12:46 Pagina 1 2006 Economia Ingegneria|Ambiente Mezzogiorno [ Argomenti ] 8 2006 26-07-2006 [ Argomenti ] 8 COVER 21-06-06 II DI COP. 21-06-06 26-07-2006 12:46 Pagina 1 Comitato Scientifico Coordinamento Prof. Ing. Dario Lo Bosco Vice Preside della Facoltà di Ingegneria nell’Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria Prof. Attilio Celant Preside della Facoltà di Economia dell’Università “La Sapienza” di Roma Prof. Ing. Salvatore Di Mino Delegato della Società Italiana Infrastrutture Viarie Prof. Avv. Serafino Gatti Ordinario di Diritto Commerciale nella Facoltà di Diritto Privato e Comunitario dell’Università “La Sapienza” di Roma Prof. Marius Stoka Ordinario nel Dipartimento di Matematica dell’Università di Torino 26-07-2006 12:47 Pagina 1 [ Argomenti ] 8 2006 SOMMARIO 13-07-06 SOMMARIO 13-07-06 26-07-2006 16:54 Pagina 2 Sommario Quadrimestrale di RFI – RETE FERROVIARIA ITALIANA Anno 4 - n. 8 - giugno 2006 Direttore Responsabile Ida D’Antonio Direttore Scientifico Dario Lo Bosco Responsabile Tecnico Giuseppe Sciumè Coordinamento Redazionale Pietro Stramba-Badiale Segretaria di redazione Maria Grazia Occhipinti Progetto grafico, impaginazione e stampa Ideal Comunicazione srl Via Colli 24 - 10129 Torino Foto e illustrazioni Fototeca Ferrovie dello Stato SpA Redazione Piazza della Croce Rossa, 1 00161 Roma Telefono: 06.44104402 Fax: 06.44103726 [email protected] www.rfi.it Registrazione Tribunale di Roma n. 421/2003 del 3 Ottobre 2003 Le opinioni espresse negli articoli impegnano unicamente le responsabilità dei rispettivi autori. Scritti, fotografie e disegni inviati non vengono restituiti. La riproduzione degli articoli deve essere autorizzata dalla Direzione Editoriale • L’impatto finanziario delle scelte tecniche: modelli scientifici a supporto delle decisioni Dario Lo Bosco 4 Focus | Economia • Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro: modellistica dell’incidenza sui costi e proposte d’ottimizzazione Filippo Giammaria Praticò • Il contributo del Quadro comunitario di sostegno 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno Giovanni Amico, Lara Fricano, Salvatore Tosi • Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale: il caso del trasporto merci e quello di una joint venture tra impianti industriali Vincenzo Soprano 7 35 51 Ambiente | Diritto | Economia | Ingegneria • Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria Giulio Burchi, Federica Foiadelli, Dario Zaninelli 61 Ambiente | Diritto | Economia | Ingegneria • Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti e suggerimenti per una corretta valutazione del potenziale inquinante Mauro Pucci, Massimo T. Petri, Carlo Gerra, Anna M. Marabini, Paolo Plescia, Maria A. Tocino, Giuseppe Paoloni • Gestione e recupero dei materiali di scavo dei cantieri sulla tratta comune italo-francese St-Jean-de-Maurienne-Bruzolo dell’Alta velocità Torino-Lione Paolo Comastri 75 103 Mezzogiorno • La linea Palermo-Trapani: la nuova stazione di Mazara del Vallo Filippo Palazzo, Ferdinando Verace 109 Chiuso in tipografia il 30 giugno 2006 3 EDITORIALE 25-07-06 26-07-2006 12:48 Pagina 4 [ Argomenti ] 8 EDITORIALE L’impatto finanziario delle scelte tecniche: modelli scientifici a supporto delle decisioni DARIO LO BOSCO - direttore scientifico 4 in massima sicurezza i propri convogli. Di note- che di questo numero di Argomenti offrono vole interesse è poi l’analisi, presente nel Focus numerosi spunti d’interesse. La rubrica di questo numero della rivista, sull’effettivo peso Ingegneria presenta un modello – validato con del Quadro comunitario di sviluppo 2000-2006 dati sperimentali – di valutazione in termini sto- per le regioni Obiettivo 1, che per l’Italia coinci- castici delle armoniche di tensione e corrente dono con quelle del Mezzogiorno e Isole, che ha presenti sulla linea di contatto d’una tratta ferro- lo scopo di colmare l’ormai annoso ritardo delle viaria. Il tema è oggi di grande rilevanza, soprat- uanto incide sui programmi di gestione Q il Focus di questo numero di Argomenti. Nelle aree più svantaggiate e meno ricche d’infrastrut- tutto con l’introduzione dell’alimentazione a cor- dell’esercizio dell’infrastruttura ferro- pagine che seguono viene proposto un puntuale ture dell’Unione Europea. Un programma dota- rente alternata sulle linee ad alta velocità/alta viaria (qualità e affidabilità del servizio, approccio alle problematiche appena delineate e to, per le regioni italiane interessate, di circa 20 capacità, per una corretta valutazione della por- terotecnologia ferroviaria ecc.) un certo carico di vengono avanzate apposite proposte metodolo- miliardi di euro tra finanziamenti pubblici e priva- tata dei disturbi che si possono riverberare sia traffico di convogli su una determinata linea? giche il cui sviluppo potrà avere, a breve e medio ti e che sta evidenziando alcuni notevoli migliora- sulle linee tradizionali a corrente continua sia su È, di conseguenza, possibile per il gestore di termine, un impatto significativo per disegnare menti per il Mezzogiorno, come per esempio altri sistemi tecnologici situati nei pressi delle rete ottimizzare dal punto di vista economico i sempre più in modo efficace il futuro stesso della un progressivo riequilibrio – in controtendenza linee ferroviarie. La rubrica Ambiente si concen- processi e le tariffe di concessione di transito rete infrastrutturale italiana, soprattutto alla luce rispetto all’Italia nel suo complesso – nel tra, poi, sull’analisi dei possibili contenuti di sulla sua infrastruttura a rotabili di proprietà di del progressivo, inarrestabile processo d’inte- trasporto merci fra strada e ferrovia, con eviden- sostanze inquinanti nel pietrisco delle massiccia- terzi? In che misura le politiche comunitarie di grazione delle reti ferroviarie a livello continenta- ti benefici per l’ecosistema. L’analisi dei diversi te in talune aree del paese, al fine di valutarne sostegno alle regioni svantaggiate stanno effetti- le e dell’integrazione/concorrenza con le altre indicatori segnala però che questo grande sfor- correttamente la qualità a fine vita, determinando vamente favorendo la logistica integrata e il pro- modalità di trasporto di persone e merci. Lo stu- zo comunitario, più che suscitarlo, ha assecon- così il grado d’effettiva pericolosità di tali mate- cesso di riequilibrio modale (per le diverse com- dio che viene proposto in apertura di questo dato un trend già in atto prima dell’intervento, e riali e, quindi, smaltirli nel rispetto delle norme ita- ponenti di trasporto terrestre, marittimo e aereo) fascicolo offre un’analisi attenta e particolareg- che alcuni aspetti relativi alla qualità del servizio liane e comunitarie in materia. Nella stessa sezio- nelle regioni del nostro Mezzogiorno? E, ancora, giata dei numerosi e complessi parametri da presentano un andamento ancora negativo cui è ne è poi presente una panoramica sulle proble- quali strumenti e metodologie adeguate abbiamo prendere in considerazione per l’elaborazione urgente offrire delle risposte efficaci e concrete, matiche connesse all’utilizzo e allo smaltimento oggi a disposizione per supportare e validare d’un modello che consenta di formulare una onde migliorare competitività ed efficienza di dei materiali di scavo della costruenda linea scientificamente delicate decisioni, anche in pre- valutazione finanziaria attendibile basandosi su questa macroarea rispetto all’intera area euro. AV/AC Torino-Lione e sugli eventuali rischi lega- senza di situazioni di conflitto di mercato quali dati e metodologie strettamente pertinenti alla Completa il Focus di questo numero la presen- ti a un’ipotetica presenza d’amianto o di sostan- vengono profilandosi sempre più spesso, nello risoluzione scientifica del problema. Gli elementi tazione, attraverso due esempi concreti, dell’uti- ze radioattive nei tratti interessati dallo scavo in scenario sempre più strettamente interconnesso che concorrono a determinare il quadro com- lizzo della Teoria dei giochi per individuare la stra- territorio italiano. Chiude il fascicolo, come di del mercato europeo e delle sue reti? È dedica- plessivo sono molteplici e di diversa entità e tegia migliore da seguire nella competizione di consueto, la rubrica Mezzogiorno, che questa to alla ricerca e all’analisi – tramite strumenti natura. È dall’interazione di tutti questi fattori che mercato attraverso l’individuazione dei punti d’e- volta presenta il programma di ristrutturazione e innovativi di particolare rigore scientifico – dei si determinano, ad esempio, il grado e la veloci- quilibrio all’interno di scenari in cui agiscono, in qualificazione della stazione di Mazara del Vallo, pesi e degli impatti economici delle scelte strate- tà d’usura dell’infrastruttura, ed è a partire da cooperazione o in concorrenza fra loro, due o storico scalo sulla linea Palermo-Trapani, nel- giche, anche di carattere in apparenza solo tec- questi dati che si può arrivare a calcolare corret- più competitors interessati ad acquisire i mede- l’ambito dell’ormai consolidato progetto PEGA- nico o tecnologico o, all’opposto, a prevalente tamente il costo minimo che bisogna far pagare simi segmenti di mercato, soprattutto a livello SUS di valorizzazione delle 101 stazioni del Sud valenza programmatica o pianificatoria di settore, a chi intende utilizzare la rete per farvi transitare transnazionale o internazionale. Anche le rubri- avviato da RFI. 5 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 6 Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro: modellistica dell’incidenza sui costi e proposte d’ottimizzazione 1. POSIZIONE Focus Economia Qual è il peso finanziario dei parametri strutturali di reti e rotabili? La creazione di appositi modelli consente di razionalizzare gli investimenti e limitare le diseconomie, ottimizzando la concessione di transito a rotabili di diversa proprietà rispetto alla rete infrastrutturale. A livello europeo, la tendenza al riequilibrio modale è stata solo parzialmente influenzata dalle politiche comunitarie di sostegno alle regioni svantaggiate. L’applicazione pratica della Teoria dei giochi a supporto delle decisioni aziendali in contesti competitivi FILIPPO GIAMMARIA PRATICÒ associato d’Infrastrutture ferroviarie nella facoltà d’Ingegneria dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria DEL PROBLEMA I parametri infrastrutturali (come stato del binario ecc.) e quelli del materiale rotabile (tonnellaggio e velocità di marcia in primis) influiscono sul processo di deterioramento dell’infrastruttura ferroviaria e sui conseguenti oneri finanziari. Il rilievo del problema posto può risultare cospicuo specie qualora si consideri l’opportunità d’ottimizzare le potenzialità del trasporto su ferro su una data linea (nei limiti dei franchi strutturali consentiti dall’esistente infrastruttura – armamento, corpo dei rilevato –, manufatti ecc.), operando solo sulla modifica del dato materiale rotabile-spettro di carico [ORE 82; ORE 86; ORE 87; ESV 01; CVA 03;TFI 03;TIE 04;TBA 04;TSQ 04]. Ne consegue che, in tale ottica, al fine d’affrontare il problema della modellizzazione del decadimento di vita utile connesso all’azione d’un dato rotabile su una data linea, risulta preliminarmente necessario acquisire adeguate informazioni in merito ai due sistemi a contatto e alle relative tecniche di modellizzazione. Il presente lavoro è, così, articolato in una prima sezione dedicata ai parametri infrastrutturali (capitolo 2), una seconda ai parametri veicolari (capitolo 3) e una terza alla relativa interazione (capitolo 4). Successivamente sono analizzati alcuni dei principali modelli di funzione di costo (capitolo 5). Da ultimo è proposta una tecnica innovativa per la valutazione della funzione di costo, stimata nei termini del decadimento della vita utile conseguente al passaggio del dato rotabile (capitolo 6). 7 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 8 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia 2. PARAMETRI INFRASTRUTTURALI Come sopra specificato, l’infrastruttura (corpo del rilevato, ballast/piastra, armamento ecc., tabelle da 1 a 4) influisce sui costi iniziali che il proprietario della linea deve sostenere, nonché sulle prestazioni attese tanto in senso stretto (caratteristiche meccaniche tradizionali) quanto in senso esteso (prestazioni tendenzialmente “innovative”: smorzamento vibrazioni, attenuazione della generazione acustica ecc.). Nel prosieguo, allora, al fine di meglio delineare il quadro delle potenzialità di sistema, sulla base della letteratura internazionale in argomento, è presentata una sintetica rassegna (tabelle 1, 2, 3, 4). Tutti gli elementi della sovrastruttura ferroviaria esaminati sono accompagnati da una breve descrizione, nonché dal riferimento bibliografico o sito Internet di pertinenza. Si sottolinea che le tabelle non possono avere caratteri d’esaustività e che la tecnica di raggruppamento è puramente convenzionale; importanti ed efficaci tipologie di prodotti potrebbero, inoltre, non essere presenti. Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... S10 Sonneville LVT – Simile al sistema Stedef: le traverse bi-blocco sono “immerse” completamente in un involucro in gomma ([ESV 99] – www.sonneville.com) S11 Walo – Armamento su piastra con traverse bi-blocco disposte su un dispositivo speciale (slipform paver) ([ESV 99]) S12 Edilon – Con traverse bi-blocco e procedimento realizzativo dall’alto in basso ([ESV 99]) S13 IPA – Armamento su lastra in ca simile al modello Shinkansen ([ESV 99]) S14 ÖBB-Porr – Sovrastruttura senza ballast con traverse monoblocco incastrate in una piastra in ca e rivestite di caucciù ([ESV 99] - www.porr.at) S15 Modurail – Armamento con traverse in cap collocate, attraverso un supporto elastico, su una piastra in ca ([ESV 99]) S16 ERS – Armamento su piastra con rotaie incastrate/immerse in supporto continuo ([ESV 99; BOS 99; MAR 00; MEL 03]) S17 Deck Track – Sovrastruttura “rigida” in ca con binario incastrato in supporto continuo ([ESV 99; BOS 00]) S5 S3 S10 S16 Tabella 1 – Tipologie di sovrastrutture per linee ferroviarie S1 Tradizionale – Sovrastruttura con armamento su massicciata ([TES 99]) S2 Shinkansen tipo A – Armamento su piastra senza particolari dispositivi antivibranti ([PAN 99; AND 93]) S3 Shinkansen tipo VA – Armamento su piastra con dispositivi antivibranti ([AND 93]) S4 Rheda – Fondazione a forma di “vasca” in ca su cui sono sistemate le traverse in ca solidali a una griglia in tondini ([PAN 99]) S5 Rheda 2000 – Armamento su piastra con binario su traverse bi-blocco senza vascone di fondazione ([BAC 01]) S6 Züblin – Armamento su lastra in ca e traverse bi-blocco con elementi fonoassorbenti inseriti ([PAN 99]) S7 BTD – Sovrastruttura con piastra in ca e briglia elastica che funge da collegamento fra traversa e fondazione ([PAN 99]) S8 FFYS – Armamento con traversine in acciaio a forma di “Y” appoggiate su un manto di conglomerato bituminoso ([PAN 99; OGI 01]) S9 S17 Stedef – Lastra di fondazione in ca su cui poggiano traverse bi-blocco avvolte parzialmente da un rivestimento di caucciù ([PAN 99]) 8 9 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 10 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Tabella 2 – Tipologie di sovrastrutture per linee tranviarie e metropolitane Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... Tabella 3 – Componenti principali della sovrastruttura ferroviaria S18 Milano massivo – Sovrastruttura per linee metropolitane con armamento a massa flottante costituito da piastre (“masconi”) in ca su supporti discreti ([ACQ 00]) C1 Geogriglie/geocompositi – Elementi innovativi usati per la stabilizzazione di sottofondi e rilevati ferroviari con scarsa portanza ([MON 02]) S19 Metropolitana Milanese standard – Sovrastruttura per tranvie con fondazione in cls, platea in ca e rotaie a gola ([ACQ 00]) C2 Massicciata (ballast) – Strato composto da pietrisco (usualmente 30/60 cm, adeguata Los Angeles e adeguato indice di forma ([TES 99; PIT 93; RAI 98]) S20 MM antivibrante – Sovrastruttura per tranvie simile alla soluzione standard, con tappetino sottopiastra in poliuretano cellulare ([ACQ 00]) C3 Sub-ballast – Strato in misto cementato (o conglomerato bituminoso) posto tra la piattaforma e il ballast con funzioni di “scudatura” ([TES 99]) S21 MM a massa flottante – Sovrastruttura per tranvie simile alla soluzione standard, con materassini in poliuretano cellulare posti sul fondo e lateralmente alla platea in ca ([ACQ 00]) C4 Lastra – Elemento in ca che sostituisce il ballast nelle sovrastrutture non tradizionali; il funzionamento meccanico è da “piastra” ([MUL 93; AND 93; EIS 95]) TRAVERSE S19 T1 Monoblocco – Classico elemento di supporto (in ca o cap) della rotaia, posto su ballast o piastra ([TES 99; FIO 97]) T2 Bi-blocco – Due blocchi in ca collegati tramite un tirante in acciaio o cap ([PRO 01]) T3/S8 A forma di Y – Composta da due elementi in acciaio a forma di S che, uniti, le conferiscono la caratteristica sagoma a Y ([OGI 01]) T2 S20 S21 10 T3/S8 ATTACCHI A1 Diretto – Sistema in cui la rotaia è direttamente connessa alla traversa ([TES 99]) A2 Indiretto – Sistema in cui la rotaia è connessa a una piastra d’appoggio, a sua volta ancorata alla traversa ([TES 99]) A3 Pandrol a semplice stadio – Tipologia d’attacco diretto ([FRA 00]) A4 Pandrol fastclip FC – Sistema d’attacco diretto pre-assemblato (www.pandrol.com) A5 Pandrol fastclip FD – Semplificazione del sistema FC per linee a bassa velocità (www.pandrol.com) A6 Pandrol e-plus – Attacco diretto che comprende due elementi isolanti (www.pandrol.com) A7 Pandrol gaugelock – Sistema semplice d’attacco diretto (www.pandrol.com) A8 Caneclip – Attacco diretto a sagoma ribassata per rotaie di piccola sezione (www.pandrol.com) A9 Mineclip – Sistema per binari minerari ad attacco diretto con tappetino (www.pandrol.com) A10 Safelok – Sistema d’attacco diretto per linee a traffico pesante (www.pandrol.com) A11 Pandrol “e” clip e PR clip – Le serie “e” clip e PR clip consistono in attacchi elastici diretti semplici (www.pandrol.com) A12 Pandrol single fastclip (SFC) – Sistema pre-assemblato ad attacco singolo (diretto) (www.pandrol.com) A13 Pandrol double fastclip (DFC) – Attacco indiretto che include due set di componenti Fastclip per l’ancoraggio della rotaia e della piastra (www.pandrol.com) A14 Pandrol VIPA – Sistema d’attacco indiretto pre-assemblato con tappetini antivibranti (www.pandrol.com) 11 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 12 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia A15 Pandrol vanguard – Attacco indiretto che blocca la rotaia dall’anima lasciando la base (“suola”) sospesa (www.pandrol.com) A16 Vossloh 1403 – Sistema d’attacco indiretto con doppi morsetti per ogni lato (rotaia-piastra+piastra-supporto) (www.vossloh.de) A17 Vossloh W14 – Attacco diretto con elementi elastici sottorotaia e morsetti ad aderenza del tipo Skl 14 per supporti in ca (www.vossloh.de) A18 Vossloh KS – Attacco munito di morsetti Skl 12 ideato per l’installazione su piastre nervate (www.vossloh.de) A19 Vossloh 300 – Sistema d’attacco provvisto di morsetti Skl 15 ed elementi elastici di ripartizione dei carichi (www.vossloh.de) A20 Vossloh 336 – Sistema d’attacco indiretto con fermagli del tipo Skl 12 (www.vossloh.de) A21 Vossloh DFF 14 – Sistema d’attacco a elevata elasticità verticale munito di morsetti Skl 14, per supporti in ca (www.vossloh.de) Vossloh DFF 300 – Attacco indiretto ideato per sovrastrutture con lastra in ca, provvisto di fermagli Skl 15; funge da singolo punto d’appoggio per la rotaia (www.vossloh.de) A22 A23 Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... GIUNZIONI DI ROTAIE E ALTRI ACCESSORI G1 Sospeso – Giunzione non poggiante sulla traversa ([TES 99]) G2 Non sospeso – Giunzione poggiante sulla traversa ([TES 99]) G3 Giunto Pandrol – Barra di giunzione in soluzione elettricamente “isolante” (www.pandrol.com) AA1 Regolatori Pandrol – Sistema di regolazione pre-assemblato, che provvede alla sistemazione verticale e laterale dell’alloggiamento della rotaia (www.pandrol.com) AA2 Piastra di base Pandrol – Piastra di base in acciaio, da abbinare a differenti attacchi elastici, per la posa indiretta della rotaia (www.pandrol.com) R2 R3 G3 AA1 AA2 Tipo Milano – Attacco elastico indiretto con tappetini sottopiastra e sottorotaia ([RON 00]) Tabella 4 – Dispositivi per l’attenuazione di rumori e vibrazioni A3 A18 A4 A8 A19 A20 A15 A22 ROTAIE R1 UNI 60 – Modello unificato dal peso di 60 kg/m ([TES 99]) R2 UIC 54 – Profilo standard francese dal peso di 54 kg/m utilizzato nel sistema d’armamento ERS ([MAR 00]) R3 SA 42 – Profilo sperimentale per sistemi d’armamento ERS dal peso di 42 kg/m ([BOS 99])) 12 TAPPETINI E RIVESTIMENTI T/R1 Pandrol – Tappetino elastico in gomma naturale per linee ferroviarie a elevato traffico (www.pandrol.com) T/R2 Pandrol HDPE – Tappetino sottorotaia in polietilene ad alta densità per uso “universale” (www.pandrol.com) T/R3 Pandrol “sinusoidale” – Stuoino ottenuto dalla mescola di poliuretano termoplastico e altri polimeri. La forma della sua sezione trasversale ricorda l’andamento d’una sinusoide (www.pandrol.com) T/R4 Rex – Rivestimenti in gomma per traverse bi-blocco (www.rex.ch) T/R5 ALH serie 6 – Rivestimento in poliuretano per rotaie a gola destinate a metropolitane leggere e tranvie (www.hyperlast.com) T/R6 Saargummi – Tappetini in gomma sottorotaia e sottopiastra, a struttura cellulare chiusa (www.saargummi.de) T/R7 Fabreeka – Tappetini elastici sottorotaia a struttura multistrato composta essenzialmente da butadiene acrilonitrile (www.fabreeka.com) T/R8 Gantrex MK6 – Tappetino sottorotaia per supporti continui formato da un elastomero sintetico con superficie scanalata (www.gantrex.com) T/R8 Gantrex MK2 – Tappetino sottorotaia per supporti discontinui (www.gantrex.com) T/R9 Getzner – Tappetini realizzati in Sylomer e Sylodyn da inserire sotto rotaie, piastre, traverse e supporti continui (www.getzner.at/werkstoffe) T/R10 RockDelta – “Stuoini” (composti da lana di pietra) per l’isolamento della sovrastruttura (www.rockdelta.com) 13 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 14 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia ALTRI SISTEMI AMMORTIZZANTI AS1 Schrey & Veit GmbH Vincon-Amsa – Elemento in acciaio montato sulla rotaia con elemento smorzante collegato all’anima (www.sundv.de) AS2 Gerb – Sistemi d’ammortizzatori a molle per l’isolamento della sovrastruttura (www.gerb.com) AS3 Vossloh – Sistema d’attenuazione del rumore applicato al gambo della rotaia, con struttura a sandwich formata da uno strato a elevato potere d’assorbimento più uno strato laminato di protezione (www.vossloh.de) T/RA T/R5 T/R9 AS1 T/R6 T/R7 AS2 AS3 ciato, nei termini che seguono, a un dato tracciato percorso da un dato materiale rotabile); d) velocità massima d’orario (in pratica, le velocità di rango risultanti dopo eventuali riduzioni [ANT 93]). Come sopra specificato, sussiste la riferibilità dei veicoli ferroviari a un dato rango d’appartenenza; a ciascun rango corrispondono specifici vincoli in termini di cinematica (limitazione superiore e relazione tra velocità di rango e velocità di tracciato), contraccolpo (limitazione superiore), velocità di rotazione (limitazione superiore) e pendenza longitudinale del raccordo parabolico (relazione velocità-pendenza). Una sintesi è riportata in tabella 5. Tabella 5 – Rotabili suddivisi per rango di velocità e vincoli da rispettare RANGO P (**) 3. PARAMETRI (ROTABILE) DI CARICO E VELOCITÀ Il decadimento delle proprietà meccaniche e funzionali dell’armamento e della sovrastruttura è funzione delle caratteristiche delle azioni di carico (spettro, intensità, frequenza). La logica di standardizzazione cinematica in ambito ferroviario s’incentra su più definizioni di velocità: a) velocità limite in curva (quella velocità che determina un’accelerazione non compensata (Anc) di 0,6 m/s2, con una sopraelevazione (reale o ipotizzata) di 160 mm [ANT 93], ove V2 Anc = gh - 3,62R S (ove V è la velocità, misurata in km/h; R è il raggio di curvatura, in m; g è l’accelerazione di gravità, in m/s2; h è la sopraelevazione della rotaia esterna in curva, misurata in mm; S è la distanza d’appoggio delle ruote); ponendo h = 160 mm e Anc = 0,6 m/s2, si ricava la velocità limite Vl=4,62•√R ; b) velocità del tracciato (Vt, velocità limite della curva di raggio minore); c) velocità di rango (concetto asso- 14 Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... C ROTABILI VINCOLI La velocità massima cui possono circolare i rotabili appartenenti a questo rango è indicata nell’Orario di servizio in base alla linea di percorrenza (Quadri 24 del PUPOS*). (**) È in atto la precisazione di vincoli e specifiche per l’Alta velocità (p. es. tratta Roma-Napoli) V ≤ 1,11 • Vt V ≤ 200 km/h ψ ≤ 0,4 m/s3 (eccezionalmente: ψ ≤ 0,6 m/s3 ω ≤ 0,04 rad/s ossia, in termini di velocità: V ≤216/P con: P [2,5‰] 15 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 16 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... La figura 1 inerisce alla logica della dipendenza del rango dalle caratteristiche di rotabile e infrastruttura. V ≤ 1,06 • Vt V ≤ 160 km/h ψ ≤ 0,35 m/s3 ω ≤ 0,038 rad/s ossia, in termini di velocità: V ≤ 205/P con: P [2,5‰] B TRACCIATO VELOCITÀ DI TRACCIATO ROTABILE RANGO DI VELOCITÀ CONTRACCOLPO AMMESSO PENDENZE AMMESSE fig. 1 - Rotabile-tracciato-velocità di rango: schema riassuntivo 4. MODELLI D’INTERAZIONE RANGO A ROTABILI VINCOLI V ≤ Vt V ≤ 140 km/h ψ ≤ 0,25 m/s3 ω ≤ 0,036 rad/s ossia, in termini di velocità: V ≤ 194/P con: P [2,5‰] LEGENDA V = Velocità di rango [km/h]; ω = Velocità di rotazione [rad/s]; Vt = Velocità di trasporto [km/h]; P = Pendenza longitudinale del raccordo parabolico [‰0]; (*): Prefazioni delle Unità periferiche all’Orario di servizio; ψ = Contraccolpo [m/s3] 16 È l’interazione tra una data tipologia di rotabile e una data conformazione sovrastrutturale a determinare il cimento meccanico delle parti e dunque il conseguente decadimento della vita utile della sovrastruttura per effetto di degradazioni specifiche (Rolling Contact Fatigue – RCF, usure, strisciamenti, corrugamenti ecc. [LAN 78; ORE 86; TCPR 98; RAI 99; VED 99; BRA 00/2; BRA 00/3; TSQ 04; GRA 05]). La relativa analisi s’avvale di modelli tra i quali, per ciò che concerne le oscillazioni verticali, possono tradizionalmente annoverarsi quelli a uno o due gradi di libertà ([ACC 91; CORA 94; ACC 95; FRA 00]), nonché quelli richiamati in tabella 6. A essi devono aggiungersi quelli fondati sulla Finite Element Analysis [ESV 01; DIM 03]. Per effetto dell’interazione rotabile-armamento-sovrastruttura si realizza il decadimento delle proprietà meccanico-funzionali [BON 03]. Un esempio di tipica curva di decadimento è riportato in figura 2 [ESV 01]. Alle ascisse vi è un indicatore di traffico equivalente (TE), alle ordinate un indicatore concernente l’irregolarità percentuale della rotaia (al crescere dello stesso IR% decresce il livello della prestazione offerta). Per effetto d’azioni manutentive (MS) o di ricostruzione (RI), la prestazione offerta torna a essere compatibile tanto con il limite operativo (LO) quanto con soglie manutentive caratteristiche (SMC). Nota la relazione trafficotempo, l’asse delle ascisse fornisce informazioni circa la vita utile della sovrastruttura (o in particolare dell’armamento). 17 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 18 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... Tabella 6 – Esempi di modelli d’armamento ferroviario a tre o più gradi di libertà (oscillazioni verticali) MODELLO A [ACC 95] – Modello a 3 gradi di libertà. Masse considerate: rotaia; attacco; traversa (supporto discreto). Supporti elastici: strato elastico sotto rotaia; strato elastico sotto piastra; strato elastico sotto traversa (ballast) MODELLO B [FRA 00] – Modello a 3 gradi di libertà. Masse considerate: rotaia; sottopiastra; piastrone (supporto continuo). Supporti elastici: strato elastico sotto rotaia; strato elastico sotto sottopiastra; strato elastico sotto piastrone MODELLO C [FRA 00] – Modello a 4 gradi di libertà. Masse considerate: rotaia; sottopiastra; traversa (supporto discreto); ballast (supporto continuo). Supporti elastici: strato elastico sottopiastra; strato elastico traversa; strato elastico del ballast; strato elastico piano di piattaforma MODELLO D [FRA 00] – Modello a 5 gradi di libertà. Masse considerate: rotaia; sottopiastra; traversa (supporto discreto); ballast (supporto continuo); subballast (supporto continuo). Supporti elastici: strato elastico sottopiastra; strato elastico traversa; strato elastico del ballast; strato elastico del subballast; strato elastico piano di piattaforma A B C fig. 2 - Esempio di curva di decadimento dell’irregolarità IR% della rotaia 5. ANALISI DEI MODELLI DI COSTO In questa sezione sono analizzati alcuni dei principali modelli d’attribuzione di costo, utili per la pratica determinazione dell’ammontare da richiedere all’utente della linea da parte del proprietario della stessa. Il modello polacco muove dal decreto del 1998 del relativo ministro dei Trasporti e dell’economia marittima [TAN 00] e si sustanzia nelle procedure di calcolo formalizzate per ottenere il costo complessivo per un determinato itinerario. I costi relativi alle infrastrutture includono: 1) costi di manutenzione; 2) costi operativi; 3) costi amministrativi. I costi base dipendono da alcune categorie di servizi, tra i quali è possibile distinguere quelli base e quelli obbligatori (figura 3). Si precisa che le informazioni sul tonnellaggio risiedono nel peso del treno (figura 4). Acquisite le informazioni su linea, materiale rotabile e categorie di tempo è così determinato il costo base. D Servizi base Accesso facilitato alle infrastrutture Sicurezza del traffico Programmazione degli orari Soccorso in caso d’incidente Utilizzo elementi dell’infrastruttura Gestione e controllo del traffico 18 Servizi obbligatori fig. 3 - Articolazione dei servizi base e obbligatori del modello polacco 19 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 20 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Il modello ungherese di costo considera (figura 4): a) il treno o categoria di treno; b) l’itinerario; c) la sezione statistica; d) la linea o parte della rete; e) la categoria della linea; f) la rete. I costi relativi al trasporto merci e a quello passeggeri vengono calcolati separatamente. Le categorie di costo che vengono analizzate riguardano: 1) costi di base; 2) costi aggiuntivi; 3) costi extra; 4) riduzioni; 5) rimborsi. In tal caso le informazioni sul tonnellaggio sono comprese tra i fattori di servizio. Determinato il costo base teorico, sono quindi stimati il costo base specifico e il costo base. fig. 4 - Flowchart semplificato del modello polacco (a sx) e del modello ungherese (a dx) Start (polacco) Start (ungherese) Linea (i), parametro (j), treno (p), standard tecnici (αpi1), densità (αpi2), orario (αpi3), giorno (αpi4), puntualità (αpi5), peso (αpi6), lunghezza (Li), percentuale di guadagno (Kz), rapporto prezzo-servizi (βi+1, i), numero di itinerari Nip, unità base di costo Sip ecc. Linea (i), parametro (j), trasporto(k), linea (li), parametri tecnici (Tpij), fattori standard (Lijk), fattori di servizio (Bij), servizio complessivo standard (Tss), servizio medio standard (Ass), spese per le infrastrutture(Sc), costo base teorico (Cbt), costo base specifico ecc. Tss = ∑ (li x∑ ∑Tpij x Lijk x Bij) Ass = i k j Kpib = β 1999/1998 x Li x Kz x Nip x Sip x αpij Tss Cbi = ∑li i Cbt Cbs = Tss Cbl = Cbs x li x ∑ ∑ (Tpij x Lijk x Bij ) k j Cb2 = ∑Cbs x li x∑ ∑Tpij x Lijk x Bij Costo base (Kpib) i k j Costo base sezione (Cbs1), itinerario (Cbs2) end 20 Sc Ass end Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... Per l’utilizzo della rete infrastrutturale RFI dev’essere corrisposto un canone, applicato e riscosso dal gestore, determinato secondo decreto del ministero dei Trasporti e della navigazione, su proposta del gestore stesso, previo parere del Comitato interministeriale per la programmazione economica [DEC 00]. Il modello RFI contempla le voci di costo che compongono il pedaggio, divise per tipologia di rete. L’intera rete ferroviaria italiana è suddivisa, ai fini della determinazione del canone, in tre categorie: 1) rete fondamentale (F), divisa in tratte commerciali; 2) rete complementare (C), considerata come un’unica tratta e divisa in rete secondaria (comprendente linee ferroviarie caratterizzate da traffico contenuto), rete a scarso traffico (comprendente linee caratterizzate da traffico molto limitato, poiché situate in aree a domanda strutturalmente debole), linee a spola sulle quali vengono effettuati servizi d’andata e ritorno con una certa frequenza e senza intersezione di tracce in località intermedie; 3) nodi (N). Le principali tipologie di costo che vengono considerate sono: i) costo a km/minuto (figura 5, sx); ii) costo a tratta/nodo (figura 5, dx); iii) costo complessivo per consumo energetico (figura 6, sx). In particolare, la somma delle prime due voci corrisponde al costo totale al netto del consumo energetico, che addizionato all’ultima voce fornisce il costo totale (figura 6, dx e figura 7). La figura 7 illustra l’articolazione dei flussi informativi, dal basso verso l’alto, per il calcolo del costo complessivo. 21 26-07-2006 16:32 Pagina 22 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Start (RFI 1/4) Numero di tratte della rete fondamentale (j), costo unitario d’accesso alla rete fondamentale (valj), costo unitario d’accesso alla rete complementare (valk), linea della rete complementare (k), numero t di nodi, costo unitario d’accesso ai nodi (valr) ecc. Pvelocità+ n n t { U1 = U veljw- velomojw } velomojw α2x j=l j=l j c r=l r xPbasekm=Ce Ctot=CT+Ctn+Ce r=l α3x )=C3 Pdensità+ Costo per consumo energetico (Ce) Costo complessivo (Ctot) end end Pusura D1 = D(densjw) s fig. 6 - Modello RFI: flowchart semplificati relativi al costo per consumo energetico (a sx) e al costo complessivo (a dx) Pbasekmxkm = C1 β1x(velm2j xpeblj )+β2x(velm2j xpantj ) s s β1x(velm2txpeblt)+β2x(velm2txpantt) t t ( ∑ km +km +∑km Costo al km-minuto (CT), costo a tratta nodo (Ctn), costo per consumo energetico (Ce) ∑ valj + max (valk)∑ valr = Ctn j=l w=l { Numero di tratte della rete fondamentale (j), chilometri di percorrenza su rete fondamentale (Kmj), chilometri di percorrenza su rete complementare (Kmc), numero r di nodi, chilometri di percorrenza con trazione elettrica (Kmr), costo per Km traz. elettrica (PbaseKm) Start (RFI 4/4) s Pbasekm x = ∑ ∑kmjw x(α1x V1 = V Start (RFI 3/4) Start (RFI 2/4) Prezzo base per Km, Km di percorrenza, importi per rete complementare (C1), prezzo base unitario minuto-nodo, numero nodi (r), fascia oraria (p), minuti in nodo (minutirp), coefficiente d’utilizzo nodo (y), coefficiente d’utilizzo staz.(ψ), costo per tempo impiego nodi (C2), fascia oraria (w), numero tratte (j), vel. com. (veljw), vel. omotach. (velomojw), param. Vi, Pvel, peso bloccato convoglio (peblj), usure (β1, β2), vel. marcia conv. (velmj), numero pant. (pantj), param. Ui, densità traffico (densjw), chilometri percorrenza, importo riferito alla rete fondamentale (C2) ecc. n Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... ( A1 12-07-06 s } h Pbaseminuto x = ∑ ∑ minutirpxϕ pxψr =C2 0 0 Cr= ∑ Ci i t=l p=l Costo compl. a Km/min (Ct) Costo compl. a tratta/nodo (Ctn) end end fig. 5 - Modello RFI: flowchart semplificati relativi al costo a km/minuto (a sx) e al costo a tratta/nodo (a dx) 22 23 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 24 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia COSTO COMPLESSIVO Costo totale al netto del consumo energetico Costo complessivo per consumo energetico costo a km della trazione elettrica Chilometri di percorrenza (F, C, N) Costo a km/minuto Chilometri di percorrenza (F) Prezzo base unitario per km di linea ferrata (F) Costo a tratta/nodo Costo di accesso alla rete complementare Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... to di carico assiale, il deterioramento dell’infrastruttura ferroviaria e i costi. Si è, inoltre, confrontata la legge di dipendenza del costo dal tonnellaggio presso il modello RFI prima citato e il modello ORE [ESV 01, §4]. In quest’ultimo, il decadimento E (deterioration) dipende dal tonnellaggio T, dal carico assiale totale P e dalla velocità V attraverso quattro coefficienti κ, α, β, γ: E = k Tα Pβ Vγ • Parametro relativo alla velocità (F) Costo di accesso alla rete fondamentale Velocità commerciale Parametro relativo alla densità (F) Costo unitario di accesso ai nodi Velocità omotachica Densità di traffico sulla tratta Prezzo base unitario per Km di linea ferrata (C) Parametro relativo all’usura (F) Velocità di marcia Peso associato all’usura del binario fig. 7 - Modello RFI: articolazione di costi e dipendenze (diagramma semplificato) Chilom. di percorrenza (C) Peso bloccato del convoglio Prezzo base unitario per min. di permanenza (N) Numero pantografi Minuti di permanenza (N) 6. SINTESI DELL’ANALISI CRITICA E PROPOSTA D’UNA FUNZIONE DI COSTO BASATA SUL COSTO DEL CICLO DI VITA UTILE Ciascuno dei modelli sopra descritti è stato preliminarmente soggetto a specifica analisi critica al fine d’individuarne le peculiarità nell’ottica del perseguimento degli obiettivi posti a base del presente lavoro. S’è reso possibile, in tal modo, concludere che il modello RFI, rispetto ai restanti, risulta maggiormente in grado di fornire informazioni per l’individuazione d’un legame tra l’incremen- 24 • • Ne consegue la seguente relazione tra i costi Ci, Cj: Ci/Cj = (Pi/Pj)β/α Poiché risulta β/α=1.0~3.5 [ESV 01], il confronto RFI-ORE porge la congruenza qualitativa tra i due sistemi; risulta, purtuttavia, da sottolineare che il coefficiente β1, prima menzionato a riguardo del modello RFI (cfr. capitolo precedente) e concernente il peso associato all’usura del binario (quale input nel processo di determinazione del costo-Km-minuto), nel caso si ritenga sostanzialmente auspicabile una più puntuale corrispondenza numerica, dovrebbe assumere valori lievemente differenti al fine, appunto, di contemperare le occorrenze relative agli aspetti della difettosità superficiale del binario, all’alterazione della geometria della stessa rotaia nonché all’affaticamento dei vari componenti più in generale. Sussiste, inoltre, il problema della sostanziale convenzionalità d’alcuni degli algoritmi impiegati. Nell’ottica, allora. della transizione da tecniche di stima tendenzialmente empiriche a metodiche fondate sull’analisi del ciclo di vita, con riferimento all’aliquota del costo complessivo dipendente da una modifica dei carichi (per esempio, in termini di tonnellaggio o/e velocità), si propone, qui, un modello basato sulla stima della riduzione della vita utile da S a E della porzione i-esima di linea ferroviaria di costo CLFI (figura 8). Se, allora, s’ipotizza di 25 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 26 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia bipartire le operazioni di manutenzione in ordinarie e straordinarie, e di ritenere queste ultime articolate secondo un passo temporale pari a P, è possibile pervenire, attraverso semplici passaggi analitici, alla seguente espressione: C*=(1-RP)•(RS-RE)•CLFI fig. 8 - Schema concettuale del modello proposto per la stima degli oneri a carico del proprietario dell’infrastruttura conseguenti alla modifica dei parametri caratteristici del rotabile In essa R rappresenta il rapporto (usualmente inferiore all’unità) tra (1+IINF) e (1+IINT), ove IINF è il tasso d’inflazione e IINT è il tasso d’interesse. Giova precisare che nella suddetta espressione intervengono: 1) il costo della linea (CLFI), effetto delle peculiarità della sovrastruttura e in particolare dell’armamento (cfr. capitolo 2); 2) le caratteristiche della linea (cfr. capitolo 2), per effetto delle quali la vita attesa ha un peculiare valore (S) nell’opzione “0”; 3) la vita residua della linea per effetto dell’impiego da parte del vettore (cfr. capitolo 3); tale parametro sarà funzione di quei parametri di marcia e del materiale rotabile che maggiormente incidono sul decadimento delle proprietà funzionali e meccaniche dell’armamento e della sovrastruttura tutta; 4) il più probabile intertempo (P) nel caso di “opzione 0” (figura 2). Infrastruttura (cfr. capitolo 2) IINT. Tasso Inter. R Rapporto Modelli d’interazione/decadimento (cfr. capitolo 4) IINF. Tasso infl. P Intertempo M. CLFI Costo infr. S Vita stimata Modello di stima (cfr. capitolo 6) 26 Materiale rotabile: spettri di carico (cfr. capitolo 3) E Vita effett. C* Onere Parametri infrastrutturali e parametri veicolari per i sistemi su ferro... L’espressione sopra richiamata è stata successivamente applicata ad alcuni casi studio al fine di testarne la significatività. Sulla base dei risultati ottenuti è possibile ipotizzare che la struttura di calcolo in questione (pur se semplificata e pur nella sussistenza di ben noti domini d’incertezza a riguardo d’alcune delle grandezze in ingresso) possa costituire un riferimento teorico nei processi di determinazione del costo per l’impegno d’una linea da parte d’un dato materiale rotabile. 7. CONCLUSIONI Lo scenario del sistema dei trasporti si caratterizza per la coesistenza di pareri non di rado alquanto discordanti in merito alle politiche di medio termine da adottare. Se, in un contesto nazionale e internazionale così instabile, è possibile individuare un comune denominatore, un “attrattore” di convergenze, questo risiede, probabilmente, nell’opportunità di razionalizzare ogni forma d’investimento e concessione e più in generale nella necessità di limitare le cosiddette diseconomie. Lo studio proposto s’incentra sull’impiego di tecnologie e modellistiche avanzate per l’ottimizzazione economica dei processi di concessione a rotabili della possibilità di transito su reti infrastrutturali d’altrui proprietà. Tra le caratteristiche del modello proposto è possibile menzionare l’attitudine a consentire valutazioni finanziarie fondate su un approccio razionale e scientifico al problema. Non può essere qui sottaciuto che, allo stato attuale, sussistono problemi ancora di difficile e/o incerta soluzione per una corretta applicazione ed evoluzione dello stesso; tra essi possono senz’altro menzionarsi quelli inerenti alla modellistica dell’interazione ruota-rotaia e alla conseguente individuazione di curve di decadimento in funzione delle caratteristiche di rete (rotaiatraversa-infrastruttura ecc.) e del rotabile (ruota, carrozza ecc.). È in tale direzione che il prosieguo di questo lavoro di ricerca sarà orientato. 27 A1 12-07-06 26-07-2006 12:50 Pagina 28 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI [BRA 01/2] BRACCIALI A., CIUFFI R., PICCIOLI F. – Vibrazioni nelle traverse al passaggio di ruote ferroviarie danneggiate – XXX Conv. Naz. AIAS, Alghero, Italia, 1215 settembre 2001. 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Migliori collegamenti sono, infatti, funzionali a superare la perifericità e la marginalizzazione di larga parte del territorio meridionale e dei sistemi produttivi e sociali, accrescendo con questo la competitività delle regioni e valorizzando il ruolo del Mezzogiorno come area di congiunzione tra l’Europa e il Mediterraneo e i Balcani. Oggi il Mezzogiorno dispone d’importanti direttrici di collegamento, stradali e ferroviarie.Tuttavia, i collegamenti stradali trasversali risultano ancora inadeguati e quelli longitudinali incompleti. Anche le direttrici ferroviarie appaiono inadeguate e scarsamente integrate con gli altri sistemi di trasporto. In particolare, alcune tratte stradali non sono conformi agli standard geometrici di sicurezza previsti, mentre alcune tratte ferroviarie presentano caratteristiche insufficienti in termini di peso assiale, peso lordo trainato, sagoma limite e lunghezza massima ammessa per i treni. La tabella 1 riporta, in sintesi, la dotazione per abitante e superficie della rete ferroviaria del nostro paese, distinta per macroregioni. 35 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 36 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Tabella 1 – Rete ferroviaria dello SNIT attuale per macroregioni. Dotazioni per abitante e superficie km rete 1 bin. /10.000 abit. km rete 2 bin. /10.000 abit. km rete equiv. /10.000 abit. km rete 1 bin. /100 Km km rete 2 bin. /100 Km km rete equiv. /100 Km SUD 0.89 0.65 1.54 1.49 1.08 1.62 NORD 0.68 1.18 1.85 1.43 2.48 3.01 CENTRO 0.27 1.53 1.8 0.5 2.86 3.04 TOTALE 0.68 1.05 1.73 1.27 1.98 2.45 MACROREGIONI Fonte: PON Trasporti 2000-2006 Dai dati appare evidente che la rete del Mezzogiorno presenta una dotazione infrastrutturale, almeno da questi punti di vista, più carente rispetto alle restanti aree del paese, in termini sia di velocità sia di capacità delle linee. In tale contesto s’inserisce l’Asse VI (“Reti e nodi di servizio”) del Quadro comunitario di sostegno (di seguito QCS) per le regioni Obiettivo 1 (Sicilia, Sardegna, Puglia, Basilicata, Calabria, Campania e Molise, quest’ultima regione in phasing out), che mira a realizzare un sistema di trasporti “sostenibile”1, in grado cioè di raggiungere l’obiettivo d’una più equilibrata distribuzione dei traffici tra le modalità, disegnando un sistema integrato di trasporto coerente con gli obiettivi comunitari del Libro bianco2 e idoneo a supportare lo sviluppo locale sostenibile. È opportuno, al riguardo, fare un breve cenno alle risorse finanziarie stanziate nel QCS per la realizzazione di tali priorità strategiche nel periodo di programmazione 2000-2006. La tabella 2 riporta l’ammontare delle risorse – comunitarie, nazionali e private – destinate al QCS Obiettivo 1 2000-2006, con particolare evidenza alle risorse stabilite per l’Asse VI “Reti e nodi di servizio”. A esso sono destinati quasi 10 miliardi di euro di risorse pubbliche, il 20% della somma dell’intero programma pluriennale (la più consistente assegnazione finanziaria dopo quella dell’Asse IV – Sistemi locali di sviluppo): di essi il 46% viene finanziato con i fondi strutturali e il resto con fondi nazionali. 36 Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno Tabella 2 – QCS – Italia – Regioni Obiettivo 1, periodo di programmazione 2000-2006, Piano finanziario indicativo totale: rapporti di composizione (milioni di euro) RISORSE FINANZIARIE ASSI PRIORITARI Risorse pubbliche Costo totale Risorse comunitarie Risorse nazionali Risorse private Rapporti di composizione I - Risorse naturali 16.9 50.9 49.1 0.0 II - Risorse culturali 5.7 48.8 51.2 0.0 III - Risorse umane 18.6 61.2 34.5 4.3 IV - Sistemi locali 32.7 51.5 47.0 1.5 V - Città 4.6 49.3 50.7 0.0 VI - Reti e nodi di servizio 20.1 46.1 53.8 0.0 Assistenza tecnica Totale (milioni di euro) 1.3 61.7 38.3 0.0 46.075.74 23.939.00 21.517.74 619.00 Fonte: Quadro comunitario di sostegno per le regioni italiane dell'Obiettivo 1 2000-2006 – Versione aggiornata a seguito della revisione di metà periodo La strategia dell’Asse si sviluppa intorno all’esigenza d’assicurare i collegamenti materiali e immateriali necessari per favorire lo sviluppo dei territori e la valorizzazione dei fattori di competitività, indirizzando la domanda di mobilità e comunicazione verso le modalità economicamente, socialmente e ambientalmente più efficienti. Le priorità strategiche del QCS 2000-2006 sono state identificate in un numero limitato di variabili o punti di rottura, che assumono, al contempo, sia il ruolo d’obiettivi intermedi sia quello d’“indicatori d’efficacia dell’intervento pubblico”. Essi hanno, quindi, un doppio ruolo: orientare le scelte strategiche in modo adeguato a generare le necessarie discontinuità ed essere, in itinere, il metro con cui valutare l’impatto complessivo del programma. Le elaborazioni di tali variabili, pubblicate in una banca dati realizzata nell’ambito del progetto “Informazione statistica territoriale e settoriale per le politiche strutturali 2001-2008”, cofinanziato dall’Unione Europea (FERS), sono affidate congiuntamente a un gruppo di lavoro costituito da DPS (Dipartimento per le politiche di sviluppo e di coesione), UVAL (Unità di valutazione investi- 37 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 38 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia menti pubblici), SFS (Servizio per le politiche dei fondi strutturali comunitari) e ISTAT (1995-2005). Nel caso dell’Asse VI, l’attenzione è posta sull’andamento di taluni indicatori che riguardano l’ambito della sicurezza, quello della società dell’informazione, quello dell’internazionalizzazione e, infine, quello dei trasporti; su quest’ultimo si concentreranno le successive considerazioni, facendo un particolare riferimento al trasporto ferroviario. 2. LA STRATEGIA DEL QCS PER IL SETTORE DEI TRASPORTI E I PRINCIPALI OBIETTIVI La strategia del QCS per il settore trasporti mira, come già sottolineato, a realizzare un sistema di trasporti sostenibile in grado di raggiungere l’obiettivo d’una più equilibrata distribuzione dei traffici tra le diverse modalità utilizzabili.Tra gli scopi del QCS si evidenzia la necessità d’“assicurare i collegamenti necessari per spostarsi velocemente e con sicurezza sul territorio meridionale e da questo verso altre aree, garantendo un’accorta integrazione tra reti locali, rete nazionale e internazionale al fine di sostenere la coesione sociale e processi di sviluppo equilibrato dei territori”. Se a livello di QCS assumono fondamentale importanza le variabili di rottura, per poter valutare i risultati raggiunti nel settore trasporti, nelle regioni Obiettivo 1, nel corso del periodo di programmazione (e, ai fini d’una più corretta analisi di convergenza, considerando anche il periodo precedente), è necessario utilizzare gli indicatori specifici dell’Asse. A essi sono stati, infatti, associati indicatori di contesto, utilizzati secondo una duplice finalità: • fornire l’informazione necessaria per comprendere il trend evolutivo del contesto territoriale in relazione allo specifico ambito d’interesse; • disporre d’una strumentazione utile per poter valutare gli effetti del programma, anche se, in questo caso, più che d’impatto dovrebbe parlarsi, più propriamente, di primi risultati ottenuti e di verifica delle tendenze in atto. Tutti gli indicatori inseriti nella banca dati sono stati scelti in quanto 38 Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno soddisfano i seguenti requisiti: sono resi disponibili da fonti ufficiali, sono aggiornabili su base annuale e, infine, sono disaggregabili a livello regionale. Guardando più nel dettaglio e, quindi, approfondendo la strategia dell’Asse VI, essa si sviluppa intorno a una serie d’obiettivi, alcuni dei quali si richiamano brevemente al fine di verificarne il grado di raggiungimento. Uno dei più importanti riguarda il riequilibrio modale, obiettivo fondamentale per indirizzare la domanda di mobilità verso le modalità più efficienti sotto gli aspetti economico, sociale e ambientale nei diversi contesti, al fine d’alleggerire la pressione cui è sottoposta la rete stradale da parte del trasporto di lunga percorrenza, quale ad esempio il traffico merci di cabotaggio nelle relazioni interne. Con il raggiungimento di tale obiettivo ci si aspetta,quindi,un aumento del traffico ferroviario rispetto alle altre modalità. Collegato a ciò, al fine d’incentivare il riequilibrio modale, soprattutto in ambito urbano, e controllare i fenomeni di congestione, rendendo fluida la circolazione e accessibile il territorio, è d’importanza fondamentale il miglioramento della qualità e dell’efficienza dei servizi di trasporto, degli standard di sicurezza e dell’accessibilità per tutte le categorie di cittadini. Gli indicatori riferiti al suddetto obiettivo si differenziano per il legame più o meno diretto con le strategie messe in atto; inoltre, a quelli che hanno un legame più forte è stato associato un valore-target, definito attraverso un confronto partenariale fra gli attori interessati nella fase iniziale della programmazione.Tale target rispecchia il valore che l’indicatore dovrebbe raggiungere una volta concluso il programma sotto l’ipotesi d’efficacia degli interventi. La verifica del raggiungimento degli obiettivi prefissati è condotta attraverso l’uso e l’elaborazione d’una serie d’informazioni sintetizzate,appunto,in “indicatori regionali”, utilizzati proprio per la valutazione delle politiche di sviluppo poste in essere attraverso il QCS. Gli indicatori per i quali sono forniti anche valori-target saranno oggetto d’una più puntuale analisi, al fine di verificare il livello di miglioramento ottenuto nonché il grado di convergenza raggiunto tra le diverse aree del paese. In generale, gli indicatori presentati rispondono all’esigenza di disporre d’informazioni sulla condizione e i mutamenti del territorio su temi di particolare interesse per la strategia generale del QCS. È però importante, per trarre corrette e 39 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 40 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia opportune considerazioni, tenere ben presente che essi sono parte d’un sistema d’indicatori finalizzato alla valutazione dell’azione politica di sviluppo del Mezzogiorno in un periodo pluriennale (2000-2008), e pertanto soltanto al suo termine sarà possibile valutarne l’impatto finale. Occorre inoltre ricordare che essi rispondono a una logica che rientra nello schema del QCS, che prevede obiettivi generali o macro, obiettivi globali o d’asse e obiettivi specifici o sotto-obiettivi d’asse.Tuttavia, tenendo conto di tali limiti e grazie alla disponibilità di un’ampia serie storica degli indicatori strutturati in sei settori articolati per macro-aree e disgregati territorialmente per regioni, è possibile già effettuare alcune interessanti considerazioni. Al riguardo, si propongono alcuni confronti spazio-temporali, al fine di verificare l’evoluzione d’alcuni settori o ambiti d’intervento nelle diverse aree del paese. In tabella 3 si riportano alcuni indici elementari di contesto afferenti il settore dei trasporti, distinti per macroarea strategica. Si tratta degli indicatori proposti dalla banca dati prima menzionata e ritenuti rappresentativi in ordine all’argomento trattato. Tabella 3 – Alcuni indicatori relativi al settore trasporti dell’Asse VI del QCS Macroarea strategica Indicatore Tonnellate di merci in ingresso e in uscita per ferrovia su totale delle modalità (per 100 abitanti) Riequilibrio modale Tonnellate di merci in ingresso e in uscita su strada su totale delle modalità (per 100 abitanti) Indice traffico merci su strada (per abitante) Tonnellate di merci in ingresso e in uscita in navigazione di cabotaggio su totale delle modalità (per 100 abitanti) Indice del traffico merci su ferrovia (per 100 abitanti) Incremento del traffico Indice del traffico delle merci in navigazione di cabotaggio (per 100 abitanti) Indice del traffico aereo (per 100 abitanti) Innalzamento della Grado di soddisfazione del servizio di trasporto ferroviario (media delle varie modalità) qualità del servizio Indice d’utilizzazione del trasporto ferroviario (1) (%) Indice d’utilizzazione del trasporto ferroviario (2) (%) Fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS 40 Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno È però opportuno, prima di procedere con il commento delle elaborazioni effettuate che forniranno alcune considerazioni di sintesi sui risultati a oggi ottenuti dall’attuazione dei programmi operativi del QCS, soffermarsi sulle variabili impiegate per tali elaborazioni. Con riferimento all’obiettivo del riequilibrio modale, le variabili prese in considerazione riguardano la media delle tonnellate di merci misurate in ingresso e in uscita per le diverse modalità di trasporto utilizzate (e, cioè, su ferrovia, su strada e in navigazione di cabotaggio). I valori, espressi in tonnellate di merci, sono poi rapportati alla popolazione media annua, ottenendo così tre indici del traffico merci, riferiti al trasporto merci sia su ferrovia sia in navigazione sia su strada. Mentre per i primi due ci si aspetta un aumento del traffico e, quindi, dell’indice utilizzato, del terzo ci si attende una riduzione. Inoltre, come per il riequilibrio modale, anche per l’obiettivo “incremento del traffico” le variabili prese in considerazione riguardano le tonnellate di merci in ingresso e in uscita distinte in base alle diverse modalità di trasporto utilizzate (ferrovia, navigazione e strada).Tuttavia, i valori, espressi in tonnellate di merci, sono, in questo caso, rapportati al totale del traffico merci relativo a tutte le modalità. Anche con riferimento al secondo obiettivo, mentre dei primi due indici – relativi al trasporto su ferrovia e in navigazione – ci si aspetta un aumento, del terzo ci si attende una riduzione. Infine, allo scopo d’approfondire l’aspetto dei trasporti ferroviari e con riferimento all’obiettivo “innalzamento della qualità del servizio”, si riportano, tra gli indici elaborati, il grado di soddisfazione del servizio di trasporto ferroviario e l’indice d’utilizzazione del trasporto stesso, presentato in una duplice versione che tenga conto sia degli utenti occasionali sia di quelli abituali. 3. L’ANALISI DELLA CONVERGENZA DEI PRINCIPALI INDICATORI L’analisi che segue riporta i principali risultati raggiunti attraverso l’uso degli “indicatori di contesto regionali per la valutazione delle politiche di sviluppo” così come proposti dalla banca dati utilizzata. 41 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 42 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Al riguardo, la tabella 43 mette in evidenza l’incidenza del traffico di merci, in ingresso e in uscita, tenuto conto della diversa modalità di trasporto utilizzata4. Tabella 4 – Incidenza del traffico di merci in ingresso e in uscita per tipo di modalità MODALITÀ Ferrovia Strada Navig.ne Ferrovia Strada Navig.ne Ferrovia Strada Navig.ne TRASPORTO ANNI 1995 MACROREGIONI 2004 2000 Nord-Ovest 2.9 95.6 1.5 3.1 95.2 1.7 2.2 96.1 1.7 Nord-Est 1.5 96.9 1.7 1.7 96.6 1.7 1.5 97.0 1.6 Centro 2.3 92.5 5.2 2.1 93.4 4.4 1.8 94.5 3.7 Mezzogiorno 1.6 87.6 10.8 1.8 84.5 13.6 1.8 81.0 17.2 Italia 2.0 93.8 4.3 2.3 93.3 4.6 1.9 93.7 4.6 - Regioni non ob. 1 2.2 95.5 2.3 2.3 95.4 2.3 1.8 96.1 2.0 - Regioni ob. 1 1.7 86.3 12.1 1.9 82.9 15.1 2.0 78.7 19.3 Fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS In altre parole, sono stati rilevati i valori medi delle tonnellate di merci, in ingresso e in uscita, per ciascuna modalità di trasporto e rapportati al totale delle merci trasportate ricorrendo a tutte le modalità. Come peraltro è stato già sottolineato, mentre per le modalità su ferrovia e in navigazione ci si attende un aumento del traffico e, quindi, un aumento del valore dell’indice, per la modalità su strada ci si attende una riduzione e, quindi, un ridimensionamento del valore dell’indice. In particolare, in base ai valori-target o valori-obiettivo fissati in sede di redazione del QCS5, con riferimento all’incidenza del traffico merci su strada ci si aspettava una riduzione del valore che raggiungesse il range 80,27-79,95. in particolare il valore rilevato al 1995 (86,3) e al 2000 (82,9) per le regioni Obiettivo 1 si è attestato al 78,7 superando, pertanto, il miglior risultato (79,95) al riguardo prefissato. Nello stesso periodo, i valori riferiti alle regioni non Obiettivo 1 hanno registrato un trend di segno opposto, dovuto a una peggiore performance rilevata sia nell’area del Nord-Ovest sia in quella del Centro. Tale riduzione del traffico 42 Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno merci su strada, nelle regioni Obiettivo 1, è stato in parte dovuto a un aumento del traffico merci su ferrovia (dall’1,7 del 1995 al 2,0 del 2004), ma per lo più dovuto a un aumento del traffico merci in navigazione di cabotaggio, contribuendo così al raggiungimento del riequilibrio modale. Tuttavia è da rilevare che, mentre in relazione al traffico di merci in navigazione i valori dell’indice fanno registrare una crescita tale da superare i valoriobiettivo fissati nel QCS, nel caso del traffico merci su ferrovia i valori dell’indice, seppur cresciuti nel periodo preso in esame, nel 2004 sono ancora più bassi del valore-target minimo fissato. E infatti nel primo caso il valore dell’indice, il cui target è stato fissato tra 17,06 e 17,22, è passato dal 12,1 del 1995 al 15,1 del 2000 e, infine, al 19,3 del 2004, superando così il valore dell’“ipotesi alta” fissata nel QCS; nel secondo caso, il valore dell’indice, il cui obiettivo è stato fissato tra il 2,68 (ipotesi bassa) e il 2,83 (ipotesi alta), è cresciuto di soli 0,3 punti percentuali, passando dall’1,7 del 1995 all’1,9 del 2000 e, infine, al 2,0 del 2004, rimanendo perciò al di sotto del target minimo fissato (2,68). I dati rilevano sicuramente un incremento del traffico merci su ferrovia e in navigazione e, quindi, un miglioramento del riequilibrio modale auspicato, ma per il traffico merci su ferrovia ci si aspetta valori ancora migliori. Il trend rilevato nel decennio, infatti, anche se dovesse continuare sembra non bastare per raggiungere i risultati sperati. Inoltre, è da indagare ulteriormente la correlazione tra gli apparenti discreti risultati ottenuti e l’implementazione della politica comunitaria, in quanto anche prima dell’operatività del QCS, e cioè nel periodo 1995-2000, quando non erano attivi i programmi operativi della politica comunitaria, erano già in atto una riduzione del traffico merci su strada e un aumento di quello svolto con le altre modalità. Per cui l’impatto netto del programma dovrebbe essere inferiore a quello che appare a una prima elaborazione. Il grafico 1 riporta, per l’intero periodo 1995-2004, l’andamento dell’indice “Tonnellate di merci in ingresso e in uscita per ferrovia sul totale delle modalità”. 43 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 44 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno Diversamente da quanto rilevato fin qui, per gli indici riportati nella tabella 5 il QCS non ha evidenziato valori target o valori obiettivo da raggiungere.Tuttavia, tenuto conto della strategia dell’asse, appare chiaro che mentre per l’indice del traffico merci su ferrovia e in navigazione di cabotaggio ci si aspetta un aumento delle variabili considerate e, quindi, un aumento del valore degli indici, per quanto riguarda l’indice del traffico merci su strada ci si aspetta una riduzione delle tonnellate di merci trasportate per questa via e, conseguentemente, una riduzione dei valori dell’indice. Tabella 5 – Indice del traffico merci per modalità del trasporto MODALITÀ Ferrovia TRASPORTO 1995 MACROREGIONI Grafico 1 – Tonnellate di merci in ingresso e in uscita per ferrovia, su totale modalità (fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS) 44 I dati mostrano che i valori relativi alle regioni Obiettivo 1 registrano un andamento leggermente crescente nell’intero arco temporale di riferimento,quindi anche prima dell’implementazione del QCS;nello stesso periodo, i valori dell’indice calcolati per le regioni non Obiettivo 1 mostrano, invece, un andamento decrescente. È, infine, importante rilevare la positiva convergenza tra le diverse aree del paese, rivelata, tra l’altro, dal ridursi del campo di variazione (0,5 punti percentuali nel 1995 contro 0,2 punti percentuali nel 2004) verso valori medi più bassi: 2,0 il valore rilevato per l’Italia nel 1995 contro l’1,9 rilevato nel 2004. Ulteriori spunti di riflessione derivano dall’analisi della tabella 5. In essa sono riportati i valori degli indici del traffico merci su ferrovia, su strada e in navigazione di cabotaggio. Anche per questi indici le variabili utilizzate riguardano la media delle tonnellate di merci, in ingresso e in uscita, per ciascuna modalità e calcolata per 100 abitanti. Al riguardo, il dato è quello relativo alla popolazione residente media nell’anno di riferimento. Sull’inclusione, nei valori riportati, del traffico nazionale e internazionale valgono le stesse annotazioni riportate per la tabella 4. Strada Navig.ne Ferrovia Strada Navig.ne Ferrovia Strada Navig.ne ANNI 2004 2000 Nord-Ovest 83.9 27.6 43.5 88.3 26.8 46.7 73.2 31.3 53.9 Nord-Est 53.9 35.8 62.4 64.4 36.0 64.1 63.4 41.9 67.9 Centro 46.9 18.6 104.2 42.2 18.6 88.2 43.1 22.2 85.9 Mezzogiorno 20.4 11.4 140.3 21.7 10.0 161.4 20.7 9.2 195.8 Italia 48.2 21.5 106.1 51.0 20.9 104.7 46.9 23.7 116.0 - Regioni non ob. 1 62.5 27.1 65.0 66.0 26.8 63.3 59.7 31.3 66.6 - Regioni ob. 1 20.6 10.7 149.4 21.8 9.3 169.5 21.3 8.4 206.1 Fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS Al riguardo, nelle regioni Obiettivo 1 il valore dell’indice del traffico merci su strada si è ridotto di più di 2 punti percentuali, passando dal 10,7 del 1995 all’8,4 del 2004.Tuttavia, di ciò s’è avvantaggiato, più che il trasporto su ferrovia (dal 20,6 del 1995 al 21,3 del 2004), il trasporto in navigazione di cabotaggio, i cui valori dell’indice sono passati da 149,4 (1995) a 206,1 (2004). Guardando i valori medi rilevati per l’Italia, si rileva però un peggioramento dei relativi indici, soprattutto per ciò che riguarda il trasporto merci su ferrovia, che è diminuito (dal 48,2 del 1995 al 46,9 del 2004) invece d’aumentare, e del trasporto merci su strada, che è aumentato (dal 21,5 del 1995 al 23,7 del 2004). Sembrerebbe che il paese nel suo complesso si muova, in termini di riequilibrio modale, in dire- 45 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 46 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno zione opposta a quella auspicata, anche se per le regioni dell’Obiettivo 1, quindi laddove opera il QCS, l’orientamento sembra diverso. L’ultimo aspetto da indagare riguarda l’obiettivo del miglioramento della qualità del servizio. Al riguardo, gli indici utilizzati attengono al solo servizio di trasporto ferroviario. La tabella 6 riporta i valori di tre indicatori costruiti per valutare tale aspetto. Tabella 6 – Principali indici sulla qualità dei servizi di trasporto ferroviario Gr. INDICI SULLA QUALITÀ DEL SERVIZIO soddisf. Ind. utilizz.(1) Ind. utilizz.(2) Gr. soddisf. (a) Ind. utilizz.(2) Gr. soddisf. (a) Ind . utilizz.(1) Ind. utilizz.(2) ANNI 1995 MACROREGIONI Ind. utilizz.(1) 2004 2000 Nord-Ovest 58.3 36.4 6.1 53.7 36.7 5.4 45.8 32.0 5.0 Nord-Est 65.8 32.9 3.7 58.6 34.8 3.5 52.2 34.1 3.5 Centro 60.0 28.3 5.0 56.7 32.6 4.8 52.0 33.1 5.1 Mezzogiorno 53.1 25.5 4.7 50.0 26.2 2.0 49.7 22.4 4.3 Italia 58.5 30.3 5.0 54.2 31.9 4.7 49.6 29.3 4.5 - Regioni non ob. 1 60.8 32.4 5.0 55.9 34.4 4.6 49.8 32.6 4.5 - Regioni ob. 1 52.8 26.1 5.0 49.8 26.8 5.2 49.2 22.3 4.5 Fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS Il primo indice – grado di soddisfazione dell’utenza per i servizi di trasporto ferroviario – è stato costruito utilizzando i giudizi espressi dagli utenti con riferimento a 7 diversi aspetti: frequenza delle corse, puntualità, possibilità di trovare posto a sedere, pulizia delle vetture, comodità degli orari, costo del biglietto e, infine, informazioni sul servizio. Per il calcolo dell’indice, le variabili prese in considerazione riguardano il numero delle persone che si dichiarano soddisfatte e i valori dell’indicatore sono calcolati rapportando alla media delle persone che si dichiarano soddisfatte (secondo le sette modalità d’utilizzo del treno) il totale degli utenti del servizio stesso. I valori rilevati mostrano un peggioramento dell’indice in tutte le aree del paese, con una riduzione minima nel Mezzogiorno – di circa 3,5 punti percentuali – e punte massime – circa 13 punti percentuali – rilevate nelle due ripartizioni del Nord Italia. Il grafico 2 riporta l’andamento dell’indice rilevato per le macroregioni in cui è divisa usualmente l’Italia, nel periodo 1995-2004. 46 Per questo indicatore il QCS ha previsto, come valore target o valore obiettivo da raggiungere per le regioni Obiettivo 1, un range compreso tra il 50% e il 60%. In base a tali indicazioni, i valori per l’area mettono in evidenza un peggioramento della qualità dei servizi di trasporto ferroviario, addirittura arrivando a valori al di sotto di quelli ritenuti minimi. Nella tabella 6 vengono anche riportati due indici d’utilizzazione, costruiti con lo scopo di mettere in evidenza la frequenza d’utilizzazione dei treni, con riferimento sia agli utilizzatori abituali sia a quelli occasionali. Per il primo indice, le variabili utilizzate riguardano gli utenti che utilizzano il treno almeno una volta nel periodo di riferimento. Esso è calcolato rapportando il numero di persone che hanno utilizzato il treno almeno una volta nell’anno di riferimento sul totale della popolazione di 14 anni e oltre (utenti occasionali). In sede di programmazione, il valore target indicato nel QCS è stato del 30-33%; in base ai dati rilevati, anche per questo indicatore s’evidenzia una riduzione dell’“uso occasionale” del servizio ferroviario segnalato dal peggioramento dell’indice, che passa dal Grafico 2 – Grado di soddisfazione del servizio di trasporto ferroviario (fonte: Banca dati ISTAT-ministero Economia e finanze, DPS) 47 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 48 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia 26,1 del 1995 al 22,3 del 2004; valore, quindi, ben al di sotto della soglia minima stabilita come obiettivo minimo da raggiungere e in controtendenza rispetto al trend programmato. Per le aree non Obiettivo 1 si rileva, al contrario, un maggiore uso del treno fra gli utenti occasionali, anche se di lieve misura (dal 32,4 del 1995 al 32,6 del 2004). Infine, per il secondo indice, le variabili utilizzate riguardano le persone che (lavoratori, scolari e studenti) utilizzano abitualmente il treno per recarsi al lavoro o a scuola. L’indice è, quindi, calcolato rapportando a questa popolazione d’utenti il totale della popolazione di riferimento, che in questo caso coincide con la popolazione di 3 anni e più. Al riguardo, non è stato stabilito, in sede di programmazione, un valore-obiettivo minimo da raggiungere.Tuttavia, la riduzione dei valori dell’indice in tutte le aree territoriali prese in esame evidenzia un risultato comunque negativo6. Il contributo del QCS 2000-2006 Obiettivo 1 al miglioramento del sistema dei trasporti ferroviari nel Mezzogiorno rinviabile. In definitiva, è opportuno ricordare che, oltre a trattarsi di primi risultati che dovranno essere sottoposti a ulteriore verifica, la valutazione finale dell’azione intrapresa da tali programmi potrà essere valutata solo alla fine del periodo d’implementazione, quando cioè si concluderà anche l’erogazione dei flussi finanziari legati ai relativi programmi operativi e, quindi, dopo il 2008. Intanto, però, tali prime considerazioni consentono d’esprimere i primi giudizi sull’efficacia delle risorse spese ed, eventualmente, di correggere la strategia perseguita. NOTE 1 Il Consiglio “Trasporti” dell’UE ha adottato, nell’aprile 2001, la seguente definizione di sistema di trasporti sostenibile: • un sistema che consenta che le necessità fondamentali d’accesso e di svilup- 4. CONCLUSIONI po degli individui, delle imprese e della società possano essere soddisfatte, garantendo la sicurezza in modo compatibile con la salute umana e con l’eco- La breve analisi presentata, pur limitata a taluni aspetti, consente d’evidenziare come la politica regionale comunitaria abbia solo in parte influito sui trend programmati.Talune tendenze positive, in effetti rilevate dagli indici analizzati, di fatto riprendono un trend in parte già disegnato anche nel periodo precedente all’implementazione della politica. Si conferma, quindi, esserci una tendenza verso il riequilibrio modale che in parte, però, esiste a prescindere dall’azione dell’Unione Europea. Inoltre, l’analisi dei vari indicatori mostra come i risultati d’alcuni indici sono coerenti con quelli evidenziati da altri. L’andamento dell’indice del traffico merci sembra così confermare la riduzione del traffico merci su strada e l’aumento di quello su ferrovia, anche se si rileva che il paese, nel suo complesso, è andato nel senso opposto. Infine, appare negativo l’andamento degli indici rilevati per la qualità del servizio, laddove un intervento migliorativo non sembra 48 sistema, e promuova l’equità nell’ambito d’ogni generazione nonché tra generazioni diverse; • sia economicamente accessibile, funzioni in maniera efficiente, offra una gamma di modi di trasporto tra cui scegliere e sostenga un’economia e uno sviluppo regionale competitivi; • limiti le emissioni e i rifiuti entro la capacità d’assorbimento del pianeta, utilizzi risorse rinnovabili al ritmo di produzione di queste ultime o a un ritmo inferiore e usi le risorse non rinnovabili a ritmi pari o inferiori allo sviluppo dei sostituti rinnovabili, minimizzando l'occupazione del territorio e la produzione d’inquinamento acustico. 2 Commissione europea (2001), Libro bianco La politica europea dei trasporti fino al 2010: il momento delle scelte. 3 I valori contenuti nella tabella, ripresi dalla banca dati utilizzata e relativi al traspor to merci su ferrovia, sono stati pubblicati grazie ai dati forniti da Trenitalia SpA, consentendo così di completare la serie storica sul traspor to 49 A1a 12-07-06 26-07-2006 12:51 Pagina 50 [ Argomenti ] 8 merci su ferrovia che era ferma al 1999 a causa della privatizzazione delle Ferrovie dello Stato. 4 È opportuno ricordare che mentre i valori del traffico merci su ferrovia e su strada includono il traffico nazionale e internazionale, quello in navigazione di cabotaggio non include la navigazione internazionale. 5 Ci si riferisce al Quadro comunitario di sostegno per le regioni italiane dell’Obiettivo 1 2000-2006 nella versione aggiornata a dicembre 2004 a seguito della revisione di metà periodo. 6 È doveroso, comunque, sottolineare il fatto che per tale indice i valori della popolazione di riferimento per gli anni 2001, 2002 e 2003 sono quelli al 1° ottobre 2001. Un aggiornamento sarebbe opportuno in quanto, negli ultimi anni, un flusso notevole di persone s’è spostato dal Mezzogiorno verso le aree più sviluppate del paese, determinando variazioni nel denominatore del rapporto e, in definitiva, nel significato dei valori dell’indice. 50 A1b 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 51 Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale: il caso del trasporto merci e quello di una joint venture tra impianti industriali VINCENZO SOPRANO direttore Strategie e sviluppo delle Ferrovie dello Stato SpA PREMESSA Il settore ferroviario in Europa sta attraversando un periodo di grande trasformazione dovuto al cambiamento repentino degli scenari regolatori e di mercato e alla sempre maggiore complessità del sistema sociale in cui le aziende devono operare. Le imprese ferroviarie hanno reagito alla nuova situazione adeguando strategie, modelli di business e assetti organizzativi, ma soprattutto dotandosi di strumenti efficaci di supporto alle decisioni aziendali. Per citare solo due esempi, basti ricordare che sono ormai prassi comune in ambito ferroviario le tecniche più avanzate di misurazione del valore per l’azionista (Unlevered DCF, EVA, APV, Opzioni reali ecc.) e le metodologie più sofisticate di Risk Management a integrazione dei tradizionali strumenti di Project Management. L’aumento della pressione competitiva nel settore ferroviario sta facendo crescere sempre più la domanda di sistemi di supporto alle decisioni per analizzare le situazioni di conflitto sul mercato; a questa esigenza una risposta può venire dalle applicazioni della Teoria dei giochi. LA TEORIA DEI GIOCHI La Teoria dei giochi è la scienza matematica che analizza situazioni di conflitto tra individui od organizzazioni e ne ricerca soluzioni competitive e/o cooperative. Nata ufficialmente con il libro 51 A1b 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 52 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Theory of Games and Economic Behavior di von Neumann e Morgenstern del 1944, la Teoria dei giochi ha avuto importanti applicazioni in economia, finanza, politica, sociologia e biologia, oltre naturalmente agli utilizzi in campo strategico e militare, in particolare nel periodo della guerra fredda. La Teoria dei giochi ha avuto recentemente un notevole aumento di notorietà anche in conseguenza dell’attribuzione del premio Nobel 2005 per l’Economia a due studiosi di questo settore (Schelling e Aumann), ma anche per il bellissimo film A Beautiful Mind, che narra la storia di John Nash, uno dei protagonisti di questa scienza (premio Nobel nel 1998). Nel business, e in particolare nel settore del trasporto, gli strumenti della Teoria dei giochi sono utilizzati per identificare i possibili punti d’equilibrio negli scenari competitivi; molte applicazioni sono state sviluppate nell’industria del trasporto ed esistono alcuni lavori molto interessanti che riguardano il settore ferroviario che analizzano la competizione intramodale e intermodale su particolari tratte. PRIMO CASO Il primo caso analizza una situazione reale relativa alla decisione d’acquisizione d’una piccola società nel settore del trasporto merci su un corridoio europeo su cui transitano circa 30 milioni di tonnellate/anno. Su questo corridoio operano tre incumbent che gestiscono direttamente il traffico sul proprio territorio e operano in cooperazione oppure mediante piccole società ferroviarie controllate nelle tratte estere. Due operatori dispongono già di consociate estere o filiali operative attive negli altri paesi, mentre un terzo opera solo in cooperazione e deve pertanto valutare se acquisire un target individuato o mantenere lo status quo. All’inizio del gioco le quote di mercato delle controllate estere sono relativamente modeste rispetto agli incumbent. La situazione può essere analizzata come un gioco non coopera- 52 Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale... tivo (in cui non vengono presi in considerazione accordi vincolanti tra le parti) e a informazione perfetta (tutti i giocatori hanno le stesse informazioni). Queste assunzioni sono ragionevoli in quanto la stima del posizionamento di costo dei competitors è sufficientemente affidabile, mentre le informazioni su prezzi medi e volumi sono desunte direttamente dal mercato. La determinazione dei valori dei pay-off per i diversi players, ovvero delle conseguenze economiche delle diverse strategie disponibili, è fatta valutando l’impatto sul valore per l’azionista per i diversi giocatori attualizzando i flussi di cassa unlevered; in caso d’acquisizione d’una consociata all’estero si dovrà tenere conto anche dell’esborso iniziale. Per semplicità verranno esaminate le possibili mosse di due soli giocatori, in quanto le possibili reazioni del terzo player (sostanzialmente di pricing) non alterano la graduatoria delle scelte disponibili. Anche l’albero delle decisioni verrà semplificato per ragioni espositive senza alterare il contenuto strategico del gioco. Il gioco si svolge in sole tre fasi, e ogni giocatore muove a turno scegliendo tra le opzioni disponibili.Viene considerata un’elasticità non nulla il prezzo, per cui le quantità totali sul corridoio sono influenzate dal prezzo medio di tratta, mentre le quote di mercato per tratta si modificano a loro volta in funzione del pricing dei diversi operatori. I costi degli incumbent oscillano tra 16 e 20 F/treno/km; la differenza è in parte motivata, più che da efficienza produttiva, da vincoli normativi diversi nei vari paesi e dal pedaggio, di conseguenza non esiste un differenziale di costo sostanziale fra i tre players principali. Si suppone invece che le controllate operanti all’estero abbiano un vantaggio competitivo in termini di costo del 10% circa rispetto all’incumbent, operando come player di nicchia. Il gioco può essere rappresentato con un albero delle decisioni (Gioco in forma estesa) che evidenzia le possibili mosse dei due competitors 53 A1b 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 54 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia considerati (figura 1); in ogni nodo terminale dell’albero sono rappresentati i pay-off in milioni di euro, rispettivamente per A e per B, calcolati come il Valore attuale netto dei flussi di cassa operativi scontati al costo opportunità del capitale (WACC) assunto pari all’ 8%. fig. 1 - Le possibili mosse dei due giocatori 54 Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale... comunque invadendo in modo massiccio il territorio di A, ovvero mantenere uno stato di guerra fredda con un livello d’ostilità contenuto. La situazione competitiva appena rappresentata costituisce un gioco in forma estesa a informazione perfetta e completa che può essere risolto con il metodo dell’induzione a ritroso (backyard induction). Questo algoritmo, che consiste nel risalire l’albero delle decisioni a partire dai nodi terminali scartando per ogni decisore la scelta peggiore, individua nella guerra fredda la soluzione ottimale; quindi la scelta più ragionevole per A è quella d’effettuare l’acquisizione in parola, anche perché la minaccia d’invasione di B è concreta, avendo quest’ultimo comunque in questo caso un vantaggio rispetto allo status quo. Nella figura 2 è riportato il percorso a ritroso che individua la soluzione del gioco. fig. 2 - Il percorso che individua la soluzione del gioco Esaminando l’albero partendo dall’alto, la prima mossa spetta al giocatore (A), che deve scegliere se mantenere lo status quo o effettuare un’acquisizione potenzialmente ostile. Proseguendo su questo, B, che dispone d’una controllata con limitato volume d’affari sul territorio di A, può invadere in modo massiccio il territorio di A o mantenere lo status quo. A sua volta A può scatenare una guerra dei prezzi con una riduzione dei prezzi stimabile nel 10%, ovvero limitare la reazione sui prezzi perdendo però consistenti quote di mercato sul proprio territorio. Se invece A sceglie d’effettuare l’acquisizione, B può a sua volta reagire scatenando una guerra di prezzi sul proprio territorio e 55 A1b 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 56 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale... SECONDO L’utilizzo della rappresentazione in forma estesa s’è presentato particolarmente efficace nel caso di specie per attivare con il management il processo d’analisi della situazione competitiva, e anche l’utilizzo d’una tecnica intuitiva come l’induzione a ritroso non ha presentato problemi. In genere per questa tipologia di situazioni si sconsiglia la rappresentazione in forma normale o strategica, che risulta meno immediata e da un punto di vista tecnico può richiedere la necessità d’utilizzare tecniche non facilmente comprensibili ai non esperti1. Naturalmente l’analisi del caso è stata completata con opportune sensitivities sull’elasticità del traffico al prezzo e sui possibili vantaggi di costo delle controllate estere, senza alterare però la graduatoria delle strategie. Questo risultato è riscontrato nella pratica di mercato, in quanto i principali operatori cargo operanti sui corridoi europei si sono dotati negli ultimi anni di strutture all’estero con acquisizioni (TX-Logistik per FS), con la creazione di filiali (SBB Italia, SNCF Fret Italia) o con entrambe le tipologie (Railion Italia, Railtraction Company). 56 CASO Il secondo caso esaminato fa riferimento a un accordo tra operatori per una joint venture finalizzata a razionalizzare due impianti industriali vicini ma caratterizzati da un basso fattore di carico. Da un punto di vista economico, esiste una forte convenienza per entrambi gli operatori a chiudere uno dei due impianti concentrando l’attività su quello restante, che fornirebbe servizi richiesti a costi complessivamente più bassi; i due players entrerebbero pertanto in partecipazione al 50% in una newco, cui verrebbero conferiti gli assets produttivi. Il problema quindi è quello di negoziare al meglio l’eventuale compensazione di cassa tra i due operatori. Si tratta quindi d’un gioco cooperativo risolvibile cercando la soluzione di Nash che corrisponde al minimo della seguente funzione: Min = (VJVA - VstA) * (VJVB - VstB) Dove: VJVA = valore della joint venture per A VstA = Valore stand alone dell’impianto di A, ovvero senza joint venture VJVB = Valore della joint venture per B VstB = Valore stand alone dell’impianto di B, ovvero senza joint venture Anche in questo caso il calcolo dei rispettivi vantaggi viene stimato pari al Valore attuale netto (VAN) dei flussi di cassa operativi scontati al costo medio del capitale (WACC) al netto della compensazione K tra A e B. I valori ottenuti sono riportati nella tabella seguente: 57 A1b 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 58 [ Argomenti ] 8 FOCUS | Economia Tabella 1 – Calcolo dei vantaggi di A e B VAN M A B Stand Alone -63,5 -8,8 JV 27,4 61,0 Newco 22,7 22,7 Totale JV 50,1 83,7 Vantaggio 113,6 92,5 Nel caso della joint venture il valore della newco viene attribuito al 50% a ogni operatore. La formula si trasforma nel modo seguente: Min = (VANJVA - VANstA - K) * (VANJVB - VANstB + K) Derivando questa funzione rispetto a K e eguagliando a zero si ottiene K = ((VANJVA - VANstA) - (VANJVB- VANstB))/2 In base ai valori riportati in tabella si ottiene K= 10,5 M Alcune applicazioni di Teoria dei giochi in ambito aziendale... to a quella linea di “pensiero strategico debole” che tanti danni ha arrecato a importanti imprese anche in Italia. Il nostro auspicio è che questi primi esempi d’utilizzo della Teoria dei giochi in campo ferroviario possano essere di stimolo per ulteriori applicazioni e costituire un’ulteriore preziosa arma di conoscenza per rafforzare la capacità di competere delle nostre aziende. NOTE [1] Nel caso di specie la forma normale del gioco è rappresentata nella tabella seguente: A/B 3,5 3,6 4,5 4,6 1,7 -49, 334 -49, 334 57, 112 57, 112 1,8 -136, 271 -136, 271 57, 112 57, 112 2 -669, -337 51, 259 -669, -337 51, 259 Ne emergono due possibili punti d’equilibrio, detti equilibri di Nash (due caselle da cui A non ha interesse a scegliere una riga diversa, una volta fissata la colonna, e viceversa); applicando un criterio di raffinamento (perfezione nei sottogiochi) che elimina gli equilibri non credibili, si trova che solo le strategie 2-3,6 sono razionalmente corrette, come indicato dal metodo per induzione a ritroso. CONCLUSIONI Queste due semplici applicazioni, basate su esperienze concrete, mettono in luce le potenzialità d’alcune tecniche di Teoria dei giochi come supporto per le decisioni aziendali in contesti competitivi. Le difficoltà principali nell’introduzione di nuovi strumenti di supporto alle decisioni come quelli presentati sono nella ricerca d’un equilibrio che consenta da un lato di superare la diffidenza verso metodologie non intuitive, che rischiano di non essere fatte proprie dal management, dall’altro d’evitare che questi strumenti siano trasformati in un “oracolo” che surroga le responsabilità stesse del management. Spesso in passato s’è assistito a un impiego massiccio di strumenti innovativi cui ha fatto seguito, anche per mancanza di consapevolezza dei limiti reali delle nuove metodologie, l’emergere di disillusione e un repentino abbandono, dando credi- 58 59 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 60 AMBIENTE | DIRITTO | ECONOMIA | INGEGNERIA Rubrica Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria GIULIO BURCHI – presidente di Italferr SpA e docente in progettazione ferroviaria dell’Università di Parma FEDERICA FOIADELLI – dottoranda di ricerca in ingegneria elettrica del Politecnico di Milano DARIO ZANINELLI – ordinario di sistemi elettrici per i trasporti nel Politecnico di Milano Introduzione di tensione e corrente presenti sulla linea di contatto d’una generica tratta ferrovia- Il trasporto pubblico ha come principale ria, attraverso un’elaborazione analitica scopo il garantire, in qualunque situazio- mediante un modello statistico apposita- ne di funzionamento, la sicurezza e la mente costruito e una successiva verifica regolarità di circolazione dei rotabili; a tal con dati sperimentali. fine è necessario che i disturbi armonici generati dalle unità di trazione rispettino i limiti di compatibilità con il sistema di segnalamento preposto al controllo del Descrizione del sistema di riferimento traffico. Per questo motivo è necessaria una previ- È necessario far notare che durante l’evo- sione dei disturbi armonici presenti nel luzione dei sistemi di trazione elettrica le sistema d’alimentazione. aziende ferroviarie hanno seguito criteri di Il presente articolo propone un lavoro che scelta differenti, per cui esiste oggi una s’inserisce nell’area di ricerca dei sistemi notevole varietà di sistemi d’alimentazione elettrici denominata “Power Quality”, la e segnalamento, non soltanto nei diversi quale ha lo scopo di studiare il sistema paesi, ma addirittura nell’ambito d’una elettrico, in questo caso dei trasporti, per stessa rete nazionale. definire indici rappresentativi della qualità Senza far perdere di generalità al presen- del servizio elettrico e/o strumenti per te lavoro, s’è fatto riferimento al sistema influenzare la tradizionale progettazione ferroviario presente in Italia sulle linee sto- elettrica a questa finalità. riche: sistema d’alimentazione in corrente In particolare, viene presentata una valuta- continua tramite linea aerea e ritorno zione in termini stocastici delle armoniche attraverso rotaia (figura 1). 61 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 62 [ Argomenti ] 8 RUBRICA 1 1 2 2 1 3 6 SSE 3 7 SSE 1 3 8 SSE 3 9 SSE Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria elettromagnetico e sono dovuti all’ondula- continua, per i trasporti ferroviari. La ricer- zione della tensione raddrizzata, alle ca s’inserisce all’interno d’un più ampio armoniche prodotte dai mezzi di trazione studio affrontato dal Dipartimento d’elet- equipaggiati con convertitori elettronici di trotecnica del Politecnico di Milano nel- potenza o ausiliari e da variazioni brusche l’ambito dell’analisi probabilistica dei di- delle correnti di trazione. sturbi associati ai sistemi elettrici per i tra- Tale inquinamento elettromagnetico può sporti, che ha come scopo la modellizza- essere molto dannoso sia per le persone zione dell’intero sistema di trazione, par- sia per gli impianti. tendo dall’interfaccia con il sistema industriale d’alimentazione, la modellizzazione Il progetto di ricerca del rotabile e la richiusura del circuito attraverso la rotaia (figura 2). Per quanto 4 + - A B 5 C D Il presente lavoro definisce un modello riguarda il rotabile, con cui il sistema degli analitico-sperimentale, elaborato su base impianti fissi interagisce, si ha lo schema statistica, della rete italiana, in corrente a blocchi di figura 3. L fig. 1 - Schema d’alimentazione di linee ferroviarie a corrente continua: 1) linee trifasi ad alta tensione (AT) della rete industriale; 2) stazioni della rete trifase industriale AT; 3) linee primarie di trazione ad alta tensione; 4) linea aerea di contatto; 5) binario; 6-7-8-9) sottostazioni di conversione (SSE); L) distanza fra SSE successive 62 L’energia per l’alimentazione delle linee per i trasporti può indurre disturbi in altri elettrificate viene normalmente prelevata impianti che sono a esso connessi o che dalla rete industriale trifase a media o alta si trovano nelle sue immediate vicinanze. tensione e convertita in corrente continua Le linee a trazione elettrica interferiscono nelle sottostazioni di conversione elettri- con i circuiti elettrici circostanti per indu- ca, sistemate lungo le linee, oppure in zione elettrostatica, in cui si ha una dipen- corrispondenza d’opportuni nodi. denza dal valore della tensione di linea e La presenza dei sistemi di conversione, non dalla frequenza. Sarà quindi presente sia nelle sottostazioni elettriche (SSE) sia sia in cc sia in ca. L’induzione elettroma- a bordo dei rotabili, pone la necessità gnetica, invece, viene generata dalle cor- d’affrontare il grosso problema delle renti alternate che percorrono il circuito di armoniche. Problema di fondamentale trazione. In cc i fenomeni d’induzione elet- importanza in quanto il sistema elettrico tromagnetica vengono detti inquinamento CATENARIA RETE SOTTOSTAZIONE SSE ROTABILE BINARIO fig. 2 - Schema a blocchi del progetto di ricerca, in cui s’evidenziano gli elementi oggetto di modellizzazione 63 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 64 [ Argomenti ] 8 SLITTAMENTI RUBRICA PATTINAMENTI Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria SERVIZI AUSILIARI INTRINSECO FUNZIONAMENTO DELLA SSE (ponti raddrizzatori) DISTURBI NELLA RETE INDUSTRIALE SPETTRO RETE D’ALIMENTAZIONE DEI ROTABILI PRESENTI IN TRATTA SPETTRO D’EMISSIONE DEL ROTABILE fig. 4 - Schema a blocchi degli impianti fissi fig. 3 - Schema a blocchi del rotabile 64 In questa sede si concentrerà l’attenzione, caci da contenere il disturbo armonico lato si presenta un ripple di tensione in uscita modello statistico, considerando rilievi in particolare, su una parte del sistema rete industriale (50 Hz). dai raddrizzatori ridotto utilizzando oppor- sperimentali noti. Per meglio descrivere il complessivo, quella degli impianti fissi, Per quanto riguarda l’impiantistica della tuni sistemi di filtraggio di tipo passivo LC. generico comportamento del sistema d’a- che può essere rappresentata come in SSE considerata, si precisa che l’alimen- L’insieme di questi disturbi unitamente a limentazione si sono considerate due con- figura 4. tazione avviene mediante linea aerea trifa- quelli generati da eventuali rotabili pre- dizioni di funzionamento: la prima con I disturbi presenti nella rete industriale se ad alta tensione a servizio della sotto- senti in linea, coniugati con i parametri assorbimento di corrente a valori di regi- vengono determinati tramite rilievi spe- stazione di conversione. Nella parte dedi- elettrici della linea stessa, costituisce me (passaggio di materiale rotabile), la rimentali. cata alla conversione ca/cc si ha la pre- l’oggetto dell’analisi probabilistica di seconda con assorbimento di corrente Lo spettro della rete d’alimentazione deri- senza di due gruppi statici di conversione, seguito sviluppata. prossimo allo zero (condizione “a vuoto”, va dall’interazione d’entrambe le densità di ciascuno costituito da due trasformatori probabilità d’eventi, valutando nel tempo abbassatori e da convertitori di potenza armonica per armonica. nominale di 5,4 MW, collegati in modo da Lo spettro d’emissione della rete d’alimen- realizzare una reazione dodecafase. tazione del sistema di trazione è inoltre L’abbassamento dei livelli di tensione e la influenzato dai parametri passivi R,L del conversione dal sistema in corrente alter- Il lavoro di ricerca vuole caratterizzare il di densità di probabilità che rappresenta binario e della catenaria, dalla presenza di nata a quello in corrente continua non sono comportamento ai disturbi armonici del lo spettro d’emissione, armonica per uno o più rotabili in tratta e dall’azione dei sufficienti per imprimere alla linea di con- sistema d’alimentazione d’un rotabile armonica, si sviluppi secondo una distri- filtri di SSE se questi non fossero così effi- tatto una tensione perfettamente continua: ferroviario in una linea cc tramite un buzione normale. dove la piccola corrente circolante è Definizione del modello statistico dovuta solo all’alimentazione delle scaldiglie degli scambi ma non vi sono treni in linea). L’ipotesi fondamentale su cui si basa il presente studio è che la funzione 65 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 66 [ Argomenti ] 8 66 RUBRICA Tale ipotesi risulta confermata, come si Per le variabili a due dimensioni, le prin- vedrà nel seguito, dai rilievi sperimentali, cipali statistiche, oltre a quelle monodi- con un ottimo livello d’approssimazione. mensionali marginali o condizionate, In altre parole la curva gaussiana asso- rispondono alla quantizzazione dell’idea ciata abbia il massimo in prossimità del di dipendenza, che s’articola in connes- valore indicato per ciascun’armonica a sione, regressione e correlazione. seguito dell’indagine sperimentale con- Come misura dell’indipendenza delle dotta. variabili aleatorie viene spesso usata la Per le variabili a una dimensione, le prin- covarianza, ma ancora meglio risulta cipali statistiche risultano essere la quan- essere il coefficiente di correlazione. tizzazione di: centro, dispersione e forma. Per le variabili a più dimensioni, nel caso La determinazione del centro può avveni- frequente in cui il modello interpretativo re tramite il calcolo della moda, della sia fornito dalla variabile casuale normale, mediana e delle medie; quella della di- si ha una notevole semplificazione in spersione tramite lo scarto quadratico quanto detta variabile è completamente medio, la varianza e il range. caratterizzata dal vettore delle medie e La forma di una curva a campana, oltre dalla matrice di varianza-covarianza, al che dalla simmetria, è caratterizzata più da quella dei coefficienti di correlazio- anche da un maggiore o minore “appiatti- ne. Quindi lo studio del raggrupparsi mento” nel senso delle ordinate la cui delle variabili diventa superfluo. entità è stabilita dall’indice di Curtosi. Ulteriori vantaggi dell’adozione, quale Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria modello interpretativo, della variabile Un metodo molto usato per dare una casuale con comportamento “normale” descrizione visiva di come si sono ripor- sono dati dall’invarianza della distribuzio- tati i valori d’una successione è ovvia- ne di probabilità associata rispetto a tra- mente l’istogramma, che viene riportato sformazioni lineari della variabile casuale in figura 5 per il caso sopra citato. stessa, e dall’ottimalità della stima dei Per testare graficamente la normalità parametri di modelli. della distribuzione, valutando la lineari- Si riporta un esempio della verifica grafi- tà dei dati, si riporta in figura 6 il grafi- ca della distribuzione normale dei dati co dei quantili che dimostra come i dati sperimentali della ricerca facendo riferi- misurati (rappresentati con una crocet- mento alla tensione lato corrente continua ta) s’allineano secondo una retta (trat- alla frequenza di 0 Hz nel caso d’assorbi- teggiata in figura) tranne che per le mento di corrente (passaggio treni). code d’estremità. fig. 5 - Istogramma rappresentante la tensione lato corrente continua alla frequenza di 0 Hz nel caso d’assorbimento di corrente (passaggio treni) 67 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 68 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria fig. 6 - Grafico dei quantili rappresentante la tensione lato corrente continua alla frequenza di 0 Hz nel caso d’assorbimento di corrente (passaggio treni) fig. 7 - Distribuzione normale della tensione lato corrente continua alla frequenza di 0 Hz nel caso d’assorbimento di corrente (passaggio treni) Sempre con il fine di verificare l’anda- sentazione della distribuzione normale Verificata la distribuzione dei dati, il succes- mentre le x sono i predittori. Questo modello è mento normale della funzione di distribu- tenendo conto del livello di significatività sivo passo del lavoro consiste nella rappre- funzione della varianza delle perturbazioni e dei zione di probabilità s’è fatta una rappre- (figura 7). sentazione di tali dati attraverso un modello parametri incogniti‚ di cui bisogna determinare matematico di seguito realizzato tramite la uno stimatore, compito di questa analisi. teoria della regressione lineare multipla, la Nel presente progetto di ricerca s’è utilizzato quale ipotizza che le osservazioni sono lega- come variabile dipendente il valore della gran- te da una relazione del tipo dezza monitorata alla frequenza fondamentale di riferimento, mentre tutte le altre variabili sono le yn = β0 + β1X1 +...+ βnXn + ωn stesse grandezze riferite alle frequenze indagate. Si può in tal modo effettuare previsioni sulla 68 dove le ω sono variabili aleatorie indipendenti di variabile prescelta, facendo ricorso a più varia- tipo normale rappresentanti le perturbazioni. bili esplicative. Come supporto computazionale La variabile y si chiama variabile dipendente, e di programmazione del codice sviluppato nella 69 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 70 [ Argomenti ] 8 RUBRICA ricerca è stato utilizzato Matlab, linguaggio possibile arrivare in breve tempo alla solu- software che ha permesso di trattare i dati zione finale oppure soffermarsi ad analizza- a disposizione sia da un punto di vista re in profondità i parametri caratteristici matematico sia da un punto di vista grafico. dell’indagine. Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria Il programma di calcolo realizzato, denominato SSE, ha lo scopo di calcolare le armoniche di tensione e corrente presenti sulla Risultati ottenuti linea di contatto d’una generica tratta ferroviaria. Il programma, infatti, fornisce lo Per la realizzazione del modello statistico spettro della tensione e corrente d’alimen- sopra presentato sono state effettuate più di tazione di linea. L’impostazione del pro- 2.000 simulazioni. Per evidenti problemi di gramma SSE prevede la massima flessibi- sintesi si riportano in questo articolo, in linea lità ed è per questo che vengono poste più molto generale e sintetica, i risultati sulla sola scelte a risposta multipla. Così facendo, è tensione lato corrente continua, innanzitutto fig. 8 - Visualizzazione grafica della distribuzione dei coefficienti di regressione alle diverse frequenze della tensione lato cc nel caso d’assorbimento di corrente prossimo a zero 70 nel caso d’assorbimento di corrente prossi- sturbo, infatti, tra i 1.500 Hz e i 1.770 Hz e mo allo zero (figura 8). Com’è noto, molte una componente armonica alle frequenze di sottostazioni elettriche di conversione tra- 130 Hz, 170 Hz, 470 Hz. Bisogna tener sformano la tensione alternata trifase a 50 conto, nella determinazione della distorsione Hz in una tensione continua a 3 kV mediante armonica, della presenza d’agenti disturban- un ponte raddrizzatore trifase, tensione che, ti contemporaneamente sul sistema (treni in in condizioni d’equilibrio perfetto sulle tre assorbimento di potenza o in frenatura, cor- fasi e in assenza di filtro, contiene una fre- renti di segnalamento), fatto che presenta il quenza fondamentale dipendente dalla confi- problema delle modalità d’affronto della gurazione del sistema di conversione statica. sovrapposizione degli effetti distorcenti. Nel caso trattato della sottostazione elettrica Tutto ciò dà luogo a battimenti di frequenza campione si ha una reazione dodecafase, tra i vari disturbi armonici in linea e a interfe- quindi si dovrebbe incontrare la frequenza a renze di fase tra le diverse grandezze armo- 600 Hz e le armoniche superiori. Dall’esame niche, quest’ultime in generale non determi- condotto s’è rilevato come in linea siano pre- nabili con certezza. Si considera ora il caso senti non solo le armoniche legate come della tensione quando vi è assorbimento di detto ai 600 Hz, come accadrebbe in condi- corrente nominale associato alla presenza zioni ideali di funzionamento, ma anche altre d’almeno un rotabile sulla tratta oggetto di armoniche multiple di 50 Hz. Si rileva un di- misura. Il risultato dell’analisi statistica per le 71 B1 12-07-06 26-07-2006 12:52 Pagina 72 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Analisi probabilistica della propagazione armonica nei sistemi d’alimentazione ferroviaria Tabella 1 – Valori limite dati dalle specifiche sull’emissione armonica di sottostazioni redatte da RFI SpA e valori medi ottenuti con il modello probabilistico proposto per entrambi i casi di funzionamento analizzati fig. 9 - Visualizzazione grafica della distribuzione dei coefficienti di regressione alle diverse frequenze della tensione nel caso d’assorbimento di corrente nominale associata alla presenza d’un treno in linea 72 Frequenza [Hz] Limiti [V] Funzionamento ad alto assorbimento di corrente [V] Funzionamento a basso assorbimento di corrente [V] 0 <4.000 3.546 3.884 50 1÷2 1.180 1.593 300 5÷20 9.212 9.723 600 2÷5 3.513 2.401 sati per garantire la compatibilità del sistema ne, considerando la parte dovuta ai distur- d’energia con quello di segnalamento e quin- bi armonici già presenti nella tensione di rivestono un ruolo importante per la sicu- della rete d’alimentazione industriale rezza della circolazione. tenendo conto dei disturbi associati all’e- I valori limite sono stati confrontati in tabella ventuale presenza in linea d’altri treni con 1 con quelli ottenuti nell’indagine condotta i loro azionamenti per la trazione e per i nel presente studio. Si può notare come i servizi ausiliari. Come evidenziato, l’aspet- valori della tensione media ottenuti, sia per il to è di notevole importanza, visto che funzionamento ad alto assorbimento di cor- anche la normativa per il rispetto della rente sia per quello a basso, rientrino perfet- compatibilità fra il circuito di trazione e il tamente entro i limiti imposti da tali specifiche. sistema di segnalamento s’è orientata diverse armoniche è riportato in figura 9. d’una componente armonica alla frequenza Si può osservare come vi siano frequenze di 130 Hz, legata agli azionamenti a chopper, diverse rispetto al caso precedente. Oltre e d’altre frequenze come la 170 Hz, ricon- alle frequenze multiple di 50 Hz, infatti, com- ducibili al già discusso problema fisico dei paiono tutte le frequenze multiple di 90 Hz, battimenti tra armoniche generate da diversi Nel presente articolo si è voluto illustrare d’attualità soprattutto per una futura esten- che possono trovare la loro giustificazione convertitori. A validazione di studi di tipo pro- un possibile modello matematico-statistico sione della metodologia qui presentata nel fatto che, allo scopo di ridurre a bordo babilistico nell’analisi armonica delle gran- utile per calcolare le armoniche di tensio- verso le nuove linee in corrente alternata, del treno le dimensioni del filtro del converti- dezze elettriche di linea si riportano alcune ne e corrente presenti sulla linea di con- modalità d’alimentazione utilizzata nella tore di trazione, esso viene in generale rea- specifiche sull’emissione armonica delle sot- tatto d’una generica tratta ferroviaria. rete ad alta velocità, in cui i fenomeni d’a- lizzato con più fasi interallacciate. A causa tostazioni elettriche redatte da RFI SpA, In tal modo è possibile valutare il compor- nalisi dei disturbi rivestono un ruolo impor- degli inevitabili squilibri tra le varie fasi al fine di garantire il corretto funzionamento tamento d’una sottostazione elettrica di tante per la compatibilità con l’esistente nascono fastidiose subarmoniche coinciden- del sistema elettrico per il trasporto con tutti conversione, analizzando il contributo rete in corrente continua e con gli altri ti con tutte le frequenze multiple della fre- i sistemi e/o gli impianti presenti sulla linea di dovuto all’intrinseco funzionamento dei sistemi tecnologici presenti in prossimità quenza di fase. Si noti, inoltre, la presenza contatto e sul binario. Questi limiti sono fis- convertitori statici presenti in sottostazio- dei tracciati ferroviari. nella definizione di valori non più determi- Conclusioni nistici, bensì stocastici. Questo è un tema molto interessante e 73 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 74 AMBIENTE | DIRITTO | ECONOMIA | INGEGNERIA Rubrica Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti e suggerimenti per una corretta valutazione del potenziale inquinante MAURO PUCCI, MASSIMO T. PETRI, CARLO GERRA – struttura operativa sicurezza del lavoro e ambientale della Direzione personale e organizzazione di RFI SpA ANNA M. MARABINI, PAOLO PLESCIA, MARIA A.TOCINO, GIUSEPPE PAOLONI – laboratorio UNILAB del CNR ISMN a Monterotondo Introduzione di seguito menzionati, l’approfondimento della problematica legata alla presenza, Il pietrisco ferroviario, particolarmente in peraltro sporadica, di clasti con componenti alcune linee, è, di recente, divenuto oggetto naturali amiantati nelle massicciate ferrovia- d’un ulteriore incremento d’attenzione e sen- rie d’alcune zone geografiche del Nord- sibilizzazione da parte degli enti gestori di Ovest, segnatamente ricadenti nella giuri- rete. Ciò per una serie di motivi tra i quali, in sdizione territoriale del Compartimento di generale e non ultimo, vi è anche la nuova Torino. Tale situazione è rapportabile alla classificazione CER dei rifiuti dettata nella residuale permanenza di pietrisco provenien- decisione CE 532/2000 e successive modi- te da pietre verdi posto in opera in periodi ficazioni e integrazioni, in base alla quale il temporali notevolmente pregressi, quando materiale in questione, in precedenza ancora non era sostanzialmente intervenuta sostanzialmente sempre classificabile come la normativa antiamianto. non pericoloso, può ora, nel caso esso La residuale presenza d’amianto (essenzial- divenga un rifiuto, essere considerato non mente, come detto, circoscritta all’ambito pericoloso o pericoloso a seconda della pre- del Nord-Ovest, con particolare riguardo al senza o meno di sostanze contaminanti e in Piemonte) e/o d’altre tipologie d’inquinanti funzione della quantità di esse. Peraltro sulle massicciate ferroviarie costituisce all’avvenuta assunzione da parte del pietri- anche un elemento di riflessione tecnico sco ferroviario della caratteristica di specula- /interpretativa, sia per le modalità con le rità classificatoria con la doppia voce del quali si deve procedere alle eventuali rimo- codice CER, quale fattore contribuente zioni e/o bonifiche, sia per le criticità che tali all’attenzione e alla sensibilizzazione citate in interventi potrebbero creare. premessa, deve aggiungersi, essenzialmen- Il volume del pietrisco da massicciata fer- te con riguardo agli ambiti regionali appena roviaria è infatti cospicuo, e può variare da 75 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 76 [ Argomenti ] 8 RUBRICA un minimo di 1,3 m3 di pietrisco per ogni pera, specie quando debbano conside- spessore minimo da garantire sotto le tra- linea), alla sopraelevazione in curva e all’in- metro lineare di ferrovia a semplice binario, rarsi rifiuti. Il lavoro che viene qui pre- verse, variabile con i carichi previsti (35 o terasse tra i binari nel caso di linee a dop- per le linee meno importanti, a un massimo sentato nasce da una prima 1 attività di 50 cm a seconda dell’importanza della pio binario (figura 1). di 3,8 m di pietrisco per ogni metro linea- monitoraggio che il CNR – Istituto per lo re di ferrovia a doppio binario, per le linee studio più importanti. (ISMN) ha eseguito per conto della Il pietrisco tolto d’opera, molto spesso, Struttura operativa sicurezza del lavoro e quando dev’essere considerato rifiuto, è ambientale della Direzione personale e invero ascrivibile alla categoria dei rifiuti organizzazione di RFI – Rete ferroviaria non pericolosi. Tuttavia in situazioni di criti- italiana, andando a campionare oltre cità, qualora presenti valori d’indice di rila- 2.500 km di linee ferroviarie ubicate nel scio superiori alla soglia limite e abbia con- Compartimento di Torino. Il pietrisco contenuto nella massicciata tenuti d’amianto e/o d’altre sostanze inqui- Tale lavoro ha determinato la stesura d’una dev’essere formato da rocce dure, a spigoli nanti in concentrazione superiore a quanto mappa della presenza d’amianto, metalli vivi, non gelive e non facilmente alterabili; Il presente lavoro riporta le modalità con le previsto dalla normativa in materia di clas- pesanti e idrocarburi in linee ferroviarie; e sono evitate a questo proposito le arenarie e quali è stato redatto il protocollo analitico per sificazione, etichettatura e imballaggio si può in buona sostanza affermare che il le rocce argillose, le filladi e i micascisti, per- la determinazione degli inquinanti del ballast. delle sostanze e dei preparati pericolosi, è lavoro in questione per organicità, metodo- ché friabili e porose. Sono invece preferiti i Tale protocollo d’analisi è l’unico esistente, da considerare un rifiuto pericoloso e logia e numero dei Km monitorati è il primo calcari duri, le dolomie, i graniti; ottimi i attualmente, per i materiali naturali prove- come tale viene di norma smaltito in disca- esempio di questo genere per una regione basalti, le trachiti e i porfidi, le metamorfiti più nienti da rocce verdi e utilizzati in opera. rica a costi non indifferenti, che potrebbe- europea. dure, gli gneiss e le serpentiniti. 3 dei materiali nanostrutturati ro subire ulteriori aumenti alla luce dell’evoluzione del quadro normativo disciplinan- fig. 1 - Sezione tipo di linea sino a 200 km/h, a doppio binario Materiali e metodi La problematica legata alla caratterizzazione La problematica “ballast” te in senso maggiormente restrittivo (spe- 76 Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... del ballast, soprattutto per quanto attiene alla determinazione dell’eventuale contenuto d’a- Metodologie di campionamento cie per l’amianto e i materiali contenenti La massicciata (o ballast) è la struttura mianto (nonché del valore dell’Indice di rilascio) amianto – MCA), le nuove tipologie di di- interposta tra la piattaforma stradale e l’ar- e metalli pesanti è un argomento fortemente La mappatura che è stata fatta delle scariche e i criteri di conferimento in esse mamento, realizzata con lo scopo di distri- approfondito e dibattuto in questo periodo spe- linee ferroviarie è stata elaborata con dei rifiuti. buire sul corpo stradale i carichi trasmessi cialmente, con riguardo all’amianto, nel conte- dati analitici ricavati da una campionatu- Ecco perché, nell’ambito delle attività di dalle traverse, impedire lo scorrimento sto o con riferimento al contesto territoriale pie- ra di dettaglio. manutenzione/rinnovo di massicciate ferro- delle traverse e garantire lo smaltimento montese. In questo lavoro, essenzialmente tec- Grande influenza nei risultati d’una map- viarie comportanti una notevole asportazio- delle acque meteoriche. nico, vengono riportati i dati di laboratorio e le patura di questo tipo deriva dal criterio ne di pietrisco proveniente da rocce verdi Il ballast è costituito da pietrisco a spigoli modalità operative adottate, lasciando la di- con il quale si campiona. e/o potenzialmente contaminato, è bene vivi e pezzatura compresa fra 30 e 60 mm. scussione più squisitamente “politica” ad altre In particolare, nel caso del pietrisco si utilizzare un protocollo d’analisi sicuro ed La sua forma, che in profilo è quella d’un sedi e rimandando il lettore a una lettura critica deve considerare che una granulometria evitare così non corrette interpretazioni e trapezio isoscele con i lati inclinati di 3/4, e dei numerosi documenti in materia, alcuni dei così grossolana del materiale non permet- decisioni sulla sorte dei materiali tolti d’o- le sue dimensioni variano in relazione allo quali riassunti e citati nella bibliografia. te d’ottenere un campione veramente rap- 77 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 78 [ Argomenti ] 8 presentativo della massicciata, a meno di RUBRICA • linee: Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... Le pietre sono state raccolte e messe in dop- non fare una quartatura. - prelievo tassativamente pie buste di polietilene, insieme al materiale In questo senso, il percorso svolto dai senza selezione, ogni 5 km di linea fine eventualmente adeso alle pietre stesse. campionatori lungo la linea è stato esatta- (campione da ca. 15 kg); Su ciascuna busta sono stati posti il nome mente questo: un movimento destra-sini- casuale, • stazioni ferroviarie: - prelievo 4÷5 m di massicciata per prelevare pietre senza selezione, ogni 500 m di linea Le metodologie d’analisi che in questo lavoro (campione da ca. 15 kg); sono riportate sono tre: 2 da quattro angoli della massicciata e dal suo centro. casuale, della linea e la chilometrica progressiva dal- stra, centro e sinistra-destra in un area di tassativamente • gallerie: l’inizio della linea stessa. • analisi dell’amianto di crisotilo e anfibolo; Circa le quantità di pietre da prelevare - prelievo casuale, tassativamente senza • analisi dei metalli pesanti; dalla massicciata e la larghezza di maglia selezione, ogni 500 m di linea, e comun- • analisi degli idrocarburi totali e IPA. del campionamento, il prelievo è stato que sempre all’imbocco, allo sbocco e al eseguito secondo il seguente criterio: centro (campione da ca. 15 kg). fig. 3a - Campioni, reticella d’abrasione e sacchetti di contenimento PREPARAZIONE DEI CAMPIONI INCOGNITI Il protocollo d’analisi messo a punto da CNR e RFI prevede un solo campionamento di clasti e una sola preparativa, basata sull’attrizione superficiale dei clasti. Ciò affinché si prepari una quantità significativa di polveri adatta alla determina- fig. 3b - Agitatore utilizzato per le prove di rilascio zione dell’amianto, dei metalli pesanti e fig. 2 - Campionamento del pietrisco 78 degli idrocarburi, sia totali sia IPA. Il meccanismo di rilascio è il seguente: con il I materiali da analizzare sono stati prepa- movimento di nutazione, le pietre tendono a rati utilizzando un attritore, realizzato ruotare sul loro asse d’allungamento mediante un agitatore orbitale in modo e lungo un percorso elicoidale all’interno semplice: i campioni (del peso di circa della rete metallica, con abrasione della loro 500 g) sono inseriti dentro una scatola superficie; la polvere che ne deriva viene dotata d’una rete metallica; tale scatola è raccolta al fondo della vaschetta e separata a sua volta inserita in un doppio sacco in dal resto del materiale. polietilene, chiuso con strip autoadesiva I campioni vengono pesati prima e dopo il (figure 3a e 3b). trattamento. Il tutto è messo in un agitatore con una Si è notato che in dieci minuti si riesce ad velocità massima di 330 RPM per 10 asportare quasi completamente lo strato minuti di tempo. superficiale di 1÷2 mm di spessore e che, 79 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 80 [ Argomenti ] 8 RUBRICA nel caso di campioni con amianto, si ha un’a- queste, nel contesto piemontese, rivestono sportazione praticamente completa delle particolare rilevanza le “serpentiniti”. fibre superficiali. Le serpentiniti sono rocce composte princi- I metalli lisciviabili sono ovviamente quelli palmente da minerali del gruppo del serpen- contenuti nello strato superficiale e quindi tino (che raggruppa venti diverse specie l’asportazione di questo permette di verifi- minerali), e cioè fillosilicati idrati di ferro e carne l’effettivo contenuto. magnesio, spesso ricchi d’altri elementi Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... metallici, quali cromo, manganese, cobalto e Analisi dell’amianto nichel. A causa della loro compresenza, que- Data la particolare natura delle rocce verdi, e sti minerali non sono sempre facilmente indi- i minerali in esse contenuti, l’analisi dell’a- viduabili e, di norma, non vengono fatte par- mianto su queste rocce risulta tutt’altro che ticolari distinzioni. facile. Circa le metodologie analitiche, in Vi sono comunque tre importanti strutture questo lavoro sono utilizzate le metodiche aggregate di serpentino: antigorite, lizardite indicate nel DM 6/9/1994, e in particolare e crisotilo: antigorite [(Mg, Fe)3Si2O5(OH)4] Analisi FTIR due principali, poste a 1.080 e 945 cm-1, con per le analisi qualitative la microscopia ottica e lizardite [Mg3Si2O5(OH)4] sono minerali Gli spettri del crisotilo e delle varie forme di uno shoulder a 1.020 cm-1. in contrasto di fase (MOCF) e la microsco- lamellari di colore verde chiaro, mentre il cri- serpentino sono tra loro diversi, ma un anali- Nel crisotilo il picco OH è più intenso ed è pia elettronica a scansione (SEM), mentre sotilo [Mg3Si2O5(OH)4] è l’“amianto bian- sta che non abbia mai analizzato, in infraros- diviso in due picchi a 3.680 e 3.630 cm-1, per le quantitative, nel caso d’una presenza co”, fibroso. so, l’antigorite potrebbe facilmente confon- mentre nella zona di vibrazione del legame massiva d’amianto riconosciuto senza dub- L’amianto di crisotilo si rinviene nel pietrisco derne lo spettro con quello del crisotilo, attri- Si-O-Si c’è un tripletto molto caratteristico a bio in MOCF o SEM, la spettrofotometria associato con le altre forme di serpentino, in buendo erroneamente le differenze spettrali 1.075, 1.020 e 950 cm-1. FTIR. forme fascicolate e in strutture “cellulari”, alla presenza d’impurezze. Nell’antigorite il Le differenze di spettro tra crisotilo e anti- Su questo argomento è opportuno fare qual- cioè al margine di strutture lenticoidali di ser- picco relativo alla vibrazione stretching gorite continuano sostanzialmente a fare che chiarimento, in particolare sulla possibi- pentino. dell’OH è suddiviso in due bande, a 3.682 della tecnica IR ancora l’unica tecnica non lità di distinguere le forme fibrose da quelle Spesso la distinzione ottica o in microscopia (fino a 3.697) e 3.640 cm-1, mentre le vibra- microscopica in grado di distinguere i mine- non fibrose degli anfiboli e del crisotilo. elettronica a scansione tra le forme fibrose e zioni di stretching del legame Si-O-Si sono rali non fibrosi del serpentino dal crisotilo fig. 4 - Clasto, proveniente dall’ex giacimento di Balangero: si osservino le fibre a vista di crisotilo non fibrose non è facile, dato che si nota un 80 Analisi del crisotilo misto a serpentino, distinzione tra fasi fibrose e non fibrose passaggio quasi continuo fra la struttura Va anzitutto evidenziato che le rocce che L’analisi quantitativa è quindi svolta con la costituiscono il pietrisco oggetto del presen- spettrofotometria FTIR, che riesce a distin- te studio, e cioè quelle potenzialmente inte- guere in modo sufficientemente preciso la ressate dalla presenza d’amianto, apparten- forma colonnare dalla forma tubolare fibrosa gono alla famiglia delle “pietre verdi”; tra del serpentino. colonnare o tabulare dell’antigorite e la struttura fibrosa del crisotilo. 81 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 82 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... cava di Caprie. La nuova metodologia, messa semiquantitativa. I risultati ottenuti in FTIR a punto dopo numerose prove di laboratorio, mostrano invece un elevato grado d’affidabili- risulta essere estremamente più precisa della tà, come viene mostrato nei confronti quantita- valutazione semiquantitativa che si può realiz- tivi riportati negli esempi applicativi. zare mediante microscopia al SEM o in Dato che la microscopia è un metodo essen- Protocollo d’analisi quantitativa di crisotilo in miscela con fasi del serpentino non fibrose zialmente bidimensionale, non permette di Questa procedura è stata elaborata per ese- valutare con sufficiente accuratezza il volume guire analisi quantitative di crisotilo (amianto degli oggetti osservati e, pertanto, il loro peso. di serpentino) in matrici naturali a base di ser- In questo senso risulta attendibile solo come pentino non fibroso, in rocce di serpentino, metodo di valutazione qualitativa, o al massimo prasinite, metagabbri e metabasiti in generale. MOCF, pure indicata come ammissibile dal D.M. 6/9/1994. Tabella 1 – Materiali utilizzati nell’analisi del crisotilo su rocce verdi in FTIR Materiali figg. 5-6- Analisi FTIR di crisotilo e antigorite. Si notino le differenze delle bande relative agli stretching OH nella zona compresa fra 3.800 e 3.600 cm-1 82 1 Crisotilo di Balangero o, in alternativa, crisotilo NIOSH macinato 2 Serpentino antigorite, cristalli selezionati al microscopio binoculare esenti da qualsiasi fibra e analizzati in MOCF, provenienti dai giacimenti di Balangero, Caprie, Trana e altri del Piemonte 3 KBr, grado analitico, polvere preventivamente essiccata in stufa a 150°C per almeno 48 ore 4 Acetone, grado analitico 5 Mulino a coltelli per la riduzione granulometrica del crisotilo o, in alternativa, mulino a scuotimento a sfere o, in alternativa, mortaio d’agata 6 Bilancia analitica a quattro cifre, adatta alla pesata minima di 0,01 mg (figure 5-6). L’analisi quantitativa del crisotilo tale limite di rilevabilità risulta più che accetta- 7 Mortaio d’agata da due pollici o più di diametro in miscela con serpentino sfrutta quindi queste bile (si rammenti che, per la determinazione 8 Spatola in acciaio peculiarità, e in particolare può essere utiliz- dell’indice di rilascio, si verifica la concentra- Pasticcatrice per pasticche da 10 a 30 mm di diametro zata la ban-da compresa tra 3.651 e 3.623 zione d’amianto nelle polveri d’automacinazio- 9 10 cm-1 che risulta peculiare, facilmente indivi- ne, non nel campione tal quale, e che a un indi- 11 Cappa a flusso laminare o, in alternativa, cappa chimica duabile e ben misurabile in termini d’area in un ce di rilascio di 0,1 corrisponde, indicativa- 12 Spettrofotometro FTIR, con beam splitter in DTGS o similare, adatto alla rivelazione del range tra 4.000 e 400 cm-1 e portacampioni per pasticche solide da 10 mm range di concentrazioni che vanno da qualche mente, una percentuale d’amianto nelle polve- Mezzi di protezione individuale (DPI) punto percentuale fino al 100%. ri del 9%2). L’analisi quantitativa, in FTIR, del Poiché lo scopo di tale analisi è quello di deter- crisotilo in presenza d’antigorite è stata realiz- Data la pericolosità d’alcuni reagenti (amianto) si prescrive l’uso d’idonei DPI durante la preparazione dei reagenti e dei campioni, in particolare: minare la quantità d’amianto e l’indice di rila- zata utilizzando uno standard di crisotilo puro 1 Mascherina P3 scio delle rocce, e in particolare di verificare se proveniente da Balangero e un campione 2 Guanti in lattice quest’ultimo supera il valore di soglia di 0,1, d’antigorite “senso scritto” proveniente dalla 3 Cappa a flusso laminare Pressa da 10 tonnellate per pasticcatrice 83 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 84 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Preparazione dei reagenti Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... poi in un contenitore in vetro chiuso erme- vata una quantità pari a 300 mg per essere prese tra il 5 e il 100% di crisotilo in miscela; la ticamente. poi compressa in una pasticcatrice da 10 seconda banda risulta spesso coperta da altre to in mulino a coltelli o in mulino a scuoti- • 1 grammo di serpentino4 (antigorite o lizar- mm di diametro, a una pressione di 8 tonnel- vibrazioni di silicati e, pertanto, solo quando libe- mento (shaker) o, in estrema alternativa, dite) verrà invece macinato in micromor- late per almeno 2 minuti. Le pasticche così ra può essere utilizzata nella quantificazione tra il con mortaio d’agata. taio o in mulino a scuotimento o, in estre- ottenute dovranno essere conservate in 20 e il 100%. Il serpentino presenta una banda La macinazione va effettuata in presenza ma alternativa, in mortaio d’agata, sempre appositi contenitori numerati. analitica a 570 cm-1 non presente nel crisotilo, ma d’acetone, fino a ottenere una sospensio- in presenza d’acetone. • 1 grammo di crisotilo dev’essere macina3 raramente potrà essere utilizzata, visto che nella ne densa che al microscopio binoculare La polvere ottenuta, di dimensioni paragona- Taratura stessa zona spettrale si trovano numerosissime risulti avere una granulometria media infe- bili a quelle della polvere di crisotilo, sarà La misura quantitativa del crisotilo nel serpentino vibrazioni catione-ossigeno d’altri silicati. riore ai 100 µm. lasciata asciugare in aria fino a essiccazione può essere eseguita utilizzando due bande anali- Lo spettrofotometro FTIR sarà così preparato: La polvere così ottenuta dovrà essere totale. tiche ben distinte: • range analitico: 4.000 ÷ 400 cm-1 lasciata asciugare in aria, sotto cappa a • la banda a 3.642 cm (figura 7); • apodizzazione: strong -1 flusso laminare, fino a ottenere l’essicca- Preparazione degli standard • la banda a 1.054 cm (figura 8). • risoluzione: 1 cm-1 zione totale. Gli standard saranno preparati secondo La prima banda è sufficientemente ben distinta • numero di scansioni del fondo: 32 La polvere così asciugata sarà trasferita quanto indicato in tabella 2. da poter essere utilizzata in quantificazioni com- • numero di scansioni del campione: 32 -1 Tabella 2 – Standard preparati per la curva di taratura Standard 84 Serpentino Crisotilo % quantità (mg) % quantità (mg) 1 95 28.5 5 1.5 2 90 27.0 10 3.0 3 80 24.0 20 6.0 4 60 18.0 40 12.0 5 20 6.0 80 24.0 Tale tabella è indicativa; l’importante è che la KBr, preventivamente essiccato in stufa a copertura della calibrazione comprenda valo- 150°C, in rapporto di 3.000:30 mg (3 g di ri nel range 5 ÷ 80% di crisotilo. Le pesate KBr su 30 mg di polvere totale). Le miscele saranno eseguite con bilancia analitica, saranno di nuovo pestate e miscelate in mor- secondo i pesi indicati in tabella 2. Le polve- taio d’agata fino a ottenere una polvere ri così pesate saranno mescolate insieme in estremamente fine e impalpabile. Ciascuna un mortaio d’agata di capacità adeguata, a miscela verrà conservata in contenitori in mano, con aggiunta di qualche goccia d’a- vetro che indicheranno il numero dello stan- cetone, fino a ottenere un colore omogeneo. dard e le percentuali dei singoli componenti. Le miscele saranno quindi mescolate con Di ciascuna miscela polvere-KBr sarà prele- fig. 7 - Banda stretching OH per contenuti di crisotilo (in rosso) compresi tra 10 e 70% in peso sulla miscela con antigorite 85 C1 12-07-06 26-07-2006 12:53 Pagina 86 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... fig. 8 - Bande di vibrazione Si-O-Si e Mg-O (il crisotilo è in rosso, il serpentino in blu) All’analisi FTIR le bande OH dei reattivi preparati, tutti nella stessa giornata di lavoro. devono essere ben nitide e distinte, non Sul picco sarà selezionata la banda compre- devono esserci fenomeni di sovrapposizione sa fra 3.651 e 3.620 cm-1, e ne sarà calcola- L’area del picco a 3.642 cm-1 verrà attri- 1) preparazione del campione per auto- con altre bande (acqua). Saranno quindi col- ta l’area racchiusa tra i due estremi di banda buita alla percentuale di crisotilo presente macinazione (4 ore); lezionati tutti gli spettri relativi agli standard (figura 9). nel campione e dovrà quindi essere effet- 2) prelievo e pesatura della polvere rila- tuata una regressione lineare sui risultati sciata e omogeneizzazione della polvere relativi ai vari standard. Con ogni probabi- in mortaio d’agata; lità la retta di calibrazione non passerà per 3) campionamento di un’aliquota di 3 mg lo “0”, a causa di problemi d’interferenze di polvere e mescolamento di questo con non facilmente eliminabili. La taratura for- 300 mg di KBr secco; macinazione e nirà una misura quantitativa che, ragione- miscelazione della miscela KBr e polvere volmente, possiede un errore compreso in mortaio capiente; tra il 5 e il 25% sul valore misurato. 4) preparazione della pasticca a 8 tonnel- fig. 9 - Banda selezionata e misura dell’area del picco late di pressione, con pasticcatrice da 10 86 Analisi d’incogniti a 30 mm di diametro; La procedura da adottare risulta la 5) analisi della pasticca nelle stesse condi- seguente: zioni strumentali dell’analisi degli standard; 87 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 88 [ Argomenti ] 8 RUBRICA 6) verifica quantitativa del crisotilo. fibrosa. Per questo motivo si consiglia e fissate poi nei suoli. Elevati tenori di Zn, mio, lo zinco e il piombo presentano valo- d’utilizzare la microscopia per una defini- Pb e Cd sono invece ascrivibili a origini ri da 10 a 125 volte inferiori alla media Determinazione dell’indice di rilascio zione semiquantitativa delle fibre, attri- antropiche. terrestre. L’indice di rilascio (I.R.), metodo di valuta- buendo volume e relativi pesi secondo le Se d’altra parte s’osserva la tabella 3 si Ciò, in buona sostanza, significa che le zione della pericolosità della roccia secon- indicazioni già fornite dal DM 6/9/1994, può notare come il tenore in alcuni metal- rocce verdi, sebbene siano spesso sede do il decreto del ministero della Sanità di in attesa che venga pubblicato un metodo li risulta mediamente elevato, in particola- di concerto con il ministero dell’Industria e d’analisi quantitativa che riesca a discri- re Cr, Co e Ni, mentre altri elementi, quali mediamente meno ricche in alcune tipolo- commercio del 14 maggio 1996, dovrà minare le due morfologie dello stesso l’arsenico e il mercurio, presentano valori gie di metalli pesanti rispetto a molte essere calcolato come segue: minerale. decisamente più bassi della media terre- delle altre tipologie di rocce utilizzabili stre e del calcare, mentre il rame, il cad- per produrre pietrisco. I.R. = % amianto nelle polveri (da analisi FTIR) % densità relativa L’analisi dei metalli pesanti su queste La densità relativa (DR) per una serpenti- non indifferente, dato che le serpentiniti nite, prasinite o altra roccia verde risulta (così come anche le altre litologie utilizza- essere compresa tra l’85 e il 100%. te per produrre pietrischi) sono general- La sua determinazione verrà effettuata mente tra i minerali più ricchi in metalli mediante pesanti naturali. volumenometro o analogo mineralizzazioni importanti, sono Analisi dei metalli pesanti rocce costituisce un problema analitico 88 Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... Tabella 3 – Metalli ed elementi in traccia riscontrati in ofioliti (media), rispetto a un calcare e alla media della crosta terrestre (da Levinson, 1974) Elemento Ultramafite (mg/kg) Calcare (mg/kg) Crosta terrestre (mg/kg) Ag 0,06 1 0,07 As 1 2,5 1,8 mezzo di determinazione di laboratorio. In In regioni italiane particolarmente sensibi- Cr 2.000 10 100 mancanza d’un dato analitico s’assuma la li ai problemi legati alle rocce verdi, quali Cd < l.l.d. 0,1 0,2 DR al 90%. soprattutto il Piemonte, ad esempio, si Co 150 4 25 conosce già molto bene quali siano le Cu 10 15 55 Analisi d’amianto d’anfibolo e distinzione aree che presentano inquinamenti da Hg < l.l.d. 0,03 0,08 tra anfibolo fibroso e non fibroso metalli provocati dalla presenza di filoni Zn 50 20 165 L’analisi degli amianti d’anfibolo viene metalliferi e di metalli dispersi nella roc- Pb 0,1 8 12,5 svolta in questo lavoro attraverso le meto- cia, o escavazioni abbandonate su giaci- Ni 2.000 12 75 diche indicate nel DM 6/9/1994, in parti- menti filoniani o massivi d’ossidi e solfuri V 50 15 135 colare la microscopia elettronica a scan- metallici. Mn 1.300 1.100 950 sione (SEM) e la diffrazione X di polveri Secondo i rilievi dell’ARPA Piemonte, alti Ba 2 100 425 (XRD). tenori in Cr e Ni nei suoli sono legati alla Be < l.l.d. < l.l.d. 2,8 Mentre la SEM permette una valutazione presenza di questi elementi nelle rocce, morfologica, ma non analisi quantitative in che tendono a migrare verso il suolo massa, la metodica XRD permette un’a- secondo schemi ben noti, quali una prima Metalli quali Pb, Cr, Ni, Cu, Zn, Cd ecc. presente al fine di non incorrere in errori di nalisi quantitativa, ma è impossibile ossidazione a solfati e una lisciviazione di sono contenuti in diverse forme minerali valutazione in seguito all’esecuzione di prove distinguere tra la forma fibrosa e non questi come specie ioniche solubilizzate (tabella 4), che vale la pena di tenere ben di lisciviazione condotte su tali minerali. 89 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 90 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Tabella 4 – Minerali opachi apportatori di metalli, presenti nelle “rocce verdi” – “Spinelli” sl Minerale Composizione chimica (metalli e tracce) % * Formula Mg Magnetite Cr Mn Fe Co Ni Fe2+Fe3+2O4 150 1.500 2.000 98,0 100 1.000 manganocromite MnCr 2 O 4 , la nicromite (Ni, Co, Fe)(Cr, Fe, Al) 2 O 4 . cia, quali Mn e Cr. Tali metalli vengono quindi a essere facilmente lisciviati. Cu Zn Sn Pb As Hg L’alterazione acida non modifica sostan- 20 20 5 5 1 1 zialmente la cromite, che rimane inaltera- Zinco e piombo - - - - - - Maghemite γ-Fe2O3 ta. Anche l’alterazione da agenti atmo- Lo zinco e il piombo si trovano raramen- Gahnite ZnAl2O4 1,0 1.000 1.000 8,0 100 1.000 20 35,7 2 2 1 1 sferici non influisce grandemente sulla te in minerali primari nelle serpentiniti e Galaxite MnAl2O4 1,4 3.000 28,6 3,3 100 1.000 10 200 - - - - cromite, che si trova infatti come granuli solo come solfuri ZnS e PbS. Ulvospinello Fe2TiO4 1,0 3.000 1.000 49,9 100 1.000 20 200 - - - - residuali nelle sabbie di fiume e marine Tali forme vengono rapidamente alterate Franklinite ZnFe2O4 18,5 1.000 1.000 37,8 100 1.000 20 16,6 - - - - (placers). Jacobsite MnFe2O4 1,1 1.000 26,6 44,2 100 1.000 20 100 - - - - Trevorite NiFe2O4 1,1 1.000 1.000 47,6 100 20 100 - - - - Una condizione d’ossidazione spinta può in ambiente subaereo in solfati ZnSO 4 e PbSO 4 idrati. I solfati sono estremamen- determinare il formarsi di cromite ferrica te solubili e possono essere facilmente 100 1.000 20 100 - - - - lisciviati. - - - Fe(Cr, Fe) 2 O 4 . Non si ritiene possibile che si formi direttamente cromo esavalente dalla ferrocro- Rame mite, in quanto l’energia necessaria a Il rame è contenuto in maniera modesta tale ossidazione risulterebbe troppo ele- all’interno delle serpentiniti e deriva da vata. vicarianza nei solfuri primari di zinco. Magnesiocromite Cromite - 5.600 - 97,0 MgCr2O4 12,6 52,1 1.000 2,0 FeCr2O4 - - 25,1 2,0 46,6 100 24,9 100 1.000 20 100 100 * le cifre in rosso rappresentano mg/kg Tabella 4b – Minerali opachi apportatori di metalli, presenti nelle “rocce verdi” – “Solfuri” sl Minerale Composizione chimica (metalli e tracce) % * Formula Mg Cr Pirite FeS2 - - Marcasite FeS2 - - Blenda (Zn, Fe)S - - Mn Fe Co Cu Zn 1.000 46,6 1.000 100 100 1 100 46,6 100 1.000 3,0 10 Galena PbS - - 100 1.000 10 Skutterudite (Ni, Co)As3 - - 100 1.000 5,5 Arsenopirite FeAsS - - 10 Calcopirite CuFeS2 - Cobaltite CoAsS - Ni Sn Pb As Hg 1.000 1.000 1.000 5.000 dalle argille, dal materiale organico e l’eventuale riduzione del cromo esavalente a trivalente. - - - 1.000 5.000 10 10 64,1 2,0 1,0 2,0 1,0 Ferro 1 2,0 Il ferro deriva principalmente dagli ossidi 1 1,0 2,0 86,6 2,0 100 100 100 78.2 5.000 34,3 1.000 100 100 10 10 10 - 100 30,4 1.000 10 34,6 10 10 10 1.000 500 - 10 10 10 10 500 35,5 Il rame lisciviato viene facilmente fissato favorendo 10 16,4 10 1,0 I suoli sono poi generalmente riducenti, 10 10 10,0 46.1 45.2 500 * le cifre in rosso rappresentano mg/kg dagli idrossidi di manganese e ferro nei suoli. mite (-Fe 2O 3), ilmenite FeTiO 3 e ossidi Considerazioni sulle modalità analitiche per i metalli nelle polveri da rocce verdi complessi. Le analisi dei metalli sono state effettua- Il ferro è presente anche come solfuri te allo scopo di capirne l’origine e di (pirite e marcasite, FeS 2). definirne il potenziale pericolo per l’am- magnetite e cromite, oltre che da maghe- Sia gli ossidi sia i solfuri sono instabili in biente. Cromo per il 46,5%, il ferro per il 24,5% e l’os- condizioni subaeree: entrambi tendono a A questo scopo le polveri di diverse tipo- Il cromo è contenuto come ossido terna- sigeno per il 28,6%. ossidarsi formando idrossidi e strutture logie di pietrischi sono state trattate rio cromite Il cromo si trova qui nella forma trivalen- limonitiche, con formazione di strati di mediante separazione magnetica e suc- FeCr 2 O 4 , o come elemento vicariante te. Altre fasi di cromo presenti nelle ser- materiali amorfi composti da ferroidrite e cessivamente le porzioni maggiormente nella magnetite Fe Fe 2 O 4 . Nella cromite, il cromo elementare è contenuto pentiniti, ma molto più rare, possono goethite. In questo meccanismo vengono magnetiche sono state analizzate preven- essere la magnesiocromite, MgCr 2 O 4 , la liberati anche i metalli contenuti in trac- tivamente con diffrazione a raggi X (figu- (spinello) nelle (II) 90 Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... forma (III) 91 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 92 [ Argomenti ] 8 RUBRICA re 9-10). I campioni di polveri analizzati labile all’idrossido di ferro lepidocrocite in XRD possono essere grossolanamente (FeO (OH)). selezionabili in due categorie: La polvere risulta discretamente magne- • polveri rosse; tizzabile, segno della presenza di fasi • polveri nere o grigie. magnetiche quali la maghemite. Le polveri rosse contengono una frazio- Le polveri nere sono costituite da una ne consistente della matrice (antigorite frazione molto ridotta della matrice, una nel caso di serpentiniti), una frazione quantità considerevole di quarzo e calci- importante di quarzo e carbonato di cal- te e ossidi di ferro. In alcuni campioni si cio (calcite) oltre a ossidi di ferro nota anche la presenza di ferro metallico (maghemite) e carbonati di ferro (ankeri- e d’una lega Fe-Ni. te). In alcuni campioni la frazione super- Le polveri nere sono fortemente magne- ficiale presenta una componente assimi- tizzabili, molto più delle polveri rosse. Legenda: Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... Legenda: Cl=clorite (matrice); A=antigorite (matrice); Q=quarzo; C=carbonato di calcio; M=maghemite Cl=clorite (matrice); A=antigorite (matrice); Q=quarzo; C=carbonato di calcio; M=maghemite fig. 10 - Spettri XRD riferiti ai campioni di polveri nere I minerali apportatori di metalli potenzial- • facilità d’utilizzo in situ. mente pericolosi sono quindi essenzial- Lo strumento utilizzato per l’analisi in mente due: fluorescenza X è stato il sistema por- • i silicati di magnesio contenenti ele- tatile LITHOS 3000, dotato d’un tubo menti vicarianti (Ni, Cr); • gli ossidi metallici, contenenti Fe, fig. 9 - Spettri XRD riferiti ai campioni di polveri rosse 92 RX con anodo in molibdeno, potenza di 15 W RMS e un detector a disper- Mn, Co. sione d’energia da 149 eV di risolu- La successiva misura del contenuto in metal- zione. li pesanti è stata realizzata mediante fluo- Utilizzando 24 kV di tensione al tubo e rescenza X portatile, invece del consueto una corrente di 0,3 mA con tempi d’ac- assorbimento atomico o ICP, per due ragioni: quisizione di 100 secondi, il limite di • necessità d’avere molte analisi in poco rivelabilità sul cromo risulta essere del- tempo; l’ordine della ppm. 93 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 94 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... a vista l’amianto è presente secondo due tipi di giaciture: 1. amianto disposto in spalmature superficiali e in fratture all’interno del clasto, 2. amianto disperso in minutissime plaghe all’interno d’una massa compatta. La figura 12 mostra un clasto, tagliato perpendicolarmente al suo allungamento, ricoperto parzialmente da uno strato sottile d’amianto e antigorite e dotato di fratture interne permeate di carbonati, amianto di crisotilo e antigorite. Questo è il tipico caso di clasto ricco in amianto. L’esame dell’amianto fig. 11 - Spettrometro in analisi su un campione di pietrisco e spettro in dispersione d’energia degli elementi metallici rilevati sul volume totale è stato fatto su un congruo numero di campioni sezionati; su di essi si Risultati analitici L’amianto può osservare che una frammentazione ulte- dove però rappresenta una frazione riore porterebbe facilmente l’amianto e l’anti- importante; gorite pseudo-fibrosa al grado di liberazione. • i clasti contaminati da amianto sono circa In clasti di questo tipo, il 33% del volume è L’amianto è stato rilevato sulla superficie il 29% dell’intera campionatura e solo poroso e ricco d’amianto, mentre il restante d’alcuni clasti, in modo sporadico; una l’8,5% dei campioni supera la soglia del 67% è compatto ed esente da amianto, ma blanda concentrazione si nota in alcune sta- valore di IR di 0,1, con un valore medio di costituito da serpentino antigoritico non 0,25 e un valore massimo di 0,43; fibroso. zioni e linee del Compartimento di Torino, in zone dove non sono stati effettuati risana- • i clasti con amianto a vista sono una fra- Nella figura 13 s’osserva una sezione d’un menti recenti. Dall’analisi dei dati ottenuti si zione molto limitata, complessivamente lo clasto molto allungato (50 mm di lunghezza rileva che: 0,4% della campionatura e rilevabili in per 15 d’altezza) interessato dalla presenza • la copertura delle linee piemontesi risulta una sola area; di spalmature d’amianto di crisotilo, tipologia quanto mai a “macchia di leopardo”: in gran parte delle linee il vecchio pietrisco, 94 amianto si rileva soltanto in alcune linee, • non è stato trovato alcun clasto di solo amianto. fig. 12 - Sezione di clasto (lunghezza 65 mm) con presenza d’antigorite fibrosa e crisotilo; tipica giacitura a “crosta” presente nell’8% dei casi analizzati; tale clasto è interessato dalla presenza di spalmatu- generato anche da cave che fornivano Sulle linee analizzate, il pietrisco con amian- re d’amianto di crisotilo sulla superficie. pietrischi contaminati da amianto, è stato to proviene certamente dalla ex miniera d’a- Si noti che la porzione interessata dalla pre- sostituito da pietrischi provenienti da cave mianto di Balangero (TO), mentre non s’è senza d’amianto è meno dell’1% in volume “sicure”, controllate da almeno quindici mai riscontrata la presenza di tremolite o ed è presente solo sulla parte esterna, come anni d’analisi; il pietrisco vecchio con altre forme d’anfiboli. Nei clasti con amianto indicato nella figura. fig. 13 - Sezione longitudinale d’un clasto da pietrisco, interessato dalla presenza d’amianto sulla superficie 95 26-07-2006 12:54 Pagina 96 [ Argomenti ] 8 RUBRICA I metalli pesanti Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... V e ancora parte del Fe e del Mn. Per il Cu e lo Zn si La percentuale media delle polveri d’auto- nel pietrisco sarà, pertanto, d’oltre un ordine macinazione è stata, nei campioni esaminati, di grandezza inferiore ai valori riportati in nate dei ferodi dei treni e in minima parte dall’usura pari al 2,4%, con un valore minimo di 0,5% tabella 5. Nelle figure 14 e 14b sono riporta- numero di campioni imponente: sono stati analizzati dei pattini sulle linee elettriche. La presenza di vana- e un valore massimo di 4,1%. Il contenuto di te le correlazioni tra alcuni dei metalli rilevati oltre 600 clasti, una parte dei quali è stata analizzata dio potrebbe derivare da oli, bitumi e catrami di vario metalli pesanti di probabile origine antropica nelle polveri d’automacinazione. sia all’interno sia all’esterno. Le analisi in fluorescenza tipo sversatisi sulla massicciata (questo elemento è sono state eseguite con un analizzatore LITHOS infatti rilevabile anche nelle vecchie traverse in legno 3000, usando standard di calibrazione multielemento impregnate con olio di creosoto). Un elemento impor- e, come standard interno, polveri caratterizzate con tante e interessante è la presenza di tracce visibili altre due tecniche (ICP e AA). Le analisi chimiche d’arsenico e piombo. L’arsenico potrebbe derivare visibili in tabella 5, realizzata mediando i dati di fluore- da erbicidi o sostanze usate come preservanti, anche scenza ottenuti sulle polveri d’abrasione d’oltre 500 se è ben noto che in alcuni solfuri, presenti in discre- campioni di ballast, prevalentemente di serpentino, ta quantità in alcune serpentiniti, possono essere pre- mostrano un quadro complessivamente molto inte- senti tracce d’arsenico (tabella 4b), mentre il piombo ressante: alcuni metalli provengono certamente dal potrebbe derivare dai prodotti antiruggine e dai pig- ballast stesso, quali il Cr, il Ni, parte del Fe e del Mn, menti industriali un tempo ampiamente utilizzati o il Ti, il Ca e il Co. Altri elementi sono invece derivanti essere una conseguenza dell’inquinamento ricondu- da apporti esterni, quali in particolare il Cu e lo Zn, il cibile all’impiego della benzina super. Tabella 5 – Contenuto in metalli pesanti e altri elementi nelle polveri d’automacinazione (media 500 campioni) Elemento mg/Kg Origine Minerale/Composto Ca Ti 37.540 naturale carbonati Ca, Mg 3.844 naturale ossidi Fe-Ti Cr 1.747 naturale ossidi Fe-Cr Mn 1.442 naturale ossidi Fe-Mn Fe 102.373 naturale + antropica ossidi Fe, polveri ossidate d’acciaio Co 106 naturale solfuri Co, ossidi Fe V 39 antropica da sversamenti di oli e gasolio Ni 1.267 naturale ossidi Fe-Ni-Cr, silicati Ni Cu 453 antropica sferule di fusione freni/ferodi, linee elettriche Zn 179 antropica sferule di fusione freni/ferodi, linee elettriche As 29 antropica erbicidi? polveri d’acciaio? Pb 86 antropica pitture al minio, antiruggine, vernici? traffico veicolare? Rb 28 naturale carbonati Ca, Mg Sr 53 naturale carbonati Ca, Mg Fe % può supporre che le polveri abbiano origine dalle freL’analisi in fluorescenza X è stata eseguita su un fig. 14 - Relazione Fe/Mn Min % C1 12-07-06 fig. 14b - Relazione tra alte concentrazioni di Mn e di Cr 96 97 26-07-2006 12:54 Pagina 98 [ Argomenti ] 8 RUBRICA contengono anche quantitativi anomali alla relazione che intercorre tra ferro e di cromo, con il quale sembra esserci manganese. una correlazione inversa (figura 14b). I due elementi sono correlati in modo Ciò si spiega con la presenza d’una fase significativo (trend positivo) e fanno minerale, propria della roccia e ricca in riferimento ai materiali a base di ser- manganese. pentinite. Tale fase compete con l’ulvospinello di Alcune serie di campioni sono invece cromo e nichel e da questo deriva la fuori correlazione e sono arricchiti forte- correlazione inversa. mente in manganese, come nel caso Il ferro, in taluni casi, raggiunge valori d’un campione proveniente dai piazzali molto elevati: evidentemente all’interno di varie stazioni. dei campioni sono contenuti clasti con- Tali campioni fuori correlazione mostra- tenenti fortissime quantità di magnetite. no un contenuto di manganese eccessi- D’altra parte, quasi tutti i clasti analizza- vo rispetto al tenore in ferro e spesso ti sono fortemente magnetici. fig. 16 - Relazione Cu/Zn Nella figura 16 s’osserva la correlazione Cu/Zn. sitate durante le frenate delle carrozze. I valori Si può anche in questo caso parlare d’una forte più elevati di rame e zinco appartengono ai interdipendenza tra i due elementi, che quindi campioni di galleria, dove evidentemente, appartengono alla stessa matrice. Come si può anche a causa del ridotto effetto di dilavamento osservare nelle prove d’attrizione, tale matrice è meteorico, si ha una concentrazione delle pol- costituita da polveri sottili, verosimilmente depo- veri contenenti tali elementi. Sr % Ni % Il diagramma di figura 14 si riferisce Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... Zn % C1 12-07-06 fig. 15 - Relazione Cr/Ni 98 Nella figura 15 s’osserva il diagramma di nenza dei due elementi alla stessa matrice correlazione tra Cr e Ni. La correlazione è mineralogica, in particolare gli spinelli di molto stretta e si può facilmente prevede- Cr e Ni, che spesso in queste rocce sosti- re che tale relazione derivi dall’apparte- tuiscono lo spinello magnetite. fig. 17 - Relazione Sr/Ca 99 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 100 [ Argomenti ] 8 RUBRICA Pietrischi ferroviari da rocce verdi: metodologia d’analisi del contenuto d’amianto e metalli pesanti... Il diagramma di figura 17 è relativo al rapporto che riante dell’Al nelle miche e negli anfiboli. Le analisi dei in particolare del Compar-timento di Torino), di pie- ne della rete ferroviaria, soprattutto nelle aree ter- intercorre tra Sr e Ca. Lo Sr è un noto vicariante del metalli presenti nelle polveri ottenute dall’automacina- trisco con componenti naturali amiantate, a più cor- ritoriali di cui s’è parlato, disponendo d’un quadro calcio nei carbonati e, come si può notare, la correla- zione dei campioni di pietrisco ci possono fornire rettamente inquadrare i contesti e le reali dimen- maggiormente dettagliato della situazione in cui zione è stretta. È anche interessante notare che tale molte utili indicazioni. Anzitutto si deve considerare sioni d’un problema che certamente, sia pure può trovarsi il pietrisco, specialmente se posto in elemento, presente in tracce nel carbonato “vergine”, che le serpentiniti sono naturalmente apportatrici di ancora parzialmente e residualmente, sussiste. opera da vecchia data. Ciò in primo luogo al fine si concentra nei sali di neoformazione sulle pietre. metalli pesanti, tanto da modificare profondamente Tuttavia, come dettagliatamente emerso dalle di rendere più efficiente la programmazione delle Anche la relazione fra Ti e Ca di figura 18 indica una anche la flora che su di esse insiste. I metalli che pos- risultanze dei monitoraggi di cui s’è trattato, le gri- azioni e la graduazione delle cautele da adottarsi certa interdipendenza tra i due elementi. Ora, essen- sono quindi essere degni di nota sono quelli che deri- glie e i dati in termini quantitativi e percentuali del in occasione delle lavorazioni alla massicciata, do il calcio proveniente da fonti certamente interne vano dalle attività antropiche, cioè il vanadio, il rame e fenomeno, sicuramente più che confortanti, segnatamente se comportanti rimozione di vec- (principalmente dolomite e calcite in vene nelle ser- lo zinco e anche elementi come il piombo e l’arseni- dovrebbero indurre, senza nulla togliere alle pri- chio pietrisco, modulandole in funzione delle risul- pentiniti, ma anche pirosseni, plagioclasi e anfiboli cal- co. La lisciviabilità di questi elementi è legata al tipo marie esigenze di tutela dei lavoratori e dell’am- tanze cognitive acquisite sul campo e sulle carat- cici), anche il titanio deriva da queste fonti, probabil- di sostanze che li contengono e su questo argomen- biente, a un approccio più selettivo, sereno e pon- teristiche del materiale che sarà interessato dai mente in minuti granuli di rutilo (TiO2) e come vica- to sono in corso ulteriori e più approfondite indagini. derato al riguardo; lavori. In secondo luogo, peraltro, essendo stata effettuata una completa caratterizzazione del pie- contribuire a definire la metodologia di lavoro per trisco è anche possibile meglio pianificare la sua identificare in modo rapido gli inquinanti inorganici destinazione una volta tolto d’opera, allorché sia che potrebbero essere presenti (ovvero ancora da considerare come rifiuto, e in tale contesto presenti) sul pietrisco ferroviario in opera e stabi- valutare anche l’eventualità d’approfondimenti lirne l’origine. circa la fattibilità d’un possibile iter di recupero, In questo modo è possibile, tra l’altro, sempre anche contestuale alla tolta d’opera, del pietrisco meglio rispondere alle esigenze della manutenzio- stesso o d’una sua parte. Ti % • partendo dall’esperienza effettuata sul campo, BIBLIOGRAFIA P., “Milling Effects Upon Quantitative Determination of cura di GUIDA P. L. e MILIZIA E. Chrysotile Asbestos by the RIR Method”, Powder [2] AAVV, Il progetto regionale pietre verdi , Regione Diffraction, 15 (1), 26-29, March 2000. Emilia-Romagna, 2004. [6] MARABINI A., COZZA C., PLESCIA P., Determina- AAVV, Elementi per la classificazione dei rifiuti con- zione quantitativa di fibre di tremolite nei talchi per supportare il conseguimento d’alcune esigenze d’affi- tenenti amianto, relazione progetto CNR-ministero uso industriale e cosmetico mediante spettrofoto- namento conoscitivo e gestionale. Tra esse, in parti- Sanità, CNR ITM 1994. metria FTIR, “L’industria mineraria” n. 4, pp. 17-20, [3] 100 DE STEFANO L., BUCCOLIERI G., DE LUCA F., PLESCIA MAYER L., Impianti ferroviari, CIFI, nuova edizione a fig. 18 - Relazione Ti/Ca Conclusioni [5] [1] Il lavoro presentato, sia pure nella sinteticità della trat- colare, si ritiene opportuno in questa sede accennare tazione, vuol essere innanzitutto un momento d’ap- alle seguenti: Problemi legati alla caratterizzazione e classificazione profondimento tecnico, normativo e scientifico finaliz- • contribuire, per quanto concerne la presenza, dei materiali fibrosi presenti in natura, convegno CNR dell’inquinamento da amianto nei siti minerari e nei zato, tra l’altro e in modo specifico, anche a meglio essenzialmente su alcune linee del Nord-Ovest (e “L’Industria e l’amianto”, Roma, 26-28 novembre 2002. prodotti dell’industria dei materiali lapidei. Atti della [4] CLERICI C., LAURIA E., WOJTOWICZ M. (2002), 1990. [7] MARABINI A., PLESCIA P., PERNA P., Il controllo 101 C1 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 102 [ Argomenti ] 8 Giornata di studio sul rischio amianto legato [8] [9] [13] SALA O. et al., Valutazione del rischio ambien- alle attività estrattive e alla bonifica dei siti tale da fibre d’amianto in siti dell’Appennino industriali dimessi, Torino, 20 maggio 1997. emiliano con affioramenti naturali di “pietre MARABINI A., PAGLIETTI F., PLESCIA P., Le verdi”’: primi risultati e considerazioni, conve- “pietre verdi’: metodologie per il controllo del gno CNR L’Industria e l’amianto, Roma 26-28 loro contenuto in amianto, atti Congresso novembre 2002, e Atti del 9° convegno AIDII nazionale dei geologi, Roma, 1997. Le giornate di Corvara, Corvara (BZ), marzo MARABINI A., PAGLIETTI F., PLESCIA P., “Amianto in materiali lapidei: suggerimenti per 2003. [14] WICKS F.J., WITTAKER E. J. M. (1988), una procedura d’indagine e controllo”, GEAM, “Serpentine Texture and Serpentinization”, Anno XXXIV, n. 1-2, marzo-giugno 1997. Canadian Mineralogist, Vol. 15, pp. 459-488. [10] MELLINI M. (1986), “Chrysotile and Polygonal [15] WITTAKER E. J. M., ZUSSMAN J. (1956), “The Serpentine in the Balangero Serpentinite”, Characterization of Serpentine Minerals by Mineralogical Magazine, Vol. 50, pp. 301-306. X-Ray Diffraction”, Mineralogical Magazine, [11] PLESCIA P., PIGA L., “Miscele talco, clorite, carbonati: analisi quantitativa mediante spettrofotometria IR”, L’industria mineraria, n.2, pp. 23-26, 1992. Vol. 31, pp. 107-126. [16] WOJTOWICZ M., CAZZOLA C., CLERICI C., ZANETTI G. (2004), L’analisi del contenuto [12] PLESCIA P., DE SILVA R,. “Il recupero meccanico-chi- d’amianto nelle rocce con metodi basati sulla mico per il recupero degli sterili minerari contenenti microscopia ottica, 9° convegno AIDII Le gior- amianto”, Recycling, gennaio 2006, pp. 16-22. nate di Cor vara, Cor vara (BZ), marzo 2004. NOTE 1 È infatti in fase d’avanzata valutazione l’estensione dei monitoraggi anche ai due compartimenti ferroviari viciniori di Genova e di Milano, che includono nella loro giurisdizione territoriale alcuni lembi territoriali ubicati in Piemonte. 2 La formula prevista dalla normativa vigente (DM 14.05.96 e DM 29.07.04, n. 248) per la determinazione dell’Indice di rilascio (IR) è: % amianto nelle polveri densità assoluta % amianto nelle polveri I.R. = = % densità relativa densità apparente 100 Poiché la densità assoluta corrisponde alla massa volumica (impropriamente parlando il peso specifico) d’un materiale, spazi vuoti esclusi, mentre la densità apparente è costituita dal peso dell’unità di volume del materiale, spazi vuoti inclusi, appare evidente che il valore da assegnare alla densità relativa percentuale, nella formula per il calcolo dell’IR, sarà sempre inferiore al 100% (come anche meglio riportato nel seguito, la densità relativa percentuale delle serpentiniti può considerarsi con buona approssimazione pari al 90%). Pertanto, per un IR pari a 0,1 si avrà: % amianto nelle polveri = I.R. x % densità relativa ≈ 0,1 x 90% = 9% 3 Crisotilo NIST, SRM1868. 4 Serpentino antigorite o lizardite, acquistato presso www.wardsci.com 102 C1a 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 103 Gestione e recupero dei materiali di scavo dei cantieri sulla tratta comune italo-francese St-Jean-de-Maurienne-Bruzolo dell’Alta velocità Torino-Lione PAOLO COMASTRI – direttore generale di LTF Sas no dei problemi più rilevanti dei cantieri una produzione complessiva di 18,8 milioni di per la realizzazione di nuove linee ferro- metri cubi di materiali inerti, la cui gestione viarie, dal punto di vista ambientale, è potrebbe evidentemente porre problemi di U certamente quello della gestione dei materiali carattere sia ambientale sia economico. soprattutto laddove, come nel caso della nuova In linea con le più recenti esperienze linea ad alta velocità/alta capacità Torino-Lione, italiane e di altri paesi in questo campo, è prevista la realizzazione di imponenti lavori di LTF ha studiato un processo di gestio- scavo di gallerie. Il tratto comune italo-francese ne dei materiali di scavo rispettoso del- della costruenda linea AV/AC Torino-Lione, di l’ambiente. cui è promotrice la società LTF (Lyon-Turin È previsto infatti che circa il 40 per cento Ferroviaire), società per azioni posseduta in del materiale di scavo verrà parti uguali da RFI e dalla francese RFF poco meno di un quarto sarà riutilizzato, (Réseau Ferré de France), comporta la realiz- dopo essere stato opportunamente tratta- zazione di due gallerie: il tunnel di base di Ambin, to, nella produzione del calcestruzzo lungo 53 chilometri, e quello di Bussoleno, di 12 destinato al rivestimento dei due tunnel e chilometri di lunghezza. Lo scavo di queste due circa il 15 per cento sarà impiegato per la gallerie, nonché delle discenderie già realizzate realizzazione di opere di sede, ripristini e e dei cunicoli esplorativi, comporterà (tabella 1) barriere di protezione. Il restante 60 per riciclato: Tabella 1 – I volumi dei materiali di scavo Scavo Tunnel di base di Ambin Tunnel di Bussoleno Cunicoli e discenderie Totale Milioni di m3 14,7 2,7 1,4 18,8 103 C1a 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 104 [ Argomenti ] 8 104 RUBRICA cento sarà depositato in diversi siti, sia in l’indagine geognostica dei terreni. In una Italia sia in Francia, soprattutto cave di- seconda fase sarà possibile avviare su più smesse in via di riqualificazione. In que- fronti d’attacco, a partire da queste discen- sto modo si potrà limitare l’acquisizione derie, gli scavi per il tunnel vero e proprio. di materiali da altre cave e il relativo tra- In seguito, dopo l’attivazione del tunnel, le sporto su strada, con un evidente rispar- discenderie ne permetteranno la ventilazio- mio di denaro e d’energia e minore inqui- ne consentendo inoltre l’accesso alle squa- namento. dre di manutenzione e, se necessario, di Il trattamento dei materiali da recuperare soccorso. sarà assicurato da appositi impianti, stu- Per la realizzazione del tunnel di base e diati e realizzati in base alle caratteristi- delle opere accessorie (stazione sotterra- che specifiche dei materiali stessi. nea di sicurezza di Modane e aree d’inter- Un primo impianto pilota, attivato nell’am- vento situate in fondo alle discenderie) sarà bito del cantiere ricognitivo di Modane/ necessario estrarre circa 14,7 milioni di m3 Villarodin-Bourget, permette di sperimen- di materiali. tare e d’adattare i metodi di frantumazio- Poco meno di un quarto di questi materiali ne a seconda delle diverse caratteristiche potrà essere trasformato in inerti per il cal- geomeccaniche delle rocce incontrate cestruzzo che verrà utilizzato per il rivesti- durante lo scavo delle discenderie, di for- mento del tunnel. nire gli inerti per la fabbricazione del cal- Un’altra quota significativa (pari a circa 1,9 2 cestruzzo secondo opportune granulome- milioni di m3) sarà invece recuperata per la 3 trie a uso realizzazione di rinterri e di ripristini pae- dei cantieri di ricognizione 1 4 Gestione e recupero dei materiali di scavo dei cantieri sulla tratta comune italo-francese... Dopo essere stati frantumati dalle cariche di esplosivo, i materiali accumulati in fondo alla discenderia sono recuperati da una pala meccanica e depositati in un frantoio primario posto nelle vicinanze. La dimensione dei blocchi frantumati non supera i 250 mm. All’uscita dal frantoio, i materiali sono convogliati fuori del tunnel su nastri trasportatori o via camion fino ad una zona di smistamento dalla quale saranno diretti, secondo le loro caratteristiche, o verso l’impianto di trattamento per essere riutilizzati, o verso una zona definitiva di deposito. I materiali in arrivo nell’impianto possiedono una granulometria compresa fra 0 e 250 mm. Passeranno alternativamente in frantoi che li sminuzzeranno e che ne ridurranno le dimensioni,poi in vagli (specie di setacci) che effettueranno una cernita degli elementi con una granulometria compresa fra i 4 ed i 25 mm, per poterli utilizzare come ghiaia da calcestruzzo. I materiali di dimensioni inferiori ai 4 mm saranno trasformati in sabbia da calcestruzzo dopo aver subito le fasi di frantumazione, vaglio e asciugatura, effettuata mediante centrifugazione. L’acqua all’interno dell’impianto di trattamento è utilizzata in circuito chiuso. Non sono quindi praticamente necessari né apporti esterni, né smaltimenti d’acqua. La sabbia che risulta troppo sottile per essere utilizzata nella produzione del calcestruzzo, è fatta passare in un silo per fango quindi in un filtropressa per essere trasformata in dischetti di fango secchi. Questi dischetti sono poi trasportati in appositi siti di deposito francesi. saggistici, soprattutto per l’attraversamento I materiali provenienti dai cantieri delle di Saint-Jean-de-Maurienne. discenderie di Saint-Martin-la-Porte, La La parte restante di materiali non recupera- Praz e Modane/Villarodin-Bourget, così bili sarà utilizzata per il ripristino e la riquali- come quelli dei cunicoli esplorativi che ficazione di cave in disuso: grazie alla con- verranno realizzati al piede delle sopra certazione con le autorità e gli enti locali citate discenderie, vengono collocati in sono stati concordemente individuati in ter- paesaggistico. Sul versante italiano, è nella piana di Bruzolo. Il resto del mate- quattro siti, tutti sul versante francese. ritorio francese sei siti principali di deposito analogamente previsto che i materiali pro- riale che non potrà essere trasformato in Le discenderie, i cui scavi sono stati avviati in val Maurienne: la Combe des Moulins, le dotti dallo scavo del tunnel di Bussoleno, inerti per calcestruzzo sarà depositato in a partire dalla primavera 2002, sono tunnel Resses, Plan d'Arc, la Porte, le Tierces e la pari a circa 600.000 m (anche qui poco parte nel sito italiano di Cantalupo (in scavati nella montagna con lo scopo di rag- vecchia cava del Paradis. meno di un quarto del totale), che saran- corso di definizione) e in parte in quello giungere il livello del futuro tunnel di base in Una volta concluso il deposito dei materiali, no estratti dall’imbocco Est del traforo, francese della cava del Paradis, al Passo modo di poter effettuare, in una prima fase, questi siti saranno poi oggetto di recupero saranno utilizzati per i movimenti di terra del Moncenisio. 5 6 fig. 1 - Schema del ciclo di scavo, riciclaggio e smaltimento dei materiali provenienti da tunnel, discenderie e cunicoli 3 105 C1a 12-07-06 26-07-2006 12:54 Pagina 106 [ Argomenti ] 8 RUBRICA fig. 2 - Il sito del Paradis com’è ora e come sarà dopo l’intervento di rinaturazione 106 Gestione e recupero dei materiali di scavo dei cantieri sulla tratta comune italo-francese... maturata in Svizzera durante gli scavi del tun- ressate sono principalmente gli gneiss e i nel del Lötschberg su una tratta di 3,5 km micascisti, in particolar modo quelli del mas- complessivi è emerso che l’applicazione siccio d’Ambin. Sulla base di quanto oggi d’appositi protocolli e procedure di protezio- noto, questo rischio è ritenuto marginale: né ne delle persone e dell’ambiente, commisu- durante le numerose analisi effettuate sulle rati a diversi livelli di rischio, si è rivelata carote di rocce provenienti dai sondaggi né estremamente efficace. Protocolli e proce- nello studio dei livelli di radioattività gamma dure implicano un monitoraggio geologico naturale misurati nei terreni (50 km di linea- continuo, la realizzazione di ricognizioni pro- re) né nello scavo dei tunnel idroelettrici e gressive durante l’avanzamento e la misura stradali nelle vicinanze sono stati rivelati della concentrazione delle fibre amiantifere. valori di radioattività superiori ai valori medi. Tali protocolli prevedono fra l’altro l’attuazio- A scopo precauzionale è stato tuttavia deci- Di particolare interesse è il recupero del sito retta dei cantieri di scavo non può ovviamen- ne di procedure di protezione individuale per so d’instaurare una procedura di protezione del Paradis, uno dei più significativi esempi di te prescindere da valutazioni e cautele circa gli operai, oltre all’installazione, ad esempio, e un sistema di monitoraggio continuo: recupero ambientale e di collaborazione fra la possibile presenza di sostanze nocive, di cortine d’acqua e di filtri a umido posti sul misurazioni periodiche dei livelli di radioatti- Italia e Francia: ubicato nel comune di come l’amianto, o la presenza di radioattività sistema d’aerazione allo scopo di trattenere vità saranno effettuate in diversi punti sia per Lanslebourg, a Sud-Est della diga del nelle rocce oggetto di scavo. Secondo gli anche le più minuscole eventuali particelle quanto riguarda l’uranio (al fronte d’avanza- Moncenisio, è stato identificato come luogo studi e le misure realizzati da esperti indipen- d’amianto. Per evitare di sottoporre al seppur mento e nella parte retrostante, agli imboc- ove ubicare i materiali di scavo provenienti denti e recentemente resi noti, la probabilità minimo rischio il personale impiegato nei chi delle discenderie o dei cunicoli, ai nastri dai fronti d’attacco italiani. Mediante un siste- d’incontrare rocce amiantifere durante lo cantieri e le popolazioni locali sono poi state trasportatori) sia per il radon (al fronte d’a- ma di nastri trasportatori e teleferica i mate- scavo del tunnel di base e di quello di previste diverse soluzioni per il trasporto e il vanzamento e alle bocche d’aerazione aspi- riali raggiungeranno l’area oggetto del ripri- Bussoleno è estremamente bassa e limitata, deposito in discarica di materiali contenenti ranti). Per quanto riguarda il radon, in parti- stino che si configura oggi come un grande al massimo, a un tratto di circa 1,2 km del rocce amiantifere. In Svizzera il materiale di colare, questo gas potrebbe trovarsi, duran- cratere, in quanto utilizzata all’inizio degli anni tunnel di Bussoleno. Le rocce che potrebbe- scavo preventivamente bagnato è stato tra- te lo scavo, in soluzione nell’acqua o nell’a- 60 del XX secolo come cava dei materiali uti- ro potenzialmente risultare amiantifere su sferito alle discariche con camion coperti e, ria. A oggi, le misure rilevate su campioni di lizzati per la costruzione della diga del questo tratto rappresenterebbero una lun- giunto sui luoghi di deposito, confinato sotto rocce e d’acqua mostrano livelli estrema- Moncenisio. Lo schema di trasporto adotta- ghezza totale cumulata di 150 m circa. uno strato di rocce non amiantifere. In Italia, mente deboli. Va peraltro precisato che l’at- to per il materiale di scavo minimizza l'uso dei Inoltre, occorre sottolineare che lo scavo di secondo la legge in vigore, gli eventuali tività radioattiva di questo gas s’annulla camion a favore dei nastri trasportatori tunnel idroelettrici e autostradali nelle vici- materiali di scavo amiantiferi devono essere quasi completamente entro 30 giorni. coperti e delle teleferiche, seguendo traccia- nanze non ha mai rivelato alcuna traccia d'a- trasportati via container dopo essere stati Sono comunque previsti, oltre ad appositi ti che permettono d’evitare i siti urbani e la mianto. Sia nel caso d’esecuzione di scavo resi inerti, quindi essere depositati in un’ap- sistemi di ventilazione per diluire il gas, viabilità ordinaria, con effetti positivi sulla di- tradizionale con l’esplosivo sia in quello di posita discarica autorizzata. Per quanto anche impianti di trattamento delle acque spersione delle polveri, sul rumore, sul traffi- scavo meccanizzato è stata prevista l’ado- riguarda il rischio di presenza di sostanze estratte in corso di scavo che vengono co stradale locale e sull’emissione di gas di zione di misure specifiche in presenza di radioattive, siano esse minerali come l’uranio fatte confluire in bacini di decantazione scarico. Una gestione ambientalmente cor- rocce amiantifere. Dalla recente esperienza o gas come il radon, le zone geologiche inte- all’imbocco dei tunnel. 107 D1 21-06-06 26-07-2006 12:55 Pagina 108 RUBRICA Mezzogiorno La linea Palermo-Trapani: la nuova stazione di Mazara del Vallo FILIPPO PALAZZO – responsabile della Business Unit Pegasus di RFI SpA FERDINANDO VERACE – project engineer della Business Unit Pegasus di RFI SpA lassificata un tempo dalle FS tra C nel 1875; il 12 luglio 1876 si concluse la sub- quelle complementari, questa linea concessione al signor Nicola Lescanne per l’importanza delle località servite Perdoux di Parigi. Il 3 settembre 1878 viene è da annoverarsi tra quelle principali della costituita dallo stesso Lescanne Perdoux la Sicilia. Dal tratto iniziale al servizio di diverse “Società anonima per la Ferrovia sicula occi- esigenze di trasporto, dalla metropolitana di dentale”, che iniziò finalmente i lavori nell’an- superficie per Palermo, al servizio passeggeri no successivo. L’apertura al traffico del primo a media e lunga percorrenza e merci, al colle- tronco fra Palermo e Partinico avvenne il gamento aeroportuale, alle industrie vinicole 1° giugno 1880, mentre il 5 giugno dell’anno del Partinicese, alle località turistiche di successivo si completò il tratto fra Castel- Terrasini e Balestrate, alle riserve naturali vetrano e Castellammare del Golfo. come quella dello Zingaro, ai siti archeologici L’esercizio dal 1° agosto 1907 passò dalla di Segesta, Selinunte e di Mozia sono nume- FSO alle Ferrovie dello Stato, continuando, rose le realtà economico-sociali che merite- senza avvenimenti di rilievo, fino ai giorni rebbero una maggiore attenzione al fine di nostri. Il percorso che da Trapani, città domi- rendere più competitiva l’intera linea. nata dal monte Erice, porta a Mazara percor- La costruzione risale alla fine dell’800: il 19 re una piatta campagna per arrivare in breve dicembre 1870 fu deliberata la costituzione alla stazione di Paceco. Poco dopo si profila d’un consorzio tra le Province di Palermo e a destra l’aeroporto civile e militare di Birgi, e Trapani per assumere la concessione della proseguendo ci si avvicina alla costa, dove si costruzione della ferrovia tra le due città, che trovano le famose saline e i mulini a vento per doveva toccare Castellammare, Castelve- la lavorazione del sale, che rendono questa trano, Mazara e Marsala. La concessione, sti- zona particolarmente caratteristica e attraen- pulata il 25 agosto 1874, conobbe un primo te; inoltre da qui ci si può imbarcare per l’iso- tentativo con un impresario londinese fallito la di Mozia, meta di turismo internazionale per 109 D1 21-06-06 26-07-2006 12:55 Pagina 110 [ Argomenti ] 8 RUBRICA La linea Palermo-Trapani: la nuova stazione di Mazara del Vallo gli importanti resti della città punica. Il tra- mità del centro storico della cittadina. anni Ottanta dello scorso secolo. Il vec- dissesto statico sia per la natura dei mate- sporto su ferro, in questo tratto di linea, assu- La tipologia della stazione, da punta chio magazzino merci, “splendido” esem- riali che ne costituiscono la struttura por- me valenza metropolitana per i volumi di traffi- scambi a punta scambi, rispetta i canoni pio d’architettura industriale di fine tante sia per il lungo periodo d’abbandono co che l’area di bacino provinciale riesce a dei piccoli impianti costruiti su linee a Ottocento, versa in condizioni di grave in cui è stato lasciato. produrre. semplice binario, ovvero un binario di corretto tracciato, due per incroci e pre- La stazione di Mazara del Vallo cedenze, un binario tronco che s’attesta sul primo marciapiede in corrispondenza del piano di carico al quale afferiva il fascio merci, non più in esercizio, nonché La stazione di Mazara del Vallo risale ai un raccordo, da tempo dismesso, con primi anni del ’900 ed è situata in prossi- l’area portuale. La stazione di Mazara del Vallo agli inizi del ’900 110 A Est del fabbricato viaggiatori, con inne- mq su cui attualmente sorgono due edifici: sto lato Palermo, si trova l’ex scalo merci, l’ex magazzino merci, coevo alla stazione, che occupa una superficie di circa 4.000 e un fabbricato servizi risalente ai primi Il magazzino merci prima e dopo l’intervento di restauro 111 D1 21-06-06 26-07-2006 12:55 Pagina 112 [ Argomenti ] 8 RUBRICA La linea Palermo-Trapani: la nuova stazione di Mazara del Vallo L’edificio sorge su un basamento, alto circa forma e funzione dell’edificio si denuncia una partitura simmetrica dei prospetti, nel la tematica dell’architettura industriale. ottanta centimetri, utilizzato come piano di all’esterno con i grandi aggetti delle falde di quale sono inserite finestre rettangolari, Questa particolare tipologia edilizia e archi- carico per la movimentazione delle merci. copertura posti a protezione del personale rimarcate da cornici modanate che si con- tettonica caratterizza in modo determinante Il linguaggio utilizzato per le facciate è quello che operava sul piano di carico. Dal punto di cludono con elementi geometrici. La partitu- l’epoca moderna: gli edifici industriali sono modernista facente capo al vernacolo “art vista urbano, la stazione ha una posizione ra verticale viene scandita da un marcapiano le testimonianze vistose d’una recente e noveau”, anche se sono limitate le aggettiva- centrale rispetto all’abitato: la linea che origi- orizzontale che s’estende per tutta la lun- radicale zioni floreali e storicistiche. nariamente venne costruita a margine del ghezza della fabbrica, divenendo cornice umane. Le strutture verticali, scandite sui lati lunghi centro cittadino oggi attraversa le aree d’e- d’attico per le due terrazze laterali. da aperture ad arco, sono in muratura por- spansione della città novecentesca. La sta- Il piano degli alloggi, sul quale insiste una Occorre pertanto approfondire storica- tante, mentre la copertura a tetto, del tipo a zione, cerniera e terminale del sistema di copertura a timpano originariamente rivestita mente le origini, le cause e gli effetti della doppia falda, con manto di tegole marsiglie- trasporto, fa da fondale “scenico” all’asse da tegole marsigliesi, viene definito orizzontal- trasformazione, per acquisire tutti gli ele- si e orditura lignea, è sorretta da capriate Nord-Sud di via Francesco Crispi che costi- mente da una cornice modanata che nella menti e le indicazioni necessarie alla cono- metalliche di tipo “belga”. Il rapporto tra tuisce il nuovo centro commerciale della città. parte centrale è sormontata da un muretto scenza di questo profondo mutamento. d’attico, decorato con motivi di gusto “liberty”, Per archeologia industriale s’intende, sul quale è inciso il nome della stazione. correntemente, quel campo d’indagini al trasformazione delle attività centro del quale stanno i resti fisici del Archeologia industriale e progetto di riuso modo di produzione industriale e su cui L’uomo, l’ambiente e la funzione sono le come dell’urbanista o dello storico del- componenti fondamentali per comprendere l’industria). convergono interessi disciplinari diversi (dello storico dell’arte e dell’architettura La stazione di Mazara del Vallo com’è oggi 112 L’impianto planimetrico del fabbricato viag- italiano. La composizione spaziale si risolve giatori è di forma trapezoidale con il “corpo” in una chiara denuncia delle diverse funzioni, centrale aggettante rispetto alle ali. scandite, al piano abitato (ex alloggi del capo L’intero edificio appare come una rivisitazio- stazione al piano primo) dell’edificio centrale, ne critica di quell’abaco di forme, vincolate da un ordine di paraste che incorniciano le alla destinazione, che costituisce una delle aperture sormontate da cornici modanate. memorie ottocentesche dello “stile moderno” Il piano ferro si presenta esternamente con La stazione dal lato binari com’è oggi 113 D1 21-06-06 26-07-2006 12:55 Pagina 114 [ Argomenti ] 8 RUBRICA La linea Palermo-Trapani: la nuova stazione di Mazara del Vallo dell’ex area scalo merci. Lo studio proget- inglobata nel vecchio involucro edilizio, l’ab- tuale prevede di ricucire il tessuto urbano bassamento della quota del solaio al piano attraverso un sistema di percorsi pedonali terra al livello stradale e la realizzazione d’un che si snodano tra spazi destinati a verde solaio al piano primo. Le strutture di coper- attrezzato e manufatti ferroviari riconvertiti ad tura saranno in gran parte recuperate, con attività di servizio. Il vecchio piano caricatore particolare cura per le capriate miste legno- sarà demolito per lasciare spazio alla nuova ghisa: l’orditura principale lignea verrà rein- area di parcheggio e alla viabilità pedonale tegrata nelle parti eccessivamente ammalo- d’accesso agli edifici di servizio. L’intervento rate, mentre l’orditura secondaria, il tavolato sull’ex magazzino merci prevede la realizza- e il manto di tegole alla marsigliese saranno zione d’una struttura portante antisismica interamente sostituiti. L’intervento sulla stazione visto dal lato binari 114 D’archeologia industriale si cominciò a conto sia della forma e della memoria dei parlare alla metà degli anni Cinquanta in manufatti sia delle mutate esigenze legate Inghilterra, dove le stratificazioni dell’indu- all’esercizio ferroviario. Il riassetto organizza- stria, a partire dalla metà del Settecento, tivo punta sia ad ampliare, rimodellare e avevano segnato pressoché tutto il territo- ricollocare gli spazi destinati ai servizi prima- rio nazionale. Inizialmente si configuraro- ri e secondari per i passeggeri modificando no come movimento culturale impegnato l’attuale situazione, funzionale e d’immagine, nella riscoperta d’un sistema di manufatti sia a razionalizzare il sistema dei percorsi. – le fabbriche con tutte le infrastrutture a Sostanzialmente il progetto si compone di Per sorreggere i “grandi” aggetti delle spogliatoio, per il quale volutamente è stato esse legate: strade ferrate, quartieri, vil- due interventi: il primo, di restauro conserva- falde di copertura saranno recuperate le utilizzato un linguaggio architettonico forte- laggi operai ecc. – che non soltanto aveva tivo, rivolto al fabbricato storico risalente ai originarie mensole in ghisa che riecheggia- mente contemporaneo. Il nuovo volume a radicalmente modificato il territorio, ma primi del ‘900, prevede il recupero filologico no, nel disegno fitomorfico delle decorazio- pianta rettangolare si sviluppa su due livelli aveva condizionato anche sempre più pro- dell’originaria partitura dei prospetti e l’elimi- ni, il modernismo della migliore scuola iso- ed è sormontato da una struttura metalli- fondamente la vita della collettività, produ- nazione delle superfetazioni realizzate in lana. L’ex magazzino sarà collegato tramite ca che funge da abri soleil sia per la ter- cendo una nuova cultura. Il progetto di epoca recente. Il secondo è un intervento una passerella aerea con un nuovo edificio, razza sia per l’area pedonale antistante al recupero della stazione di Mazara tiene d’“archeologia” volto al recupero urbanistico che sorgerà sull’area di sedime del vecchio fabbricato. Le mensole in ghisa che caratterizzano il magazzino merci 115 D1 21-06-06 26-07-2006 12:55 Pagina 116 [ Argomenti ] 8 Rendering dell’aspetto della stazione al termine dell’intervento 116 Il corpo tecnico scale-ascensore, aggettante strategica non solo per il recupero d’aree non rispetto al volume principale, si trova al di più utilizzate a fini industriali e destinate a sotto della “grande” copertura che diventa diventare sacche di degrado urbano, ma elemento unificante della composizione. anche nell’ottica di rilancio del trasporto fer- I prospetti, sui quali s’apprezzerà la patina del roviario nell’area di bacino metropolitano pro- tempo, sono stati rivestiti con pannelli in rame vinciale di cui fanno parte anche le stazioni di a eccezione del prospetto Nord, dove lo spa- Alcamo-Castellammare, Marsala, Castelve- zio interno si compenetra con la “nuova piaz- trano e Trapani. I lavori per la riqualificazione za” grazie a una vetrata continua posta sul filo della stazione sono già stati appaltati; il can- esterno dell’edificio. Il restyling della stazione tiere dovrebbe chiudersi entro il mese di e delle aree pertinenziali assume importanza luglio del 2007.