Il sistema SCADRA

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IL SISTEMA SCADRA

PROMETEOENGINEERING.IT SRL PRESENTA I PRIMI RISULTATI DELL’INSTALLAZIONE SPERIMENTALE DEL SISTEMA SUPERVISORY CONTROL ACQUISITION AND DYNAMIC RISK ANALYSIS

Il sistema SCADRA è un potente strumento di prevenzione che consente di individuare le misure operative di volta in volta più adeguate a mantenere i livelli di sicurezza entro i valori accettati dall’Autorità Amministrativa e fissati nei limiti previsti dalla Norma.

Al fine di garantire un livello minimo sufficiente di sicurezza agli utenti della strada, le gallerie stradali ed autostradali devono prevedere l’adozione di misure di prevenzione atte alla riduzione di situazioni critiche che possano mettere in pericolo la vita umana, l’ambiente e gli impianti della galleria, nonché di misure di protezione in caso di incidente. Lo sviluppo di tecnologie digitali, sistemi di automazione basati su PLC e collegati con i centri operativi di supervisione e controllo tramite comunicazione in fibra ottica ha consentito il controllo diretto di tutte le periferiche e di tutte le informazioni sia in condizioni operative che in condizioni di emergenza, garantendo la possibilità di implementare procedure automatiche predefinite. In questo quadro di forte spinta evolutiva si inserisce il sistema SCADRA per l’analisi di rischio dinamica in gallerie stradali e autostradali (si veda “S&A” n° 135 Maggio/Giugno 2019).

LO SMART TUNNEL CON SCADRA

Può essere definito Smart Tunnel un tunnel dotato di sensori che monitorano e verificano lo stato della galleria (dotazioni impiantistiche e strutturali), le condizioni del traffico e le condizioni ambientali al contorno per acquisire i parametri che ne influenzano la gestione. La configurazione del sistema SCADRA (Supervisory Control Acquisition and Dynamic Risk Analysis) affianca al tradizionale sistema di controllo degli impianti un sistema di acquisizione di tutti i parametri che possono avere influenza nella gestione della galleria (ad esempio malfunzionamento degli impianti, tipo ed intensità di traffico, presenza ADR, qualità dell’aria, visibilità, ecc.) al fine di ottenere informazioni sullo stato di funzionamento degli impianti stessi, sulle condizioni ambientali e sullo stato del traffico all’interno della galleria, necessari per la successiva Analisi di Rischio Dinamica. Attraverso l’elaborazione e l’analisi dei parametri acquisiti viene effettuata l’Analisi di Rischio con il software Euram, a intervalli regolari predefiniti in condizioni di normale esercizio o in caso di repentino mutamento delle condizioni di traffico, ambientali o dei livelli di prestazione dei sistemi impiantistici per un’immediata rivalutazione delle condizioni di sicurezza istantanee. I risultati forniti dall’analisi di rischio dinamica consentono di pianificare strategie per:

PREVENZIONE E SICUREZZA

2. Il funzionamento dello SCADRA

• il risparmio energetico degli impianti in galleria, senza compromettere la sicurezza degli utenti (sarà consentito solo in condizioni di sicurezza ottimali); • il monitoraggio continuo del livello di sicurezza della galleria; • la manutenzione ottimale in funzione del livello di sicurezza della galleria; • l’attuazione di misure dinamiche di prevenzione e protezione per la riduzione del rischio. Lo SCADRA integra strutture operative di supporto dedicate alla gestione del traffico e delle emergenze, rilevando in tempi rapidissimi ogni situazione di emergenza ed adottando tempestivamente i provvedimenti necessari a far sì che si possa contenere un’evoluzione del pericolo verso l’evento incidentale (ad esempio chiudere la galleria, bloccare il traffico, facilitare l’evacuazione degli utenti e intervenire rapidamente sull’incendio riducendo notevolmente le proporzioni dell’emergenza). Il continuo monitoraggio sia dello stato degli impianti che del livello di sicurezza della galleria permette di attuare una manutenzione preventiva e correttiva diminuendo i costi operativi, riducendo il numero di interventi di manutenzione correttiva per impianto/ anno, i tempi di risposta rispetto alla richiesta di intervento, il MTTR (tempo medio di ripristino), il tempo di indisponibilità, ecc..

L’ANALISI DI RISCHIO DINAMICA

L’analisi di rischio dinamica viene eseguita considerando tutte le condizioni in tempo reale e sviluppando simulazioni di incendio mediante modelli termofluidodinamici, in grado di modellare la dinamica dell’incendio e il comportamento dei fumi, all’interno di una Event Tree Analysis (ETA) basata su metodi probabilistici che tengono conto della natura stocastica dei fenomeni di incendio. 4. L’Italian Risk Analysis Method L’analisi di rischio dinamica viene eseguita adottando la metodologia di analisi di rischio descritta nell’allegato 3 del D.Lgs. 264/06, che definisce la metodologia nazionale, così come indicato dalla Direttiva Europea 2004/54/CE sui requisiti minimi di sicurezza per le gallerie della rete stradale transeuropea e in conformità con la metodologia denominata IRAM (Italian Risk Analysis Method), descritta dalle Linee Guida Anas per la progettazione della sicurezza nelle gallerie stradali. Tale metodologia supera i limiti di altre metodologie diffuse in ambito internazionale, quali il DG-QRAM, in quanto tiene conto - come prescritto dal D. Lgs. 264/06 - dell’efficacia e dell’affidabilità dei sottosistemi.

3. L’applicativo del sistema SCADRA

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Il livello di rischio viene classificato secondo quattro categorie di rischio istantaneo: • livello 1 - rischio basso; • livello 2 - rischio normale; • livello 3 - preallerta; • livello 4 - allarme. Il livello 1 corrisponde a una galleria in esercizio in condizioni ottimali di sicurezza in cui è consentita l’attuazione di strategie di risparmio energetico. Il livello 2 corrisponde a una galleria in esercizio in condizioni standard di sicurezza. Il livello 3 corrisponde al raggiungimento del livello di rischio coerente con quello accettato dall’Autorità Amministrativa nell’ambito dell’analisi del Progetto della Sicurezza, secondo le indicazioni del D.Lgs. 264/06. Al superamento di tale soglia, il sistema suggerisce le misure operative che devono essere attuate per mantenere il rischio entro i limiti previsti. Il livello di rischio 4 corrisponde al superamento del livello di rischio accettabile. Tale classifica e le conseguenti azioni sono anche legate al tempo per cui un determinato livello persiste.

L’APPLICAZIONE SPERIMENTALE

Lo SCADRA è già stato installato con successo in tunnel autostradali unidirezionali in esercizio. Si riportano di seguito i principali dati significativi dei primi test condotti su uno dei tunnel test, le cui dotazioni di sicurezza e principali caratteristiche infrastrutturali e di traffico monodirezionali sono: • sistema antincendio; • sistema di illuminazione ordinaria; • sistema di illuminazione di evacuazione; • sistema di illuminazione di rinforzo; • sistema di ventilazione; • sistema di drenaggio merci pericolose; • CTVV; • stazione SOS ogni 250 m; • sistema di rilevamento incendi. Il sistema di acquisizione sviluppato consente di ottenere informazioni sullo stato delle dotazioni impiantistiche, i parametri ambientali e le condizioni di traffico, al fine di calcolare il livello di rischio istantaneo. Il livello di rischio istantaneo è rappresentato attraverso la classificazione del rischio in quattro livelli mediante le emoticon. La Figura 6 mostra uno screenshot dell’interfaccia uomo-macchi-

6. Lo SCADRA User Interface na durante l’applicazione del sistema SCADRA in cui è mostrato l’andamento del rischio assoluto istantaneo delle rilevazioni delle ultime 24 ore (grafico in bianco). Uno scostamento significativo dei principali parametri rispetto ai parametri alla base dell’analisi di rischio contenuta nel Progetto della Sicurezza è evidenziato nello storico dell’andamento del rischio, qualora sia registrato in concomitanza l’innalzamento del livello di rischio verso la zona di attenzione (livello 3 e livello 4). Analizzando l’andamento del rischio in tempo reale delle oltre 20.000 analisi eseguite durante sei mesi di test, è possibile evidenziare come esso sia influenzato da tutti i parametri e sia impossibile prevedere con esattezza il livello di sicurezza dell’esercizio della galleria senza eseguire un’analisi di rischio quantitativa che ne consideri tutti gli aspetti. La Figura 7 mostra i risultati di un mese di analisi. Sono riportati i principali parametri acquisiti al fine di analizzare come il livello di sicurezza sia influenzato dal cambiamento contemporaneo di molti parametri tra cui il traffico, lo stato degli impianti e le condizioni ambientali. Nella prima riga (in nero) è riportato il livello di rischio atteso istantaneo (VAD) valutato dallo SCADRA. Nella seconda riga sono riportati alcuni parametri relativi al traffico: velocità media (in rosso) e percentuale merci pericolose (celeste). Nella terza riga sono monitorate le principali condizioni ambientali: velocità del vento (verde), pioggia (blu) e nebbia (grigio). Nella quarta riga sono riportati lo stato degli impianti e le principali condizioni di traffico anomalo: numero dei ventilatori (viola), livello/ funzionamento gruppo elettrogeno (giallo), stato del sistema di rilevamento incendi (grigio), cantiere in galleria (rosso). Nella quinta riga sono mostrati i principali parametri di traffico monitorati: veicoli per corsia (blu), percentuale mezzi pesanti per corsia (celeste), percentuale di tempo di esercizio della galleria in traffico bidirezionale (nero) e percentuale di tempo di eserciLUNGHEZZA 2.000 m zio della galleria con traffico congestionato (rosso). PENDENZA 2% Le Figure 8 e 9 mostrano la distribuzione del livello di rischio CORSIE Due monodirezionali durante il periodo di esercizio dello SCADRA e le principali motivazioni alla base del raggiungimento del livello di rischio

TGM (TRAFFICO GIORNALIERO MEDIO) 10.000 veicoli al giorno della zona di attenzione, sebbene sia necessario sottolineare nuovamente come esso sia il risultato di una analisi di rischio

VEICOLI PESANTI 25% quantitativa e quindi non connesso esclusivamente al fattore

USCITE DI EMERGENZA Tre evidenziato, ma deve essere calcolato mediante un approccio sistemico che tenga in considerazione tutti gli aspetti che in5. Le caratteristiche del tunnel fluenzano la sicurezza in galleria.

PREVENZIONE E SICUREZZA

7. L’Analisi dati installazione SCADRA

8. La distribuzione del livello di rischio 9. Le motivazioni per l’innalzamento del livello di rischio in zona di attenzione

LO SCADRA E LE CME

Lo SCADRA costituisce una notevole evoluzione delle attuali tecniche di gestione dei degradi degli impianti oggi in uso nei principali gestori autostradali, le cosiddette “Condizioni Minime di Esercizio” (CME), superandone i numerosi limiti di applicazione e di efficacia nella gestione in esercizio. In caso di parziale disfunzione di uno o più sistemi, applicando le CME si definiscono a priori - per ogni funzione della galleria - i livelli minimi di esercizio, al di sotto dei quali vengono applicate solitamente misure restrittive del traffico graduate in funzione dell’importanza e della durata del fenomeno: senso unico alternato, interruzione della circolazione ai mezzi pesanti e interruzione totale al traffico. Attraverso l’utilizzo del sistema SCADRA, invece, è possibile monitorare real-time, quantificandolo, il livello di sicurezza della galleria ed individuare la misura operativa di volta in volta più adeguata in qualsiasi condizione operativa e anche in presenza di degradi. Ciò porta i seguenti vantaggi: • fornire evidenza di tutte le situazioni che comportano un incremento del rischio anche indipendenti dai degradi ma che si verificano per condizioni di traffico e ambientali particolari; • dare evidenza dei degradi singoli o multipli che comportano effettivamente un eccessivo incremento del rischio e che pertanto devono essere risolti immediatamente in considerazione dell’efficacia delle dotazioni di sicurezza di cui dispone la galleria al momento specifico; • effettuare un’analisi dello storico al fine di ottimizzare e automatizzare le procedure per la gestione efficiente della galleria, indicando quali situazioni sono più ricorrenti nel provocare l’innalzamento del livello di rischio e quindi adottando preventivamente le necessarie azioni correttive.

CONCLUSIONI

Dall’analisi dei risultati degli SCADRA installati nelle gallerie test è possibile osservare come il sistema sia in grado di valutare il livello di rischio residuo istantaneo in ogni condizione. I risultati prodotti non mostrano incongruenze o errori di analisi e i livelli di rischio calcolati seguono perfettamente l’andamento dei parametri di ingresso, considerando il cambiamento di ciascun valore che possa influenzare il livello di sicurezza della galleria. I sistemi SCADA tradizionali sono usati per monitorare, controllare e gestire gli impianti anche in caso di guasto, ma non adottano una gestione che tenga conto dell’andamento del rischio. Il sistema SCADRA, che si collega e integra lo SCADA di galleria per l’acquisizione dei dati di traffico, ambientali e di stato degli impianti, è invece in grado di realizzare un’analisi di rischio dinamica per conoscere il livello di rischio della galleria in tempo reale. Il sistema è adeguato per tunnel nuovi ed esistenti e permette di gestire un tunnel stradale sulla base delle effettive condizioni di sicurezza. Nelle gallerie esistenti, inoltre, è in grado di massimizzare gli effetti delle misure operative di tipo gestionale usate come alternative ai requisiti strutturali e impiantistici previsti dalla Norma. n

(1) Ingegnere, CEO di Prometeoengineering.it Srl