Filobus IMC

Un filobus a ricarica in movimento (noto internazionalmente come In-Motion Charging o IMC), chiamato anche filobus a batteria o filobus a marcia autonoma, è un veicolo di trasporto pubblico a trazione elettrica che preleva energia da una linea aerea di contatto (bifilare) tramite le aste di captazione, ricaricando simultaneamente le batterie di trazione a bordo. Questa tecnologia consente al veicolo di operare in modo continuo: traendo energia e ricaricandosi mentre si trova sotto i cavi aerei, e operando come un autobus elettrico a batteria nei tratti del percorso privi di tale infrastruttura.^[1]

Van Hool Exqui.City con tecnologia IMC sotto la linea aerea a Ginevra.

Trolza-5265 "Megapolis" in marcia autonoma a batteria.

Questo concetto rappresenta un'evoluzione del filobus tradizionale, passando da veicoli dotati di piccoli generatori ausiliari per le emergenze a moderni sistemi in cui i mezzi possono coprire distanze significative, spesso tra i 15 e i 70 km, in completa autonomia.

I sistemi IMC vengono attivamente implementati da grandi metropoli (ad es. Pechino, San Pietroburgo, Città del Messico) e in reti di trasporto di paesi sviluppati (ad es. Svizzera, Germania, Italia). I moderni sistemi In-Motion Charging possono offrire vantaggi economici significativi rispetto alle reti di autobus puramente elettrici (fermi per la ricarica).^[2]

Studi indicano che l'aggiornamento delle infrastrutture filoviarie esistenti verso l'IMC può ridurre i costi di capitale per il materiale rotabile di circa il 50% e le spese operative di circa il 20% su un ciclo di vita di 15 anni rispetto a nuove flotte di autobus a batteria.^[3] Anche nella costruzione di un sistema IMC da zero con linee aeree parziali, le spese in conto capitale possono essere inferiori rispetto a un sistema basato interamente su batterie, grazie ai minori requisiti di capacità della batteria,^[4] a una flotta numericamente inferiore^[5] e all'eliminazione dei tempi di inattività per la ricarica.^[6]

Terminologia

Il termine In-Motion Charging (IMC) è stato introdotto come concetto di marketing da Erik Lenz di Vossloh Kiepe (ora Kiepe Electric) nel 2014 durante la conferenza trolley:motion ad Amburgo.^[7] La terminologia intendeva migliorare la percezione pubblica dei filobus evidenziando il loro vantaggio chiave rispetto agli autobus elettrici a ricarica statica: la capacità di ricaricare le batterie durante il trasporto dei passeggeri.

In Germania, alcuni operatori utilizzano anche il termine BOB (Batterie-Oberleitungs-Bus, autobus a batteria e linea aerea), come a Solingen. Ad Arnhem (Paesi Bassi), il concetto è spesso indicato come Trolley 2.0.

In Russia e nei paesi della CSI, questi veicoli sono spesso definiti Filobus con marcia autonoma estesa (in russo: Троллейбус с увеличенным автономным ходом, abbreviato in TUAH) o Bus elettrico con ricarica dinamica.^[8]

Storia

Filobus bimodali (Dual-mode)

Un autobus bimodale in modalità filobus nel Downtown Seattle Transit Tunnel nel 1990.

Il concetto di un filobus che opera lontano dai cavi aerei risale all'inizio del XX secolo. Negli Stati Uniti, tra il 1935 e il 1948 furono sviluppati gli "All Service Vehicles" (ASV), in grado di funzionare come autobus a benzina-elettrici quando scollegati dalla linea.

Prima della maturazione delle batterie al litio ad alta capacità, veniva utilizzato il termine autobus bimodale per veicoli che utilizzavano linee aeree per l'energia elettrica e un motore Diesel separato di dimensioni standard per la marcia su strada. Esempi notevoli includevano:

• Seattle: King County Metro utilizzò autobus articolati bimodali Breda nel tunnel di transito del centro dal 1990 al 2005.
• Boston: La Massachusetts Bay Transportation Authority (MBTA) utilizzò autobus bimodali sulla Silver Line dal 2004 al 2023.

A partire dagli anni '80, si diffusero filobus dotati di unità di potenza ausiliaria (APU) — piccoli motori diesel o batterie — per consentire di aggirare blocchi stradali o percorrere brevi distanze (marcia di emergenza), come a San Francisco, Vancouver o sui filobus Solaris di Roma (che utilizzano le batterie per l'ultimo tratto della linea 90).^[9]

Passaggio all'IMC

Con lo sviluppo della tecnologia delle batterie (in particolare Li-ion), l'attenzione si è spostata dalle unità ausiliarie diesel all'autonomia puramente elettrica. Nel 2018, Solaris Bus & Coach ha presentato il "Trollino 24", un filobus a doppio snodo da 24 metri progettato per linee ad alta capacità.^[10]

Tecnologia

Batterie IMC in carica a Palmovka, Praga.

I filobus IMC sono dotati di una batteria di trazione ad alta capacità adattata ai requisiti specifici del percorso. Il veicolo opera tipicamente con un mix di connessione alla rete e alimentazione a batteria (ad esempio, il 60% del tempo sotto il bifilare e il 40% a batteria).

• Ricarica: La ricarica avviene mentre il veicolo è in movimento sotto i cavi aerei esistenti. Il trasferimento di corrente può raggiungere livelli di potenza fino a 500 kW (es. sistema IMC500).^[11]
• Autonomia: Le unità moderne possono percorrere distanze significative senza linea aerea, spesso superiori ai 15 km.^[12]
• Vantaggi: A differenza degli autobus elettrici a ricarica statica (Opportunity Charging o ricarica notturna in deposito), l'IMC non richiede lunghe soste ai capolinea né la costruzione di stazioni di ricarica dedicate negli spazi pubblici.^[13]

Confronto con altri autobus elettrici

Caratteristica	Ricarica Notturna (Overnight)	Opportunity Charging (al capolinea)	In-Motion Charging (IMC)
Metodo di ricarica	Ricarica lenta in deposito (notte)	Ricarica ultra-rapida alle fermate	Ricarica in movimento sotto la linea aerea
Infrastruttura	Richiede connessioni ad alta potenza nei depositi	Richiede stazioni di ricarica alle fermate/capolinea	Utilizza la rete filoviaria esistente; nessun nuovo caricatore per estensioni
Tempi morti	4–10 ore (in deposito)	5–25 minuti (alle fermate)	Nessuno (ricarica guidando)
Dimensioni Batteria	Grande/Pesante (riduce capacità passeggeri)	Moderata	Moderata/Piccola
Riscaldamento	Spesso richiede riscaldatore diesel in inverno	Elettrico (limitato)	Elettrico (alimentato da linea aerea)
Impatto sulla rete	Picco elevato di notte	Picchi elevati durante la ricarica rapida	Carico distribuito durante il giorno

Attacco e stacco automatico delle aste

Imbuti di invito ("tegolini") a Zurigo.

Il primo filobus IMC si è già connesso alla rete, il secondo attende che gli imbuti siano liberi. San Pietroburgo.

Nessun intervento manuale: le aste si posizionano automaticamente. San Pietroburgo.

Una caratteristica chiave dei moderni sistemi IMC è la capacità di passare dalla modalità linea aerea alla modalità batteria senza che il conducente lasci la cabina.

• Stacco (Scarruramento): Il conducente può ritrarre le aste in qualsiasi punto, solitamente mentre il veicolo è in movimento. Sistemi pneumatici o idraulici abbassano le aste in posizione di blocco sul tetto.

• Attacco (Inarruramento): Per riconnettersi alla rete, il veicolo si ferma o rallenta in una posizione specifica dotata di imbuti di guida (noti in Italia come "tegolini" o "slitte"). Il conducente attiva il sistema, le aste si alzano automaticamente e gli imbuti guidano i pattini sui cavi di contatto.

Esempi di questa infrastruttura includono:

• Zurigo: I veicoli sulla linea 83 usano gli imbuti per riconnettersi dopo aver attraversato incroci complessi come Albisriederplatz a batteria.^[14]
• Napoli: Il sistema utilizza dispositivi noti localmente come tegolini per guidare le aste sul bifilare dopo l'attivazione del meccanismo di sollevamento automatico.^[15]
• Altre città dove tali dispositivi sono usati includono San Pietroburgo, Praga, Solingen e Cagliari.

Strategie di implementazione

Esistono due approcci fondamentali all'implementazione dell'IMC.

Estensione del percorso

Gli operatori utilizzano le reti aeree esistenti per caricare il veicolo, quindi abbassano le aste per estendere il servizio in nuovi quartieri dove l'installazione di cavi è difficile.

• Arnhem: Nell'ambito dell'iniziativa "Trolley 2.0", la città olandese ha utilizzato l'IMC per estendere la linea 352 fino a Wageningen senza costruire nuove infrastrutture.
• Gdynia: L'operatore ha esteso la linea 31 all'Ergo Arena e la linea 29 al distretto di Fikakowo.
• Milano: ATM sta rinnovando la flotta con filobus Solaris Trollino dotati di tecnologia IMC per coprire deviazioni o tratti privi di linea aerea senza l'ausilio di motori termici.

Sostituzione del Diesel

Gli operatori convertono le linee di autobus diesel che si sovrappongono parzialmente ai cavi filoviari esistenti.

• Pechino: Diverse linee Bus Rapid Transit (BRT) sono state convertite da diesel a filobus a doppia alimentazione.^[16]
• Zurigo: La linea 83 è stata convertita all'elettrico nel 2020 utilizzando filobus a batteria che si ricaricano nel tratto comune con altre linee.
• Minsk: La città adotta una politica sistematica di sostituzione delle linee diesel con filobus IMC per utilizzare la sua vasta infrastruttura esistente.

Nuovi sistemi e Bus Rapid Transit (BRT)

• Rimini: Il sistema Metromare (TRC) collega Rimini a Riccione su corsia riservata. Utilizza filobus snodati Van Hool Exqui.City che operano in modalità elettrica pura, ricaricandosi tramite linea aerea presente in alcune tratte e marciando a batteria in altre.
• Città del Messico: La linea 11, un corridoio BRT ad alta capacità che collega Santa Marta a Chalco, utilizza una flotta di 108 filobus snodati.^[17]
• Pescara: La "Filovia di Pescara" (Linea V1) collega Pescara con Montesilvano su un percorso dedicato. Il sistema è progettato specificamente per l'operazione IMC: circa il 75% del percorso di 8,15 km è dotato di linea aerea, mentre i terminali sono privi di cavi e vengono percorsi a batteria.^[18]

Diffusione globale

Europa

• Italia:
  • Milano: Ampia flotta di Solaris Trollino con tecnologia IMC.
  • Rimini: Sistema BRT Metromare con veicoli Van Hool Exqui.City.
  • Napoli: Utilizzo di filobus ANM con marcia autonoma per superare tratti senza bifilare o interruzioni.
  • Pescara: Nuova linea "La Verde".
  • Lecce: Sistema che impiega filobus con marcia autonoma (precedentemente bimodali/batteria).
• Germania: Solingen (progetto BOB), Esslingen, Eberswalde.
• Svizzera: Zurigo, Ginevra, Lucerna.
• Repubblica Ceca: Praga ha elettrificato la linea per l'aeroporto (Linea 59) utilizzando veicoli IMC da 24 metri.

Asia

• Cina: Pechino e Shanghai operano flotte estese.
• Turchia: A Şanlıurfa e Malatya operano sistemi "Trambus" moderni.

Americhe

• Messico: Città del Messico ha rinnovato massicciamente la flotta con filobus Yutong.
• USA/Canada: San Francisco, Seattle, Dayton e Vancouver utilizzano filobus con capacità off-wire.

Russia e CSI

• San Pietroburgo possiede la più grande rete di filobus IMC (TUAH) in Russia, con oltre 200 veicoli e numerose linee estese senza catenaria.

Costruttori

I principali produttori di autobus IMC e sistemi di propulsione includono:

• Kiepe Electric (Germania/USA) – Fornisce sistemi elettrici.
• Solaris Bus & Coach (Polonia) – Produce la serie Trollino.
• Carrosserie Hess (Svizzera) – Produce la serie lighTram.
• Van Hool (Belgio) – Produce la serie Exqui.City.
• Iveco Bus (Italia/Francia) – Produce la serie Crealis e fornisce telai.
• BKM Holding e MAZ (Bielorussia).
• PC Transport Systems (Russia) – Produce la serie Admiral.
• Yutong (Cina).