La_stradaFerrata

LA STRADA FERRATA

La strada ferrata deriva il suo nome dall’adozione avvenuta intorno al 1768 di guide di ghisa in luogo delle strisce longitudinali di legno già usate in Inghilterra e Germania sin dal 16 secolo sulle strade percorse da carri per rafforzare il suolo poco consistente.

Il tracciato. La strada ferrata ,anche nelle sue forme più elementari ,ha un suo tracciato e una sua sede con armamento di tipo particolare determinato dall’importanza della linea. La scelta del tracciato ha avuto sempre maggior importanza soprattutto da quando si è andato sviluppando il trasporto privato per contrastare gli automezzi su strada. Dovendo collegare anche piccoli centri abitati il tracciato deve adattarsi alla geografia del terreno costituendo un problema sia per le curve che per i mezzi di trazione poco efficienti. Non ostante si siano adottate locomotive sempre più potenti e vagoni meglio progettati, la linea rende sempre difficile e tortuoso il moto dei treni perciò è importante una buona sede ferroviaria. Una linea moderna deve svilupparsi con ampie curve e basse pendenze per non richiedere più locomotori in trazione per superare dislivelli o curve di stretto raggio mentre in discesa verrebbero sollecitati troppo i rodiggi con seri inconvenienti. La necessità di superare forti dislivelli in breve spazio comporta l’adozione della cremagliera che è una terza rotaia dentata posta al centro della sede rotabile e che consente l’incastro con un pignone che però limita la velocità a circa 15 Km/h cosi da rendere preferibile il metodo con curve elicoidali. Nelle linee moderne si tenta di creare curve più ampie e meno pendenti per assicurare una maggiore velocità creando cosi le linee direttissime con grande traffico di materiale rotabile.

La sede stradale. Per sede stradale o corpo della ferrovia si intende l’insieme costituito dalla piattaforma stradale vera e propria, dalla massicciata e dall’armamento. Sui ponti metallici come si dirà più avanti i binari sono fissati direttamente alle strutture dei ponti cosicché vengono a mancare la piattaforma stradale e la massicciata. Per rendere i dislivelli minori possibili si utilizzano trincee e sopraelevate. Comunque la strada ferrata è sempre leggermente sopraelevata per non essere sommersa dalle piogge torrenziali. Per la realizzazione del sopraelevato bisogna innanzitutto eliminare tutta la parte vegetale della zona di passaggio accertandosi che il terreno regga a eventuali sovraccarichi. Il terreno non deve essere argilloso per non trasformarsi in poltiglia con l’acqua e non assicurare così una sufficiente stabilità. Nel caso di tale terreno viene utilizzato tra il binario e il suolo uno strato di sabbia o altri materiali compressi di circa 30- 50 cm(detta scudatura). Le acque devono poter defluire rapidamente perciò tutte le strutture adibite a questa funzione devono ovviamente essere in muratura. Sono state sperimentate con successo coperture con lamiere zincate o scapoli di cava o di ghiaia di fiume sempre facendo attenzione che l’acqua non ristagni mantenendo asciutti tutti gli strati. Il rilevato deve essere di circa 30- 50 cm al grado di densità voluto altrimenti se composto di ghiaia o sabbia si pianta sopra erba medica per ripararlo da corrosioni atmosferiche. Tra il piede del rialzo e il confine della sede del binario è situata una siepe o una cancellata continua(specchiatura) per impedire l’accesso. Terminata la scarpata si procede alla semina della robinia o falsa acacia che si adatta bene al terreno rendendolo più compatto con le sue radici e il fogliame caduto. Nei pressi delle stazioni la piattaforma stradale è più larga per poter inserire la banchina che permette di raggiungere le zone utili alla manutenzione e a tutti i servizi. La sede ferroviaria presenta altre configurazioni quando, a causa di particolari situazioni, si rende necessaria la costruzione di muri detti, a seconda della loro funzione, muri di sostegno, di controripa, di sottoscarpa. Per l’attraversamento dei corsi d’acqua si utilizzano i ponti in muratura o cemento armato che non necessitano di manutenzione o in ferro per superare grandi distanze. Una struttura intermedia è la sottovia che permette alla strada di passare sotto alla ferrovia ,mentre il cavalcavia di passare sopra e sono costituiti da uno scheletro di acciaio e conglomerato cementizio. Per il peso che essi devono sopportare si utilizzano i pesi standard con 2 locomotive da 161 t distribuite su 12,20 m e da carri di 10 t distribuiti su 10 m (tipo A), mentre nel tipo B le locomotive pesano 100 t distribuite su 9,40 m . Le caratteristiche delle gallerie sono determinate dal tipo di rocce da perforare e dal numero di binari 1 o 2. Tutte le strutture della galleria devono restare asciutte perciò sotto i binari è situato un cunicolo di scolo e contro lo stillicidio viene impermeabilizzata la calotta della galleria. I binari poggiano sulle traversine che a loro volta sono posate sulla massicciata. La massicciata è uno strato di pietrisco alto circa 35 cm che se ben disposto può permettere alla traversa di sopportare fino a 25 t. Il pietrisco deve espandersi anche ai bordi del binario per resistere agli sforzi esercitati dai treni in moto. La roccia di cui è formata la massicciata deve resistere bene all’acqua e al rotolamento , inoltre deve essere di determinate dimensioni e con spigoli vivi. Le traverse sono sovente ricavate dalla rovere, dal cerro, dal faggio e dal pino con dimensioni teoriche di : lunghezza 2,60 m , altezza 15cm, larghezza 26 cm. Le traverse vengono impregnate con olio di catrame ad alta temperatura e pressione per resistere alle intemperie. Largamente usate sono anche quelle in calcestruzzo armato precompresso meno maneggevoli ma più stabili. Sui ponti le traverse sono poste in senso longitudinale e ben ancorate alle strutture.

Armamento. Per armamento di una strada ferrata si intende, generalmente, l’insieme delle rotaie e degli organi di attacco di queste agli appoggi. La suola deve essere larga per ancorarsi bene agli attacchi e offrire buona stabilità e distribuzione omogenea del carico evitando il ribaltamento.
La lunghezza delle rotaie originariamente era di 6 m ma oggi si usano rotaie di 36 o 48 m. I diversi tratti di rotaia detti campate sono uniti da giunzioni costituite da solide ganasce. Nelle giunzioni avviene il martellamento dovuto all’irregolarità della superficie e dalla deformazione della rotaia sotto il peso del convoglio.
Le giunzioni principali sono quelle anti martellanti, a taglio obliquo, a ganascia portante, irrigidite e ad incastro. Per eliminare il martellamento si sono fabbricate rotaie più lunghe e si sono migliorati i sistemi anti acustici dei carri. L’allungamento e l’accorciamento dei binari deriva dalle differenze di temperatura e si pensa che questo sia regolato da una diretta proporzionalità anche perché il binario può muoversi sotto le ganasce se queste non esercitano una grande pressione. Tra il lembo di una rotaia e un’altra occorrono degli spazi per ovviare a queste dilatazioni e sono detti luci o agi(16-18 cm).Gli attacchi che per loro costituzione permettono lo scorrimento delle rotaie per effetto della dilatazione sono detti attacchi diretti e si ancorano direttamente alla traversa.
Non vengono usati chiodi perché rovinerebbero le fibre del legno indebolendone la struttura. La formula dell’allungamento delle rotaie è stata discussa quando si è constatato che le rotaie libere si allungano in modo differente dalle rotaie in opera a causa dei vincoli degli attacchi. Si è così cercato di fissare nella maniera migliore la rotaia alla traversa per contenere la dilatazione utilizzando gli attacchi indiretti che sono veri e propri morsetti che, serrati mediante lo stringimento delle chiavarde contro una piastra di acciaio a sua volta collegata saldamente, mediante le caviglie, alla traversa. Con l’adozione degli attacchi indiretti si possono ora usare rotaie continue lunghe fino a 270 m trasportate con speciali convogli e saldate con saldatura allumino-termica. La grossa spesa che questo metodo richiede ha fatto si che non venisse utilizzato su larga scala ma solo in alcune zone, mentre in altre come gli scali sono ancor presenti i normali binari con attacchi diretti. La rotaia non poggia direttamente sulla traversina ma vi è interposta una piastra per inclinare di circa 1/20 l’asse del binario verso l’interno.
Dato che in rettilineo il veicolo tenderebbe al serpeggiamento, anche le ruote sono inclinate di 1/20 per compensare. La posizione vincolata delle rotaie sugli appoggi determina lo scartamento del binario, cioè la distanza fra le parti interne dei funghi delle rotaie misurata perpendicolarmente all’asse del binario. All’inizio della storia delle ferrovie esistevano molti tipi di scartamenti dettati soprattutto dalle esigenze dei vari paesi ma oggi ne restano al mondo circa trenta tra cui i più usati sono: 1,435 m (scartamento normale europeo), 1,524 m interessa Russia e Finlandia , 1,067 m in Africa, Australia e Asia, in fine 1,676 m per Argentina, Cile e India.

Curve.Per contenere il serpeggiamento entro determinati limiti tra il bordino della ruota e la parte interna del fungo della rotaia ci sono 6,5 mm ma se la curva è di raggio inferiore a 485 m le sollecitazioni fanno si che il bordino venga schiacciato contro il fungo. Per evitare questo si è creata una tabella di scartamenti sotto riportata:

RAGGIO DELLA CURVA SCARTAMENTO
da mt. 484 a mt. 425 mt. 1,440
da mt. 425 a mt. 373 mt. 1,445
da mt. 375 a mt. 350 mt. 1,450
da mt. 350 a mt. 325 mt. 1,455
da mt. 325 a mt. 300 mt. 1,460
maggiore di mt. 300 mt. 1,465

Il cambiamento dello scartamento avviene spostando la rotaia interna gradualmente secondo i seguenti criteri: 1 mm per metro per velocità massime uguali o superiori a 70 km/h , 2 mm per metro per velocità inferiori ai 70 km/h e di 3 mm per metro per le curve in stazione. Avendo una curva di raggio 1000 m da percorrere a 50 , 75, 100 , 150 e 200 km/h i valori della sopraelevazione dovrebbero essere rispettivamente 29,5 , 66,3 , 118 , 265 e 472 mm. Dovendo il binario sopportare treni veloci , lenti e in sosta questi valori sono esagerati perciò il limite massimo di sopraelevazione è di 16 cm in Italia e 22 cm all’estero. La velocità massima di tracciato è la velocità con cui il treno può affrontare il tracciato che è sempre minore di quella reale per compensare imperfezioni del sistema ed è indicata a sinistra del binario. Per migliorare il passaggio da rettilineo a curva si utilizzano dei raccordi parabolici con graduale incurvamento del binario.

Intersezioni e scambi. Quando la ferrovia incrocia la strada siamo in presenza di unpassaggio a livello (PL) e per limitare la dimensione di questo l’intersezione non deve avvenire con angolo inferiore ai 45 gradi. Sono presenti dispositivi per impedire che il passaggio del treno venga intralciato e per evitare bruschi dislivelli la strada finisce contro il fungo della rotaia e all’interno ci sono delle controrotaie che rinforzano la struttura poste a 60 mm nei rettilinei e nelle curve superiori a 650 m. Nel PL le traverse sono ravvicinate per impedire il distaccamento delle rotaie. Quando un binario ne attraversa un altro questa è una intersezione. Una intersezione obliqua forma 4 incrociamenti o cuori, di cui due semplici e due doppi aventi cioè due punte situate in senso opposto. Gli permettono la comunicazione tra binari diversi e ne esistono di vari tipi, dai più elementari ai più complessi derivati dalla combinazione dei primi. Negli scambi semplici il cambiamento o telaio degli aghi è la parte mobile per deviare il treno sul binario desiderato. La parte più importante del cambiamento sono due aghi ricavati da speciali lavorazioni di normali binari così che possano incastrarsi sotto il fungo delle rotaie contigue chiamatecontraghi . Gli aghi sono collegati tra loro con dei tiranti e il tutto viene mosso da dispositivi a mano o meccanici. Lo scambio è chiamato simmetrico se si sdoppia in due rami di uguale angolo rispetto al binario primitivo. Il binario esterno alla curva dello scambio non può essere rialzato quindi viene limitata la velocità di attraversamento dello scambio. o telaio del cuore è la parte in cui si intersecano le due file di rotaie che formano il proseguimento degli aghi. Le comunicazioni semplici tra binari paralleli avvengono con due scambi di uguale tangente opposti tra loro. Le comunicazioni doppie sono in pratica due comunicazioni semplici opposte così che il treno possa cambiare binario da tutte le direzioni.

Stazioni. La stazione è il complesso di impianti nel quale avviene il contatto fra ferrovia ed utenti; essa è destinata alla partenza e all’arrivo dei viaggiatori, al carico e allo scarico merci, alla formazione dei treni, allo smistamento dei carri, alla regolazione della circolazione, al ricovero del materiale rotabile, alle riparazioni ecc. Gli del traffico riguardano il servizio esterno; per i viaggiatori comprendono il fabbricato viaggiatori, i marciapiedi di accesso, le pensiline e i sottopassaggi, mentre per le merci comprendono i piani caricatori, i piazzali, i binari di carico e scarico, i magazzini ecc. Gli impianti dell’esercizio permettono invece il ricovero e lo smistamento dei convogli senza disturbare il normale funzionamento del complesso stazione. Le stazioni si possono suddividere in: estreme, capotronco, intermedie, di diramazione.
Diffuse sono le stazioni di testa in cui il binario è troncato contro il fabbricato viaggiatori mentre nelle stazionidi transito il binario è continuo. A seconda dell’importanza della stazione i fascio binari può presentarsi più o meno complesso e con servizi meglio sviluppati. Per la pericolosità degli impianti, in una stazione, l’intervia tra un binario e l’altro non deve essere inferiore a 2,50 m per poter collocare inoltre le varie strutture.

I lavori sulla linea. In seguito all’usura il binario deva essere riparato o completamente cambiato e, a volte, può essere riutilizzato in linee minori. Le traverse sono le più delicate e hanno vita media di diciotto anni e durante il cambio il traffico non deve essere interrotto.
La revisione generale è una operazione di completo controllo dei binari mentre la ripassatura è un procedimento più superficiale e di rifinitura e perfezionamento.
Il risanamento della massicciata è la sostituzione di quelle parti deteriorate e pericolose.

IMPIANTI DI SEGNALAMENTO E DI SICUREZZA

Essere vincolato al binario per un treno è fattore di sicurezza e rischio allo stesso tempo perché i macchinista non riesce ad intervenire in tempo utile in caso di pericolo avendo il convoglio tempi di frenata lunghi. Quando la frequenza e la lunghezza delle linee ferroviarie aumentò si resero necessari provvedimenti e accorgimenti per aumentare la sicurezza contrariamente al passato in cui il diritto di transito era stabilito dal treno più veloce. Questo metodo però dopo poco richiese l’adozione di orari e norme di precedenza. La nascita del telegrafo permise la comunicazione tra le varie postazioni e conseguentemente la nascita della disciplina del traffico. In Italia venne adottato il metodo del dirigente centrale cioè collegare telefonicamente tutte le stazioni di una linea e a loro volta con una postazione centrale che impartisce gli ordini: fu adottato per la prima volta nel 1927 tra Bologna e Pistoia. I convogli venivano distanziati secondo vari criteri per evitare incidenti mentre oggi si usano dispositivi di sicurezza e di segnalamento.

SEGNALAMENTO

Per segnale si intende generalmente qualsiasi mezzo ben individuato in grado di trasmettere al personale del treno un ordine o un avviso. I segnali sono caratterizzati dalla forma, colore e posizione e devono essere ben visibili da grandi distanze oltre che essere facilmente interpretabili. Nei test notturni risultò più visibile la luce bianca ma anche più facile da confondere con la normale illuminazione perciò vennero scelti rosso, verde e l’arancione per segnali di avviso poi soppiantato dal giallo. I segnali mobili sono usati nelle stazioni e comprendono bandiere colorate o lanterne mentre sui treni vengono poste luci sull’ultimo vagone per renderlo visibile al personale.
I segnali fissi sono disposti lungo la linea e sono i più importanti per la regolazione del traffico.
I primi segnali costruiti in Italia erano dei dischi con facce di colore diverso e capaci di ruotare su se stessi permettendo di mostrare le due diverse colorazioni e di notte erano illuminate da lampade ad olio. Si passò poi a dei segnali ad ala che permettevano segnalazioni multiple se vi erano più ali nello stesso sostegno anche se i segnali migliori rimanevano sempre quelli semaforici. Segnali bassi.
Quando nelle stazioni il traffico merci e passeggeri cominciò ad aumentare , i normali segnali manuali con bandiere e lanterne cominciarono ad essere insufficienti perciò si ricorse all’uso di segnali bassi o marmotte capaci di ruotare di 90° attorno ad un’asse. Per indicare via impedita si mostra la faccia a strisce o la luce violetta mentre per segnalare via libera si mostra la faccia bianca o la luce bianca. Esistono segnali formati da luci disposte a L che se accese le due orizzontali indicano via impedita mentre se accese le due verticali indicano via libera.

Casse per carrozze viaggiatori

Caratteristiche strutturali. Le carrozze attuali sono costruite in metallo per soddisfare alcune norme sulla resistenza e quindi sicurezza dei mezzi stabilite dalle amministrazioni ferroviarie. I carri sono inoltre dotati di scudi molto rigidi e di zone di deformazione per attenuare l’urto in caso di incidente. Con moderni metodi costruttivi si sono molto ridotti i pesi delle carrozze senza esagerare per nulla togliere al comfort. Il Telaio è formato da lamiere o altre leghe leggere e le carrozze di usi differenti vengono dipinte in modi differenti.
Porte di accesso. La salita e la discesa dalle carrozze avviene a mezzo di porte ubicate su entrambe le fiancate del veicolo, che può presentarsi al marciapiede su entrambe i lati. Sono presenti due porte per lato agli estremi del vagone facili da chiudere.
Finestrini. Nelle vecchie costruzioni i finestrini sono costituiti da telai metallici con guide entro cui può scorrere il vetro in senso verticale ma solo fino ad una certa altezza per evitare che i passeggeri si sporgano troppo. Nelle costruzioni moderne, il finestrino è costituito da due sezioni: quella inferiore, fissa, e a doppi vetri, quella superiore è invece mobile ed il vetro viene fatto muovere.
Intercomunicanti. Agli estremi delle carrozze sono presenti delle porte per permettere la comunicazione tra i vagoni riparata da un collegamento flessibile.
Distribuzione interna. In America ogni scomparto ha la propria porta e questo comporta l’impossibilità dei passeggeri di muoversi, in Inghilterra un corridoio centrale separa le poltrone ma obbliga alla promiscuità mentre in Europa vi sono vari scomparti comunque collegati da un corridoio.
Finitura interna. Le pareti della seconda classe sono in laminato plastico e i pavimenti sono di granulato impermeabile afono e atermico. Nella prima classe i pavimenti sono ricoperti di lana e alle pareti sono applicati due specchi orientabili e sono presenti dei comodi portabagagli.
Divani. I divani di prima classe hanno cuscini e schienali in gomma alveolare a differenza della seconda classe in cui sono di semplice plastica: inoltre vi sono luci orientabili per leggere mentre il riscaldamento è sotto le poltrone. Alcuni sedili sono scorrevoli per creare dei lettini con quelli di fronte se non si vogliono sfruttare le carrozze con le cuccette.
Installazioni sanitarie. Le moderne carrozze sono munite di quattro toilettes (due per ogni estremità della carrozza) e sono dotate di pavimento grigliato, sono riscaldate e dispongono di acqua calda e fredda e prese per rasoio.
Illuminazione. I sistemi di illuminazione dei veicoli sono esclusivamente elettrici dotati di lampade ad incandescenza o fluorescenza che si alimentano a bassa tensione fornita da batterie o generatori (in questo caso la corrente viene convertita). Illuminazione elettrica a batterie di accumulatori. Le batterie sono generalmente da ventiquattro volt ma possono variare al variare della tensione assorbita dalle lampade. La conversione della corrente avviene con un getto di mercurio rotante e quando le batterie sono scariche vengono sostituite e poi ricaricate. Illuminazione elettrica autonoma.
La corrente derivata dalle dinamo azionate dal moto della carrozza viene regolata e mantenuta costante per mezzo di batterie che permettono l’accensione a treno fermo.
Riscaldamento. Il riscaldamento elettrico rende più agevole la regolazione della temperatura derivando dall’utilizzo di resistenze alimentate ad alta tensione o in serie o in parallelo.