AUTOMOTRICE FERROVIARIA
AUTOMOTRICE FERROVIARIA (App. I, p. 221)
FERROVIARIA Le moderne automotrici ferroviarie, dopo la stasi avutasi nel periodo bellico, hanno ripreso il processo evolutivo delle caratteristiche costruttive e tecniche, assumendo orientamenti più aderenti alle esigenze ferroviarie e quindi più lontani da quelli originarî di automobili su rotaie. Dal punto di vista dell'esercizio si può ritenere, benché l'esperienza di questi ultimi anni in periodo bellico non sia idonea ad un esame dei limiti economici d'impiego dei diversi mezzi di trasporto, che non sia stato raggiunto il duplice scopo per il quale le automotrici ferroviarie isolate avevano avuto negli anni 1933-39 crescente diffusione, cioè il richiamo verso la ferrovia di nuovi viaggiatori, attraverso la creazione di servizî celeri di piccola capacità, ed il tentativo di vincere la concorrenza della strada che con il progresso dell'automobile si rendeva sempre più temibile.
Questo risultato negativo è stato riscontrato soprattutto in Francia e in Belgio, dove si è constatato che le maggiori entrate relative a questo nuovo servizio non compensano le relative maggiori spese. Ciò lascia prevedere un decrescente impiego delle automotrici isolate.
Riguardo invece ai treni di automotrici in multiplo attacco, il loro impiego si mostra invece sempre più conveniente per la loro peculiare elasticità rispetto alle fluttuazioni del traffico. Il che comporta, senz'alterazione della buona utilizzazione della potenza rispetto al numero di viaggiatori, un'indiscutibile economia di esercizio nei confronti di un treno di tipo ordinario a vapore od elettrico, trainato da locomotiva, di eguale capacità e velocità.
Il largo favore mostrato dal pubblico per i servizî con automotrici ha ovunque indotto ad aumentare sempre più il numero dei posti per unità, e così dai 40 posti circa di una volta si è oggi arrivati quasi ai 100 posti per vettura. Contemporaneamente si è potuto ridurre il peso passivo per viaggiatore, da una tonnellata a soli 400 kg., e sino a 140 kg./viaggiatore nelle automotrici francesi Michelin.
Per trasportare insieme un sempre maggiore numero di viaggiatori, si sono prospettate le soluzioni di accoppiare più automotrici oppure di aggiungere qualche rimorchio, riservando poi ai soli servizî di notevole e soprattutto duraturo afflusso di viaggiatori l'impiego dei treni automotori di composizione bloccata, cioè di un numero fisso di pezzi (autotreni ed elettrotreni), che presentano il principale vantaggio di essere, a pari capacità, più economici per la costruzione e per l'esercizio.
Una chiara tendenza vi è oggi ad aumentare la potenza specifica superando sempre i 10 CV per tonnellata di tara dell'automotrice e spingendosi fino ai 14 CV/t. (di fronte a 2 Cv/t. per i treni a vapore e 5 CV/t. per quelli elettrici), e ciò sia per aumentare le accelerazioni e le velocità di marcia, sia per soddisfare il convincimento che, quanto meno i motori sono sovraccaricati, tanto più ne aumenta la durata e ne diminuiscono le spese di revisione e di manutenzione.
Va rilevato però che le maggiori velocità ed accelerazioni delle automotrici, rispetto ai normali treni con locomotiva e carri rimorchiati, sono ottenute, attraverso lo studio della riduzione del peso, con la realizzazione di elevate potenze specifiche, sicché non può considerarsi conveniente l'uso dei rimorchi perché contrario alla peculiarità del mezzo automotore. Volendo però tenere conto di questa eventualità di esercizio, bisognerà prevedere un margine di potenza che servirà a non fare abbassare notevolmente velocità ed accelerazioni, il che sarà possibile soprattutto su linee ad andamento pianeggiante.
È invece vantaggioso il sistema del multiplo attacco di più automotrici tutte in funzione, perché esso consente di mantenere inalterate le condizioni di marcia di un'automotrice isolata. In tali treni la centralizzazione della guida in un solo banco di manovra, con dispositivi di comando unico a distanza, non permette nello stato attuale di superare il quadruplo attacco (per le elettromotrici si può giungere fino a 7 pezzi) e quindi, per aumentare gli elementi del treno, bisognerà ricorrere a più guidatori. Attualmente i comandi a distanza per l'avviamento e l'arresto sono elettrici o elettropneumatici, mentre quelli per la regolazione della velocità sono ancora solo pneumatici, pur intravedendosi l'opportunità di trasformare anche questi ultimi in elettrici o elettropneumatici per la semplificazione dell'impianto. D'altra parte, riguardo alla resistenza aerodinamica un treno di più automotrici si comporta generalmente meglio di un'automotrice singola, ciò che consente in alcuni casi di ottenere una maggiore velocità media.
Contemporaneamente l'automotrice, che in un primo tempo era destinata a risolvere modesti problemi di trasporti locali, essendo poco confortevole e più leggera, a mano a mano è stata chiamata ad effettuare trasporti a distanza sempre più grande e di masse sempre più rilevanti, sicché è stato necessario aumentarne sensibilmente la tara; si è passati così da 12 ÷ 24 t. a 36 ÷ 44 t. per vettura. In questi più moderni veicoli sono realizzate le condizioni interne delle normali carrozze ed in alcune di più recente costruzione (Argentina) vi è il comune corridoio laterale con scompartimenti separati. Aumentandosi la tara e il rapporto fra potenza e peso, deve necessariamente aumentare la potenza dei motori; questa oggi è dell'ordine di 600 CV per linee di modesto traffico, elevandosi invece per servizî di traffico intenso.
Il numero dei giri dei motori tende a ridursi ai 1500 ÷ 1000 giri al minuto. Il peso dei motori per CV si può oggi contenere nei 6 ÷ 7 kg. Anche la dibattuta questione del doppio motore o del motore singolo per ciascuna automotrice, sembra definita con la preferenza per quest'ultima soluzione, che garantisce un eguale grado di sicurezza dell'esercizio grazie al progresso raggiunto nei motori e alla conseguente riduzione del numero e dell'entità delle avarie oltre che alla possibilità del viaggiare delle automotrici in elementi multipli. I motori hanno generalmente i cilindri a V; bisogna tuttavia prevedere l'affermazione e lo sviluppo dei motori piatti a cilindri contrapposti (già apparsi in Germania ed in Cecoslovacchia subito prima della guerra), con la sistemazione dei quali sotto il pavimento della vettura non solo si rende disponibile tutto il pianale, ma si può anche realizzare l'intercomunicazione fra le automotrici in convoglio. Per aumentare la potenza dei motori, pur convenendo di contenere le cilindrate nel limite pratico di 50 litri, si va diffondendo l'applicazione della sovralimentazione con turbo-compressore a gas di scarico. Nel campo delle potenze per automotrici si adoperano normalmente motori a 4 tempi.
L'approfondito studio dei regimi vibratorî dei motori e delle vibrazioni proprie delle casse, unito al progresso delle sospensioni con l'impiego della gomma, ha condotto definitivamente a preferire la sospensione dei motori alla cassa, anziché sui carrelli come si faceva prima. È notevole l'introduzione di freni autoregolatori i quali riducono la pressione dell'aria con il decrescere della velocità, nonché l'adozione di dispositivi speciali che permettono di portare la percentuale di frenatura all'inizio della fase di frenatura al 140 ÷ 150%.
Riguardo al sistema di trasmissione della potenza motrice si osserva un impiego sempre più raro della trasmissione elettrica, la quale per il campo di potenze delle automotrici è risultata la meno adatta per il suo peso, ingombro, complessità costruttiva ed altri inconvenienti, a cui si aggiunge l'elevato costo di costruzione e di manutenzione. Sono invece preferite la trasmissione meccanica e quella idraulica; quest'ultima, specialmente adoperata per le maggiori potenze, ha però l'inconveniente del basso rendimento, fuori della zona di massimo. Dato che a questo si aggiungono la complessità dell'apparecchiatura, che aumenta con l'aumentare della potenza, e l'eccessivo riscaldamento dell'olio in circolazione, si comincia ormai a pensare che conviene rinunziare ai suoi pregi (facile manovra, funzionamento regolare e silenzioso con l'applicazione continuativa della potenza fornita dal motore, smorzamento delle oscillazioni torsionali) per sostituirla sempre più estesamente con la trasmissione meccanica; questa infatti presenta indiscutibili vantaggi, come la semplicità e il minor peso dei congegni nonché un più basso costo e soprattutto un più elevato rendimento, poco variabile con la velocità, e sembra meritare di sopravvivere incontrastata, naturalmente nella forma più progredita che è quella di una trasmissione del tipo epicicloidale con preselezione.
Agli effetti dell'esercizio, i treni di automotrici trovano il loro tipico impiego sulle linee secondarie, dato il limitato aflusso di viaggiatori: in effetti essi possono considerarsi nei confronti del servizio come dei treni leggeri ad elevata velocità. Sulle linee principali, pur essendone più limitato l'impiego, il mezzo automotore è destinato a speciali servizî rapidi (come l'elettrotreno Napoli-Milano) e omnibus (quest'ultimo caso ricorre per sostituire i treni a lungo percorso che sono antieconomici); ma oggi se ne vede favorevolmente l'impiego soprattutto per il collegamento rapido diurno fra le grandi città, preferibilmente comprese nelle distanze fra 200 e 400 km., ciò che consente al viaggiatore di rientrare in sede nella stessa giornata. In questi treni vi dovrà sempre essere la possibilità di prendere pasti a bordo. Comunícazioni di tale tipo esistono per es. in Francia da Parigi per Lione, le Havre, Strasburgo; in Inghilterra fra Londra e Edimburgo; in Russia tra Mosca e Leningrado; in Italia da Roma per Napoli, Firenze, Bologna, Milano e da Napoli per Bari.
Naturalmente composizione e frequenza dei treni automotori, sia sulle linee principali che sulle secondarie, saranno sempre in funzione dell'intensità del traffico. La più recente tendenza si orienta verso le velocità comprese tra i 120 e i 140 km/h; e, pur ricordando il primato di 203 km/h raggiunto da un elettrotreno italiano nel 1939, si è posto come limite massimo ammissibile la velocità di 160 km/h.
In Italia l'automotrice in genere ha avuto esteso sviluppo e si afferma con un particolare indirizzo: dato che le grandi linee sono elettrificate o in programma di eletrificazione, su di esse è senz'altro consentito l'impiego di elettromotrici e, per le grandi distanze, di elettrotreni; viene così esclusa la possibilità dell'affermarsi di autotreni, diffusamente impiegati all'estero per lunghi percorsi. Sulla maggior parte delle linee trasversali non elettrificate e di caratteristiche altimetriche e planimetriche difficili, si impiegano invece le automotrici termiche, che risentono però l'inconveniente di poter sfruttare per intero la potenza del motore a pieno carico solo limitatamente alle fasi di accelerazione, superamento di rampe, ricupero dei ritardi, mentre mediamente ne utilizzano un'aliquota non elevata (intorno all'80%) per assicurare una conveniente durata dell'apparato motore; questo inconveniente non si riscontra nelle elettromotrici che si presentano pertanto più vantaggiose delle automotrici, anche senza tener conto della possibilità in Italia di ottenere più economicamente l'energia idroelettrica che non il carburante liquido. Né si può dimenticare la maggiore elasticità del motore elettrico di trazione in confronto del motore termico, ciò che fa preferire l'elettromotrice sulle linee accidentate. Si aggiunga ancora il vantaggio della modesta potenza richiesta per treno di elettromotrici (qualche centinaia di kW installati), e la possibilità del sistema a corrente continua di tollerare abbassamenti di tensione anche notevoli e prolungati, e quindi una elettrificazione economica per le diramazioni da altre linee elettrificate, limitata alla semplice stesura del filo di linea, senza sottostazione né alimentatori. Pertanto è da prevedere una sempre più larga diffusione in Italia delle elettromotrici, la cui adozione su larga scala rappresenta indubbiamente una svolta molto importante per tutta la tecnica dell'esercizio, imponendo modifiche notevoli anche negli impianti di riparazioni, i quali debbono provvedere non più alla manutenzione delle sole locomotive, ma anche a quella di interi convogli di elettromotrici.
Effettivamente vi è in Italia un vasto programma per la costruzione di nuovi mezzi automotori, sia termici sia elettrici, tra cui anche alcune automotrici ad aderenza totale per le linee secondarie di pendenza particolarmente elevata, che in alcuni casi serviranno a sostituire attuali servizî a dentiera. sarà così possibile ottenere una rapidità di comunicazioni senza confronto maggiore dell'attuale.
I furgoni automotori per il traffico merci, potranno in avvenire essere favorevolmente adottati specie in Italia sulle linee elettrificate, svolgendo uno snello servizio a collettame e un rapido trasporto di merci deperibili.
Non è imprevedibile che un sistema di trazione misto, elettrico e termico con trasmissione Diesel-elettrica, analogo al sistema adottato con successo su alcune vetture filoviarie, possa in avvenire trovare utile applicazione nell'esercizio ferroviario, fornendo su taluni percorsi la desiderabile possibilità che uno stesso mezzo automotore passi indifferentemente dal transito su una linea elettrificata ad un'altra senza elettrificazione (e viceversa) col solo funzionamento del motore elettrico oppure con l'innesto della trasmissione Diesel-elettrica quando, venendo a mancare il filo di contatto, entra in funzione il motore a combustione; oltre al vantaggio di poter continuare l'esercizio su di una linea elettrificate quando vi sia interruzione di corrente.