune selezionato de

POLITECNICO DI MILANO

Contents

Download Pdf Manuals

Related Search

Related Contents