TITLE OF THE MASTER THESIS: Interoperabilità e gestione informativa dell’ambito ferroviario: metodologia e applicazioni
TITLE OF THE MASTER: BIM management in construction works 2024-2025
AUTHOR: Ing. Giosuè Capuano e Ing. Damiano Viti
TUTOR: Prof.ssa Paola Ronca
La trasformazione digitale nel settore delle infrastrutture ferroviarie rappresenta oggi uno dei processi più complessi e strategici dell’intero comparto delle costruzioni e della gestione del patrimonio pubblico. Il passaggio da una logica documentale tradizionale a un paradigma pienamente informativo, basato su modelli digitali condivisi, interoperabili e orientati al ciclo di vita, richiede non solo strumenti tecnologici adeguati, ma soprattutto una profonda revisione dei metodi, dei ruoli e dei flussi operativi. La tesi si colloca perfettamente all’interno di questa cornice evolutiva, ponendosi come un contributo concreto alla costruzione di un sistema integrato e affidabile per la digitalizzazione del patrimonio ferroviario, attraverso l’uso avanzato di metodologie BIM, processi Scan to BIM e standard openBIM.
Il lavoro prende avvio da un’analisi completa del quadro normativo, mettendo in relazione il Codice degli Appalti, le norme UNI 11337 e la serie UNI EN ISO 19650, e illustrando come tali dispositivi regolino in modo sistematico l’organizzazione delle informazioni, la gestione dei modelli e la definizione del fabbisogno informativo. Questa prima parte non ha una semplice funzione introduttiva: fornisce la cornice metodologica necessaria a comprendere quali siano i requisiti minimi per un approccio realmente strutturato e conforme alle linee guida internazionali. La presenza di ruoli specifici — come il BIM Manager, il BIM Coordinator e i vari gestori disciplinari — insieme alla definizione precisa di dati, risorse, responsabilità e flussi autorizzativi all’interno dell’Ambiente di Condivisione Dati (CDE), dà forma a un ecosistema collaborativo che rappresenta la base di ogni attività successiva.
Particolarmente rilevante è anche l’approfondimento dedicato allo standard IFC 4.3, pensato specificamente per infrastrutture complesse come quelle ferroviarie. La capacità dello standard di modellare entità lineari, sottoasset, geometrie di tracciamento ed elementi accessori consente un livello di interoperabilità che fino a pochi anni fa sarebbe stato impensabile. Il lavoro di tesi mette in evidenza come l’adozione dello standard non sia un semplice adeguamento tecnico, ma un vero e proprio salto metodologico: modellare un’infrastruttura secondo una logica IFC significa costruire un linguaggio comune, aperto e disponibile a tutti gli attori coinvolti, in grado di attraversare piattaforme, software e fasi di processo senza perdere coerenza semantica.
All’interno di questo quadro si inserisce la costruzione del Modello Dati RFI, uno degli elementi più innovativi e ambiziosi dell’intera tesi. Il modello, composto da centinaia di tipologici e decine di migliaia di proprietà, organizza e normalizza l’insieme degli attributi informativi necessari per descrivere in maniera completa e riconoscibile un asset ferroviario. È un lavoro imponente, sia in termini di quantità sia di complessità: raccogliere, armonizzare, validare e strutturare dati eterogenei provenienti da documentazione tecnica, normative interne, rilievi e manuali operativi significa costruire una base di conoscenza che permette non solo la modellazione, ma anche la manutenzione, il monitoraggio e gli sviluppi futuri del patrimonio.
La parte applicativa della tesi, dedicata alla digitalizzazione dell’esistente tramite processo Scan to BIM, evidenzia come la teoria si traduca in prassi operativa. Le campagne di rilievo, eseguite con tecniche integrate TLS e MMS, mostrano la complessità dell’acquisizione di infrastrutture reali e le criticità legate a occlusioni, variabilità morfologica e presenza di elementi accessori. La successiva elaborazione delle nuvole di punti richiede un lavoro di filtraggio, normalizzazione, referenziazione e segmentazione che rappresenta un vero banco di prova della robustezza metodologica utilizzata. Nella tesi, inoltre, vengono descritte le scelte software, l’ottimizzazione dei flussi di lavoro e l’integrazione dei diversi modelli disciplinari nella federazione finale.
I casi studio delle tratte ferroviarie e del viadotto di Gallese dimostrano come il processo possa essere implementato in contesti diversi: dalla linearità del binario alla complessità geometrica di opere d’arte come ponti e viadotti. Ogni modello viene arricchito con informazioni coerenti al Modello Dati RFI, rendendo l’oggetto digitale una replica informativa completa dell’asset reale. L’intero workflow evidenzia un elevato livello di maturità digitale, che consente non solo la rappresentazione geometrica, ma anche attività avanzate come la simulazione 4D delle fasi temporali e la computazione 5D dei costi. Queste applicazioni dimostrano come il modello BIM possa superare la dimensione progettuale per diventare uno strumento di gestione, pianificazione e governance.
Il lavoro si chiude con una riflessione sulle prospettive future del settore: automazione dei processi di modellazione, uso dell’intelligenza artificiale per l’analisi delle nuvole di punti, integrazione tra modelli informativi e sistemi GIS, e possibilità di costruire veri e propri digital twin ferroviari. È evidente come il percorso delinei non solo un metodo applicabile oggi, ma anche una direzione credibile per i prossimi anni della digitalizzazione infrastrutturale.
Nel complesso, la tesi è un esempio completo di come rigore normativo, standardizzazione informativa e competenza tecnica possano convergere in un processo operativo efficace, scalabile e orientato al futuro. L’unione tra approfondimento teorico e applicazione reale la rende un contributo significativo per chiunque si occupi di infrastrutture, rilievi avanzati e gestione digitale di opere ferroviarie.
Figura 1 – Modellazione geometrica della catenaria
Figura 2 – Modellazione informativa del viadotto
FOR INTERNATIONAL STUDENT
The digital transformation of the railway infrastructure sector represents one of the most complex and strategic processes within the entire construction industry and the management of public assets. The shift from a traditional document-based logic to a fully informational paradigm—grounded in shared, interoperable digital models oriented toward the entire lifecycle—requires not only appropriate technological tools but, above all, a profound revision of methods, roles, and operational workflows. This thesis fits squarely within this evolving framework, offering a concrete contribution to the development of an integrated and reliable system for the digitalization of railway assets through the advanced use of BIM methodologies, Scan-to-BIM processes, and openBIM standards.
The work begins with a comprehensive analysis of the regulatory framework, connecting the Public Procurement Code with UNI 11337 standards and the UNI EN ISO 19650 series, and illustrating how these instruments systematically regulate information organization, model management, and the definition of information requirements. This first section is not merely introductory: it provides the methodological foundation needed to understand the minimum requirements for a truly structured approach that complies with international guidelines. The presence of specific roles—such as the BIM Manager, BIM Coordinator, and various discipline managers—together with the precise definition of data, resources, responsibilities, and approval workflows within the Common Data Environment (CDE), establishes a collaborative ecosystem that forms the basis for all subsequent activities.
Particularly relevant is the in-depth examination of the IFC 4.3 standard, designed specifically for complex infrastructures such as railways. The standard’s ability to model linear entities, sub-assets, alignment geometries, and auxiliary elements enables a level of interoperability that would have been unthinkable only a few years ago. The thesis highlights how adopting this standard is not merely a technical adjustment, but a true methodological leap: modeling an infrastructure according to IFC logic means building a shared, open language accessible to all stakeholders, capable of traversing platforms, software, and process phases without losing semantic consistency.
Within this framework lies the development of the RFI Data Model, one of the most innovative and ambitious elements of the entire thesis. The model, made up of hundreds of typologies and tens of thousands of properties, organizes and normalizes all the informational attributes needed to describe a railway asset in a complete and unambiguous way. It is an extensive undertaking, both in quantity and complexity: collecting, harmonizing, validating, and structuring heterogeneous data from technical documentation, internal standards, surveys, and operational manuals means building a knowledge base that supports not only modeling but also maintenance, monitoring, and future development of the asset portfolio.
The applied section of the thesis, devoted to the digitalization of existing infrastructure through the Scan-to-BIM process, demonstrates how theory translates into operational practice. The surveying campaigns, carried out using integrated TLS and MMS techniques, highlight the complexity of capturing real infrastructures and the challenges posed by occlusions, morphological variability, and the presence of accessory elements. The subsequent processing of point clouds requires filtering, normalization, referencing, and segmentation—steps that serve as a real testbed for the robustness of the adopted methodology. The thesis also outlines software choices, workflow optimization, and the integration of different discipline models into the final federated model.
The case studies of the railway sections and the Gallese viaduct show how the process can be implemented in diverse contexts: from the linearity of the track to the geometric complexity of engineering structures such as bridges and viaducts. Each model is enriched with information consistent with the RFI Data Model, transforming the digital object into a complete informational replica of the real asset. The entire workflow demonstrates a high level of digital maturity, enabling not only geometric representation but also advanced activities such as 4D simulation of project timelines and 5D cost estimation. These applications illustrate how BIM models can transcend the design dimension to become tools for management, planning, and governance.
The work concludes with a reflection on the sector’s future prospects: automation of modeling processes, the use of artificial intelligence for point-cloud analysis, integration between information models and GIS systems, and the potential creation of true railway digital twins. It is clear that the path outlined in the thesis represents not only a method applicable today but also a credible direction for the coming years of infrastructural digitalization.
Overall, the thesis stands as a complete example of how regulatory rigor, information standardization, and technical expertise can converge into an effective, scalable, and future-oriented operational process. The combination of theoretical insight and real-world application makes it a significant contribution for anyone involved in infrastructure, advanced surveying, and digital management of railway works.
Figure 1 – Geometric modeling of the catenary
Figure 2 – Bridge Information Modeling