MaDe4Rail: Esplorazione di sistemi derivati ​​da sistemi MagLev non tradizionali ed emergenti Progetto EU Made4Rail

• Incluso in “Innovazione su nuovi approcci per modalità di trasporto guidate”, in che modo il progetto MADE4RAIL spera di cambiare il panorama dei trasporti in Europa.

L’innovazione nel sistema ferroviario rappresenta una risposta strategica alle tendenze in evoluzione che stanno rimodellando la mobilità. In primo luogo, c’è una marcata tendenza nei cambiamenti demografici, correlati alla rapida urbanizzazione, che amplificherà la pressione sulle infrastrutture e sui servizi di rete nelle aree urbane nel dominio dell’energia, delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (TIC), delle telecomunicazioni (TLC) e dei trasporti.

Allo stesso modo, le tendenze attuali nel settore del trasporto merci richiedono una rivalutazione delle reti di trasporto a causa di vari fattori come la crescita del PIL, l’espansione della classe media nei paesi in via di sviluppo, gli sviluppi infrastrutturali in Asia e Africa, la riorganizzazione delle catene logistiche che stanno diventando più locali e meno globali, la crescita dell’economia circolare e l’espansione del mercato dell’e-commerce. Queste dinamiche richiedono nuovi e più efficienti servizi di trasporto merci.

Inoltre, è importante considerare la crescente enfasi sulla sostenibilità e la decarbonizzazione. Il settore dei trasporti rappresenta circa il 30% del consumo energetico e delle emissioni di CO2 dell’UE, con il trasporto su strada responsabile del 90% di queste emissioni da solo. Il trasporto ferroviario, in particolare quello elettrificato, è riconosciuto come una delle modalità di trasporto più ecologiche ed efficienti. Tuttavia, per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità non è sufficiente adottare tecnologie ecologiche e ridurre i consumi, ma è necessario soprattutto catalizzare un sostanziale spostamento modale verso sistemi di trasporto collettivi.

Inoltre, la crescita esponenziale della digitalizzazione sta rimodellando radicalmente i trasporti integrando le tecnologie digitali con infrastrutture, sistemi e servizi. Questa trasformazione promette notevoli guadagni di produttività e nuove opportunità di business, ma anche profondi cambiamenti nelle abitudini di mobilità degli individui.

La visione di Flagship Area 7 mira a sviluppare la prossima generazione di sistemi di trasporto ferroviario e guidato verso soluzioni di mobilità multimodale completamente automatizzate per passeggeri e merci. Questi sistemi sono concepiti per essere intrinsecamente standardizzati, scalabili, digitali, sostenibili, altamente interconnessi e flessibili nell’offerta di trasporto, consentendo nuovi modelli di business, come i servizi on-demand, per soddisfare le esigenze degli utenti futuri. A differenza degli approcci previsti per i sistemi hyperloop e maglev tradizionali, che richiedono infrastrutture dedicate e non sono interoperabili con le ferrovie, il progetto MaDe4Rail cerca di migliorare il sistema ferroviario esistente esplorando l’integrazione di tecnologie derivate da maglev nelle infrastrutture ferroviarie esistenti, con l’obiettivo finale di rafforzare le ferrovie come spina dorsale della rete di trasporto multimodale transeuropea aumentandone le prestazioni. Il progetto, coordinato da RFI, il gestore dell’infrastruttura ferroviaria italiana e leader dell’Infrastructure Hub del Gruppo Ferrovie dello Stato Italiane (FSI), ha un valore di 2,56 milioni di euro (da parte dell’Europe’s Rail Joint Undertaking) ed è stato lanciato il 30 giugno 2023.

L’approccio tecnico proposto prevede l’arricchimento del sistema ferroviario attraverso l’integrazione di tecnologie di levitazione e propulsione basate su maglev nell’infrastruttura esistente seguendo un principio di sovrapposizione di strati tecnologici. Questa integrazione mira a implementare aggiornamenti tecnologici, funzionali e prestazionali alle linee esistenti e a garantire l’interoperabilità dei pod sia con l’infrastruttura magnetica che tradizionale preservando il flusso dei treni tradizionali sul corridoio ferroviario esistente. Una volta che queste soluzioni raggiungono la maturità tecnologica, un aggiornamento graduale della rete diventerà fattibile, con il potenziale di ottenere significativi risparmi di costi e tempi di progetti di sviluppo rispetto alle opzioni alternative disponibili, massimizzando al contempo il rapporto costi-benefici degli investimenti. Inoltre, l’integrazione di pod maglev interoperabili che operano sull’infrastruttura ferroviaria esistente può portare a frequenze più elevate, intervalli ridotti e modelli aziendali e operazioni più flessibili, mantenendo un elevato livello di intramodalità. Di conseguenza, i sistemi di trasporto collettivo diventano più attraenti, portando a un aumento della quota modale e più sostenibili con riduzione di rumore, vibrazioni e inquinamento. I parametri di prestazione di questi sistemi sono attualmente in fase di valutazione.

• Come MaDe4Rail contribuisce al Green Deal europeo e alla strategia per una mobilità sostenibile e intelligente della Commissione europea

MaDe4Rail contribuisce in modo significativo al Green Deal europeo e alla strategia per una mobilità sostenibile e intelligente su vari fronti di sostenibilità economica, sociale e ambientale.

Economicamente, MaDe4Rail dà priorità al riutilizzo delle infrastrutture esistenti, portando a costi di distribuzione ridotti e tempi di implementazione dell’adattamento delle infrastrutture, oltre ad anticipare lo sfruttamento dei benefici associati ai nuovi sistemi di trasporto. Per il momento si presume che questo approccio ottimizzi l’utilizzo delle risorse riducendo la spesa in conto capitale (CAPEX) per gli aggiornamenti della rete. Inoltre, i costi operativi (OPEX) potrebbero potenzialmente diminuire grazie a una maggiore automazione, potenziali miglioramenti dell’efficienza energetica e ridotte esigenze di manutenzione per veicoli e infrastrutture. Il progetto mira a ridurre i costi di trasporto generalizzati per gli utenti finali riducendo i tempi di percorrenza e promuovendo uno spostamento modale verso modalità più convenienti come ferrovie e MDS.

Socialmente, MaDe4Rail dà priorità a sottosistemi e tecnologie volti a migliorare le linee e le tecnologie ferroviarie esistenti, favorendo così una maggiore coesione territoriale e uno sviluppo socioeconomico dell’UE. Questa iniziativa non solo migliora le prestazioni e la qualità delle linee ferroviarie, ma facilita anche i collegamenti tra piccole città, rendendole più attraenti. Rafforzando i collegamenti tra queste e i centri delle grandi città, MaDe4Rail apre l’accesso a opportunità economiche e sociali per i residenti di città più piccole e aree rurali.

Dal punto di vista ambientale, MaDe4Rail mira a ridurre l’inquinamento associato a rumore, vibrazioni e polvere metallica tradizionalmente correlati all’attrito tra ruote e acciaio. Inoltre, gli MDS offrono alternative efficienti dal punto di vista energetico ai treni diesel, facilitando potenzialmente l’elettrificazione di linee e scali ferroviari/portuali. Mentre valuta specifiche metriche di consumo energetico, il progetto mira a determinare se gli MDS offrono un consumo energetico inferiore per passeggero al chilometro rispetto alle modalità di trasporto convenzionali.

• Le principali sfide che MaDe4Rail dovrà superare

Una delle sfide principali che il progetto MaDe4Rail ha dovuto affrontare è quella di garantire un approccio tecnologico neutrale, mitigando le possibili influenze che gli sviluppatori tecnologici potrebbero indurre sul progetto. A tal fine, è fondamentale strutturare il progetto attorno agli interessi strategici del settore ferroviario.

Anche l’armonizzazione di approcci tecnologici divergenti è fondamentale per l’integrazione, così come garantire la compatibilità con i sistemi ferroviari esistenti. Questi nuovi approcci potrebbero richiedere la creazione di quadri normativi e standard tecnici per i nuovi sistemi di trasporto, il che complica la valutazione della tecnologia e delle prestazioni e richiede la definizione di nuovi standard (o almeno nelle prime fasi, parametri tecnici di riferimento).

Il lavoro è essenziale per catalizzare il raggiungimento di TRL commerciali e modellare l’evoluzione di queste tecnologie avanzate nella direzione di soddisfare le esigenze del settore ferroviario, ma anche per fornire alle parti interessate elementi informativi utili per il processo decisionale.

• Primi risultati dal progetto MaDe4Rail

MaDe4Rail dovrebbe concludere le sue attività nell’estate del 2024 e produrrà i primi risultati ufficiali relativi alla ricerca sui sistemi derivati ​​da maglev dalla Flagship Area 7. Questi risultati includeranno, tra gli altri, l’identificazione di sistemi e tecnologie maglev e derivati ​​da maglev esistenti, la definizione di un’architettura di sistema comune e la valutazione della prontezza tecnologica insieme alla formulazione di una roadmap industriale. Inoltre, MaDe4Rail presenterà progetti per un prototipo di veicolo derivato da maglev e condurrà studi di fattibilità tecnica e socioeconomica per tre casi d’uso specifici in tutta Europa. In definitiva, il progetto mira a fornire una roadmap di implementazione per guidare l’integrazione e l’implementazione di MDS nel panorama dei trasporti europeo.

• Soluzioni e sfide dell’integrazione implementate nell’attuale sistema di mobilità

Gli sviluppatori tecnologici che partecipano al progetto MaDe4Rail stanno conducendo attivamente test e dimostratori su sistemi con TRL più elevati, suggerendo una potenziale commercializzazione entro i prossimi 5-10 anni. Il programma di lavoro pluriennale di EU-Rail mira a raggiungere almeno un TRL6 per i sistemi derivati ​​da Maglev entro il 2031, sebbene possano verificarsi degli aggiustamenti in base ai risultati della roadmap industriale di MaDe4Rail e ad altre azioni che potrebbero verificarsi all’interno e all’esterno dell’area di punta 7. Le sfide relative all’integrazione includono la complessità tecnologica, alcune lacune normative per il nuovo sistema e la garanzia della compatibilità con le infrastrutture e gli standard di sicurezza esistenti. Pertanto, è fondamentale puntare a dimostratori su larga scala per garantire un’integrazione di sistema senza soluzione di continuità. Affrontare queste sfide è fondamentale per integrare efficacemente e rapidamente tali soluzioni innovative nel sistema ferroviario.

• Interazione di MaDe4Rail con i progetti faro dell’UE-Rail e il pilastro di sistema

MaDe4Rail interagisce principalmente con il System Pillar tramite Work Package 5 che definisce i requisiti per raggiungere compatibilità e integrazione all’interno del sistema ferroviario. Questa interazione mira a garantire l’allineamento all’interno delle definizioni dell’architettura di sistema e degli standard operativi ferroviari. Inoltre, gli MDS nell’ambito di MaDe4Rail si basano sugli sviluppi di altre Flagship Area come ATO, Future Railway Communication Systems, TMS e DAC, sottolineando l’importanza della compatibilità e del coordinamento tra i progetti.

• Vantaggi per gli utenti finali che utilizzano queste tecnologie

L’utilizzo di tecnologie nell’ambito di MaDe4Rail potrebbe apportare diversi vantaggi agli utenti finali e, finora, le valutazioni sono estremamente promettenti. Tuttavia, è importante affrontare questi vantaggi con cautela, riconoscendo che sono soggetti a ulteriori valutazioni. Ad esempio, una migliore dinamica del veicolo durante l’accelerazione e la decelerazione potrebbe portare a viaggi più fluidi, mentre una maggiore velocità lungo gli stessi allineamenti di linea potrebbe migliorare l’efficienza del viaggio, con conseguente potenziale riduzione dei tempi di percorrenza. Inoltre, esiste la possibilità di creare nuovi servizi di trasporto flessibili che emergono come modelli di business dirompenti. Inoltre, queste tecnologie hanno il potenziale per contribuire agli sforzi di sostenibilità offrendo opzioni di viaggio sostenibili ed efficienti che potrebbero competere con il trasporto aereo e su strada. In termini di servizi di trasporto merci, gli utenti potrebbero trarre vantaggio dall’utilizzo di linee con pendenze maggiori, consentendo l’accesso a più percorsi e ottimizzando il trasporto merci su rotaia. Anche i pod levitanti con prestazioni simili durante il trasporto sia di merci che di passeggeri potrebbero migliorare le operazioni, massimizzando l’utilizzo della capacità e migliorando l’efficienza complessiva del sistema di trasporto.