Presentato in anteprima a InnoTrans 2024, URV (Unmanned Railway Vehicle) è il primo veicolo ferroviario a guida autonoma sviluppato per l’ispezione preventiva delle linee ad Alta Velocità (AV).
Progettato e realizzato da Rete Ferroviaria Italiana (RFI), il prototipo — ribattezzato "TINO" dai dipendenti FS in un contest interno — punta a rivoluzionare la diagnostica dell’infrastruttura, unendo tecnologie all’avanguardia, intelligenza artificiale, trazione ibrida e piena conformità agli standard di sicurezza ferroviaria.
Un nuovo paradigma per la diagnostica AV
TINO nasce per rispondere a una precisa esigenza: ispezionare le linee AV prima del passaggio del primo treno commerciale del giorno, aumentando il livello di sicurezza dell’intera rete.
Con i suoi 9 metri di lunghezza, una velocità massima di 200 km/h e un’autonomia operativa di 400 km, il veicolo può operare in autonomia grazie a un sistema ERTMS/ETCS supervisionato da ATO (Automatic Train Operation).
Il cuore dell’innovazione è proprio il sistema di guida autonoma, progettato per operare sia in modalità remota — con controllo da parte di un operatore tramite telecamere in tempo reale — sia in modalità completamente autonoma, con gestione intelligente di trazione, frenatura e velocità, sempre sotto la supervisione dei protocolli di sicurezza ferroviaria.
Diagnostica 4.0: la nuova frontiera del monitoraggio
Il monitoraggio dell’infrastruttura ferroviaria ha già fatto enormi passi avanti, ma TINO rappresenta un salto di paradigma. In Italia, RFI impiega treni diagnostici come Dia.Man.Te. 2.0, Galileo 2.0, Falco e altri, dotati di sensori laser, ottici e ad ultrasuoni.
A livello internazionale, veicoli come l’NMT britannico o l’Iris 320 francese garantiscono ispezioni ad alta velocità con strumentazioni all’avanguardia.
TINO si inserisce in questo contesto come un’evoluzione autonoma, in grado di raccogliere dati in tempo reale, rilevare ostacoli, anomalie infrastrutturali, e comunicare direttamente con i sistemi di sicurezza.
L’obiettivo è rendere la manutenzione sempre più predittiva e proattiva, riducendo interventi d’emergenza e aumentandone la precisione.
Tecnologie a bordo: visione artificiale e trazione ibrida
A bordo di URV troviamo un concentrato di tecnologie:
- Sistema SCS (Controllo e Sorveglianza): include sensori multispettrali, LIDAR, telecamere stereoscopiche e algoritmi di deep learning addestrati per il riconoscimento di ostacoli, persone e anomalie.
- Trazione ibrida: sistema HE (Hybrid Electric) che integra pacchi batteria LiFePo4 con un motore diesel utilizzato come range extender.
La configurazione garantisce lunga autonomia, affidabilità e ridotte emissioni.
Sistema ERTMS/ATO GoA4: permette la marcia autonoma secondo gli standard europei di interoperabilità, gestendo in sicurezza tutte le operazioni di guida.
Il sistema ATO si articola in due componenti: Track-Side (TS), posizionato lungo la linea e responsabile della trasmissione dati; e On-Board (OB), installato sul veicolo e incaricato dell’elaborazione delle istruzioni e della gestione dinamica del mezzo.
Un progetto tutto italiano, dalla ricerca alla sperimentazione
Lo sviluppo del prototipo è stato curato dalla Direzione Ricerca & Sviluppo di RFI, erede dell’antico Istituto Sperimentale FS nato nel 1905.
Oggi questa struttura conta oltre 150 professionisti distribuiti in quattro sedi nazionali, impegnati nello sviluppo hardware, software e nei test di laboratorio e in campo.
Dalla definizione delle specifiche alla progettazione meccanica ed elettronica, il progetto ha coinvolto anche prestigiosi partner accademici e industriali.
Partito da un TRL 5, URV ha già raggiunto il TRL 6 grazie ai test sul circuito di Bologna San Donato, avviandosi verso il TRL 7, ovvero la validazione in ambiente operativo reale.
Sfide ingegneristiche e normative
Il percorso non è stato privo di ostacoli. Una delle principali difficoltà è stata l’assenza di una normativa specifica per veicoli autonomi ferroviari su linee AV.
Essendo un mezzo senza personale a bordo, TINO ha richiesto una rigorosa hazard analysis in conformità con le norme EN 50126 e con il Safety Life Cycle ferroviario.
In parallelo, si è dovuto affrontare lo sviluppo di algoritmi di visione basati su dataset non esistenti in ambito ferroviario.
Per ovviare, il team ha realizzato ex novo raccolte dati tramite missioni sul campo e tecniche avanzate di data augmentation e generazione sintetica (Diffusion Model).
Anche l’integrazione dei sottosistemi — elettrici, meccanici e informatici — ha richiesto una forte coesione multidisciplinare, evitando la frammentazione e mantenendo all’interno di RFI il controllo sistemistico.
Sicurezza operativa e futuro dell’automazione
TINO è progettato per operare anche in condizioni ambientali complesse (pioggia, nebbia, oscurità) ed è destinato a missioni notturne in regime di interruzione della circolazione.
Il sistema di sorveglianza comunica direttamente con l’ATO, che, in caso di ostacoli rilevati, può fermare automaticamente il veicolo, garantendo sicurezza totale.
Con due modalità di guida — remota e autonoma — e il supporto di un sistema ERTMS/ETCS per il controllo della marcia, URV rappresenta un laboratorio viaggiante per testare le tecnologie ferroviarie del futuro.
Oltre al potenziale operativo, il progetto URV contribuisce attivamente a esplorare le implicazioni normative dell’automazione ferroviaria, in un momento in cui l’Europa si prepara a recepire nei propri standard il livello GoA4 per l’automazione ferroviaria.
Uno sviluppo a più mani
Il prototipo URV (Unmanned Railway Vehicle) nasce da un intenso lavoro congiunto tra RFI e i principali poli accademici e di ricerca italiani.
Fondazione Bruno Kessler, Università di Napoli Federico II, Università di Salerno, Politecnico di Bari, Università di Firenze e Politecnico di Milano hanno messo a sistema le rispettive competenze per progettare una piattaforma ferroviaria autonoma e avanzata, con particolare attenzione al sistema ATO (Automatic Train Operation), alla visione artificiale e all’ingegneria meccanica.
Cuore dello sviluppo è stata una metodologia basata su modelli, con un’architettura modulare e scenari operativi formalizzati in diagrammi di sequenza.
L’intero ecosistema software è stato sviluppato e testato utilizzando strumenti certificabili per applicazioni safety-critical, come ANSYS SCADE Suite, in grado di generare codice conforme agli standard più rigorosi.
Una catena di test su misura
Per validare URV è stata definita una pipeline di test articolata in quattro ambienti:
- STE – Subsystem Test Environment: simulazione software completa dei sottosistemi;
- SITE – Subsystem Integration Test Environment: introduzione progressiva di componenti reali;
- RBTE – Roller Bench Test Environment: test dinamici su banco a rulli;
- PTE – Pilot Test Environment: prove su binario nel circuito di Bologna San Donato.
Nel dettaglio, le configurazioni di test hanno incluso sia simulazioni puramente software (SiL - Software-in-the-Loop) che test ibridi con hardware reale (HiL - Hardware-in-the-Loop).
Questa progressione ha consentito di individuare e risolvere eventuali anomalie in maniera graduale, raggiungendo un livello di maturità tecnologica TRL 5 prima di testare il veicolo su rotaia.
Dinamiche ad alta velocità
Tra gli step chiave dello sviluppo, i test sul banco a rulli di Firenze Osmannoro hanno avuto un ruolo centrale.
Questa infrastruttura consente test fino a 400 km/h in ambiente controllato, ideale per verificare trazione, frenatura, comportamento dinamico e compatibilità elettromagnetica.
L’URV è stato testato con simulazioni di marcia realistica, esaminando vibrazioni, curve caratteristiche del motore e interazione con il sistema di segnalamento ETCS di bordo.
Prove su binario a San Donato
Il circuito di Bologna San Donato ha rappresentato il banco di prova definitivo. Con oltre 5 km di tracciato e raggi minimi fino a 200 m, la pista consente test completi in condizioni operative.
Qui URV è stato sottoposto a una campagna intensiva di test dinamici, integrando per la prima volta le funzionalità di:
- guida autonoma e remota;
- gestione video terra/bordo;
- controllo e sorveglianza tramite visione artificiale;
- gestione di frenatura e trazione (TCU);
- dialogo con il sistema ETCS L1, attraverso balise dedicate.
Per garantire la sicurezza in assenza di un conducente a bordo, sono stati definiti protocolli rigorosi con personale tecnico dedicato: test leader, regolatore della circolazione, agente di condotta e osservatori sul campo.
L’infrastruttura ha permesso anche la validazione meccanica del veicolo, inclusa la verifica del rispetto della sagoma limite e l’assenza di fenomeni oscillatori indesiderati.
Una piattaforma versatile
URV non è solo un veicolo per il monitoraggio: è un laboratorio mobile per testare tecnologie ferroviarie in condizioni reali. Il sistema supporta:
- algoritmi di guida autonoma;
- tecniche di AI per l’analisi dell’infrastruttura;
- sperimentazione di nuove interfacce e sistemi di rilevamento ostacoli.
Pensato per operare anche in condizioni di visibilità ridotta, l’URV si presta al monitoraggio predittivo delle linee ad alta velocità, dove gli standard di manutenzione sono più severi e i costi più elevati.
Conclusioni
Con URV TINO, RFI compie un passo decisivo verso il futuro dell’ispezione ferroviaria. Il veicolo autonomo rappresenta una sintesi tra innovazione tecnologica e sicurezza, offrendo nuove prospettive per il monitoraggio predittivo delle linee ad Alta Velocità.
Un progetto che non solo guarda all’efficienza operativa, ma pone anche le basi per un nuovo paradigma normativo e industriale, tutto italiano, nella mobilità ferroviaria del futuro.
Foto Marco Pedretti - Fonte IF - Ingegneria Ferroviaria