tram e trasporto pubblico a Roma

Meccanica tramviaria e ferroviaria

Alle origini del binario tramviario

L'armamento delle tramvie in Germania nel secolo XIX

da un articolo di F. Tassini su L'ingegneria civile e le arti indutriali, 1882.

 

New York, 1852: Alphonse Loubat (1789-1866) presenta la prima "ferrovia stradale", un mezzo di trasporto al momento a trazione animale, il cui binario è installato in generale su una ordinaria strada urbana; all'installazione in America seguiteranno analoghi impianti in Francia (Parigi, 1854, place de La Concorde-Passy), in Inghilterra (Birkenhead, 1860), in Germania (Berlin-Charlottenburg, 1865). Il nome di origine dato dal Loubat al suo mezzo di trasporto urbano si tradurrà letteralmente nelle nazioni di lingua tedesca divenendo Strassenbahn, mentre in altri paesi darà luogo alla nuova parola tram (della quale l'origine non è mai stata realmente chiarita, nonostante le varie ipotesi fatte), con tutti suoi derivati, tramway, tramvia, ecc.

Come è facile immaginare, da questo momento gli inventori, reali o immaginari, si scateneranno in una specie di gara nel proporre il tipo di armamento per il nuovo mezzo di trasporto urbano, dall'impiego della usuale rotaia Vignoles già generalmente utilizzata in ferrovia all'uso di rotaie appositamente studiate, la maggior parte delle quali non reggerà però nella pratica applicazione; vediamo nel seguito cosa si sperimentò in Germania nell'ultimo quarto del secolo XIX, con soluzioni in buona parte sperimentate anche in altri paesi.

Nel seguito saranno considerati i seguenti tipi di armamento con appoggio delle rotaie:

Lunghezza e peso delle rotaie.

* * *

Armamento con rotaie montate su traverse in legno.

Il tipo più comune è l'usuale armamento ferroviario con rotaie Vignoles, utilizzabile per le linee tramviarie nelle tratte in sede propria nelle quali, vista l'assenza di rotabili stradali che interessino la sede tramviaria, le rotaie possono essere montate lasciando libero lo spazio per il passaggio del bordino delle ruote; ciò almeno in linea teorica, visto che all'atto pratico troveremo spesso la rotaia Vignoles impiegata anche nelle sedi stradali, specie se non lastricate, nelle quali il bordino della ruota si farà strada tra detriti, terriccio e altri materiali. Per permettere l'uso promiscuo della sede stradale seguitando ad utilizzare il montaggio della rotaia direttamente su traverse, altri sistemi sono stati studiati, tra i quali i due seguenti.

Dufrane (Düsseldorf, 1876).

Per le tratte in rettifilo la rotaia si presenta simile alla Vignoles (fig. a), con la parte a fungo smussata dal lato interno del binario; è montata nel selciato stradale che si distanzia dalla superficie di rotolamento, creando la gola per il passaggio del bordino, mentre in corrispondenza dei giunti due pezzi ad angolo L sono avvitati ai due lati dello stelo. Nelle curve di raggio inferiore a certi limiti la rotaia interna è sostituita da una trave F a doppio T (fig. b), alla quale è sovrapposto il pezzo G sagomato in modo da fornire la superficie di rotolamento e la gola che risulta larga 30 mm; G è fissato all'ala superiore della trave con un bullone B.

Aldred-Spielmann (Bremen, 1879).

La rotaia R manca completamente di stelo e base di appoggio e consta di una trave di sezione tale da fornire sia la fascia di rotolamento che la gola; è sostenuta da supporti a squadra S opportunamente sagomati, con l'ausilio di cunei in legno C. La rotaia presenta una superficie di rotolamento e una gola anche sulla faccia opposta a quella utilizzata: nell'idea dell'inventore ciò sarebbe servito a riutilizzare una rotaia usurata semplicemente smontandola e rimontandola invertita, una pia illusione perchè all'atto pratico la vecchia rotaia presentava una tale deformazione da renderne impossibile il fissaggio tra i supporti a squadra. Questo armamento dette pessimi risultati tanto da essere abbandonato dopo soli due anni di esercizio.

Armamento su longarine appoggiate su traverse.

Ogni rotaia appoggia completamente su una trave in legno longitudinale (longarina), a sua volta appoggiata su traverse ad intervalli prestabiliti. Nella maggior parte delle applicazioni la sezione della rotaia si riduce ad un elemento che fornisce solo la superficie di rotolamento e la gola, la rigidità longitudinale dell'armamento essendo data essenzialmente dalla longarina, anche se in pratica il ridotto momento di inerzia della sezione del ferro e l'inevitabile discontinuità tra ferro e legno porteranno inevitabilmente a deformazione delle rotaie. In alcuni casi la sezione della rotaia si presenta a forma di sella, rotaia Larsen dovuta a I.D. Larsen, per meglio adattarsi alla longarina. Le rotaie sono fissate alle longarine con chiodi o tirafondi verticali penetranti nel legno dal fondo della gola o con arpioni laterali.

Reti tedesche (Berlino, 1865; Hamburg, 1866; Frankfurt, 1873, Bremen, 1876).

La disposizione a) è impiegata nelle tratte in rettifilo; nelle curve la sola rotaia interna è dotata di gola (c), mentre quella esterna è un semplice elemento piano (b), dal che segue che in curva le ruote esterne dei rotabili marciano sul bordino. Le rotaie sono fissate alle longarine a mezzo di chiodi infissi nel fondo della gola.

Büsing (Berlino, 1871).

Adottato per la prima volta a Berlino nel 1871 per linee a cavalli della Grosse Berliner Pferde-Eisenbahn Gesellschaft, della quale Johann Büsing era direttore, il sistema fu largamente impiegato per più di 100 km di linee sulle reti tramviarie di numerose città tedesche e trovò anche applicazione su linee ferroviarie di interesse locale con trazione a vapore. A differenza del sistema precedente, del quale è una chiara derivazione, le rotaie sono fissate alle longarine a mezzo di arpioni; la disposizione a) è utilizzata sui rettilinei, mentre nelle curve si utilizzano il profilo c) per la rotaia interna e il b) per l'esterna, ancora con marcia sul bordino per le ruote esterne dei rotabili; il profilo d) sarebbe stato una variante del c) realizzato per risparmiare materiale.

Büsing a profilo simmetrico (Barmen-Elberfeld, 1873).

E' una rotaia studiata per l'utilizzo del perambulatore Havorth, un rotabile a trazione animale dotato di quattro ruote cilindriche che si muovono su usuali rotaie a sede di rotolamento piana e di una ruota direttrice a doppia fascia di rotolamento (bordino centrale) che impegna una rotaia centrale a doppio fungo; la ruota direttrice può essere sollevata, permettendo al rotabile di abbandonare il binario e spostarsi sulla sede stradale, come era d'uso normale per i tram a cavalli.

Loubat (Leipzig, 1874).

La rotaia è fissata alla longarina da due tirafondi obbliqui; la posizione reciproca delle due rotaie è assicurata, oltre che dalle traverse sulle quali sono fissate le longarine, da tiranti di scartamento in ferro T che collegano le longarine ad intervalli di due metri e mezzo. Questo tipo di armamento, impiegato anche in altre reti (Parigi, Budapest, Vienna), darà cattivo risultato sia per la rotaia eccessivamente larga rispetto all'altezza che per lo scarso collegamento al selciato stradale.

Culin (Hamburg, 1874-75).

La rotaia scanalata è a forma di sella che aggraffa la longarina, sulla quale si fissa con due tirafondi obbliqui.

Büsing modificato (Breslau e Magdeburg, 1877; Stettin, 1879).

Al sistema precedente si rimproverava una limitata stabilità essenzialmente per il sistema di fissaggio della rotaia alla longarina: con le sollecitazioni provenienti dal carico mobile, i tirafondi, specie quelli obbliqui, tendevano ad allentarsi rendendo le rotaie più o meno libere di muoversi, a danno della superficie stradale. Il Büsing modificherà pertanto il suo sistema con l'adozione della rotaia Larsen, già sperimentata sulle reti inglesi e di Parigi, che consta qui di una guida scanalata asimmetrica R, a forma di sella, fissata al sommo della longarina L da ferri di ancoraggio A montati alternativamente sui due lati e passanti in fori praticati sulle ali della rotaia; un primitivo tipo di rotaia da 25 kg/m (fig. b) sarà sostituito da quello universalmente adottato da 18-19 kg/m (fig. a). Analogamente al sistema precedente, nelle curve si utilizzano i profili c), dei quali quello senza gola costituisce la rotaia esterna per la quale le ruote marciano sui bordini.

Una variante del sistema Büsing modificato è utilizzata a Monaco di Baviera: qui (immagine a destra) la sezione della rotaia ha una forma particolare allo scopo di avere un sufficiente momento d'inerzia pur con una gola di notevole profondità; la rotaia è fissata alla longarina con piastre laterali inchiodate.

Armamento con sole longarine e tiranti in ferro.

Le traverse impiegate nell'armamento precedente sono soppresse e la posizione reciproca delle longarine e quindi delle rotaie è assicurata da tiranti in ferro trasversali.

Keiffler (Berlino, 1865; Hamburg-Altona, 1876; Potznan, 1880; Königsberg, 1881).

Come per il Büsing a profilo simmetrico, il sistema è previsto per l'impiego del perambulatore Havorth. Le rotaie simmetriche si riducono a ferri R di sezione opportunamente sagomata, fissati alle longarine con chiodi, mentre le longarine L sono reciprocamente collegate da tiranti di scartamento T in forma di ferri piatti con estremità piegate ad angolo retto; in rettilineo si ha un tirante ogni due metri, mentre nelle curve questo intervallo si riduce ad un metro. In corrispondenza dei giunti delle rotaie sotto le stesse è disposta una piastra di rinforzo P (ved. parte destra della figura) e il fissaggio di rotaia e piastra è ottenuto con un bullone con dado B.

Sistema parigino (Hamburg, 1871; Berlino, 1878; Braunschweig, 1879; Aachen, 1880; Lübeck, 1881).

Nonostante il nome, non sembra che il sistema sia mai stato impiegato a Parigi. Appare come un adattamento del Büsing modificato per il montaggio senza traverse, con tiranti di collegamento tra le rotaie R, che sono sempre del tipo Larsen. I ferri di ancoraggio A sono posti ad intervalli di un metro e fissano le rotaie alle longarine L passando per fori praticati nelle loro ali; in corrispondenza dei giunti delle rotaie sotto le stesse sono montate delle piastre di rinforzo P. I tiranti T sono costituiti da ferri piatti, collegati alle longarine da bulloni passanti (fig. a) o mediante piegatura ad angolo (fig. b).

Fischer-Dick (Berlino, 1880).

Introdotto dal Fischer-Dick, direttore della Grosse Berliner Pferdebahn (succeduto al Büsing), per ovviare ad alcuni inconvenienti rilevati nell'esercizio della rete di tramvie a cavalli di Berlino; sembra essere stato il miglior armamento tra quelli usati in Germania al tempo delle tramvie a cavalli.

Come nel sistema Büsing modificato, la rotaia a sella simmatrica R è fissata alla longarina L da pezzi di ancoraggio A; in corrispondenza dei giunti delle rotaie sotto le stesse sono montate delle piastre di rinforzo P, fissate da serie di perni O, mentre i ferri di ancoraggio impegnano qui solo le piastre e non le rotaie. I tiranti di scartamento sono formati da ferri piatti T terminanti con bulloni e dadi.

Armamento con rotaie con appoggio su pietra.

Fin dalle prime costruzioni ferroviarie si pensò di sostituire al legname delle traverse un materiale che garantisse una maggiore durata dell'impianto e già nel 1835 la Nürnberg-Fürth fu armata con rotaie appoggiate su cubi di pietra, pratica seguita da altre tratte per lo più nella Germania meridionale, ma l'esperimento non ebbe seguito per la scarsa elasticità del materiale di appoggio che col tempo tendeva a sgretolarsi. Analoghi tentativi furono fatti per le tramvie su strada ordinaria, per le quali, tenendo conto della diversità di esercizio rispetto alle ferrovie, si sperava di poter così risolvere il problema della coesistenza della sede tramviaria con quella stradale: troviamo, a titolo di esempio, la linea a cavalli di Trieste posta in una strada urbana pavimentata con lastre di arenaria dello spessore di 250 mm, sulle quali sono incastrate delle rotaie costituite da guide piatte scanalate di 30 mm di altezza. Non ci è noto se questa linea abbia o no funzionato regolarmente e per quanto tempo sia rimasta in esercizio, anche se ad occhio e croce il ridotto momento di inerzia della rotaia non depone certo a favore della stabilità della stessa.

Schultz (Berlino, 1868?).

In Germania sembra che l'unica applicazione dell'appoggio su pietra sia stata un breve tronco, più o meno sperimentale, costruito a Berlino.

La rotaia a sella è la stessa del sistema Fischer-Dick; è montata sulla longarina in pietra L con l'intermediario di un cuscinetto in legno C ed è fissata dalla vite V che si avvita nella parte alta del bariletto B, mentre nella parte bassa dello stesso si avvita l'asta W.

Il montaggio della rotaia dovrebbe avvenire avvitando dapprima il bariletto sull'asta W introdotta dal basso nella longarina (la parte Z servirebbe ad impedire che W ruoti mentre si avvita B); successivamente, messo in opera un certo numero di longarine si passerebbe al fissaggio delle rotaie dall'alto a mezzo delle viti V. E' da prevedere che, a causa delle inevitabili irregolarità della pietra, difficilmente il binario riuscirà veramente in piano e che in ogni caso, con lo sgretolamento delle superfici, lo stesso sarà perennemente instabile

Armamento su struttura metallica ad appoggio continuo.

Haarmann primo tipo (Hannover, 1872).

La gola è ottenuta affiancando un elemento di opportuna sezione ad una normale rotaia Vignoles, fissata mediante uncini ad una longarina in ferro; le due file di rotaie sono collegate da tiranti di scartamento ancorati alle longarine.

Rotaie su longarine in ferro (Eisenberg-Crossen, Wutha-Ruhla [Thüringen], 1880).


Le altre dimensioni dell'imm. b sono le stesse dell'imm. a.

Sulla Eisenberg-Crossen le rotaie Vignoles sono montate su longarine in ferro L, le estremità delle quali poggiano su traverse T anch'esse in ferro; nelle tratte in curva sono aggiunte delle traverse intermedie. Sulla Wutha-Ruhla le traverse sono omesse e le longarine poggiano direttamente sul terreno. In entrambi gli armamenti le due file di rotaie sono collegate da tiranti di scartamento ancorati al fungo.

Armamento su struttura metallica ad appoggio discontinuo.

Böttcher (Bremen, 1876).

Applicato solo su una breve linea a cavalli sulla rete di Bremen, probabilmente per il costo elevato di installazione dovuto alla profondità dello scavo. Il particolare b) mostra la rotaia nell'intervallo tra due appoggi.

de Féral (Colonia, 1876; Mannheim-Ludwigshafen, 1877; Metz, 1878).

Nelle tratte in rettifilo la rotaia è una Vignoles a fungo smussato montata su appoggi mediante bulloni con dado e piastrine di fissaggio; le due file di rotaie sono collegate da tiranti di scartamento. Nelle curve una rotaia è scanalata e simile alla Dufrane, mentre l'altra è una rotaia senza gola sulla quale le ruote dei veicoli appoggiano sul bordino.

Müller (Magdeburg, 1877).

Applicato solo su una breve linea a cavalli della rete di Magdeburg. La rotaia e il sistema di montaggio della stessa a mezzo di perni sono simili a quelli del sistema Fischer-Dick; la distanza tra le rotaie è mantenuta a mezzo di tiranti in ferro diagonali e trasversali.

Rimbach (Karlsruhe-Durlach, 1877; Dortmund, 1881).

La rotaia a sella asimmetrica R è fissata, mediante bulloni con dado, ad un supporto in ferro, anch'esso a sella, P. Le due file di rotaie sono collegate da tiranti di scartamento: nella disposizione a) il tirante T è collegato al supporto a mezzo di bullone e dado; nella b) la traversa, di maggiore larghezza, è fissata al supporto con bulloni e dadi.

Nella disposizione b) la rotaia appare fissata al supporto da un bullone a testa tonda posto nel fondo della gola, che sembra dover interferire col passaggio del bordino della ruota.

Wimby e Levick (Chemnitz, 1880).

La rotaia è una Vignoles a gola fissata con chiavarde e cunei su una piastra in ferro; le due file di rotaie sono collegate da tiranti di scartamento con passo in rettifilo di due metri e in curva minore.

Vautherin (Eistrup-Hoya, [Niedersachsen], 1881).

Ogni tratta di rotaia è fissata ad un certo numero di traverse in ferro, cave, ossia chiuse alle estremità con lastre in ferro, ma vuote internamente.

Niemann e Geiger (Berlino, 1882?).

La rotaia, ridotta ad un elemento piatto R, è fissata su cassoni in ghisa vuoti G a mezzo di cunei in ferro H. I cassoni, posti ad intervalli di un metro, sono riempiti di ghiaia minuta e sabbia, fino a un peso di circa 15 kg l'uno.

Il sistema è stato impiegato in via sperimentale su una linea a Berlino, in una via lastricata con dadi di pietra. Secondo il Fischer-Dick il sistema ha il pregio di assicurare un buon collegamento col selciato, ma presenta per contro un notevole costo di installazione, difficoltà per assicurare il riempimento dei cassoni e notevole usura dei cassoni per il passaggio dei veicoli stradali.

L'autore dell'articolo originario non dà alcuna indicazione sulla sistemazione dei cassoni, se interrati mantenendo quindi le rotale al livello del terreno oppure poggiati sul selciato in modo da costituire un binario sopraelevato che, a giudicare delle quote indicate, si troverebbe a circa 30 cm da terra.

Armamento con appoggio delle rotaie direttamente sulla massicciata.

In questa categoria rientra la maggior parte degli armamenti che saranno usati nei decenni a seguire: Hartwich, Demerbe, Haarmann secondo tipo, Heusinger.

Hartwich (Stuttgart, 1868; Monaco di Baviera, 1876; Deutz-Mühlheim, 1877; Dorndorf-Kaltennordheim [Feldabahn, Thüringen], 1880).

Le rotaie tipo Vignoles a base larga, fig. a), poggiano direttamente su una massicciata in ghiaia con le due file di rotaie collegate da tiranti avvitati ai funghi; la massicciata richiede una notevole cura per lo smaltimento delle acque. Per l'impiego della rotaia Harwich in strade in selciato si è utilizzato il tipo di fig. b): ad una rotaia Vignoles a stelo lungo R è applicato un elemento distanziatore Q per una esatta delimitazione della gola.

Rotaie Hartwich con elemento distanziatore sono state utilizzate anche sulla rete dei Castelli romani.

Demerbe (Frankfurt e Hannover, 1872; Ingolstadt, 1874; Colonia, 1877; Nürnberg, 1881).

Il sistema sembra in realtà inventato da un inglese di nome Scott ed applicato a Edinburgh nel 1871. Consta di una rotaia a sella montata su supporti ad U rovescio portati da turanti trasversali. In rettifilo entrambe le rotaie presentano la gola (fig. a), mentre in curva la rotaia esterna presenta un bordo rialzato (fig. c) e la interna è senza gola (fig. b) con le ruote che vi si appoggiano sul bordino.

Haarmann 2° tipo (Leipzig, 1872; Hamburg, 1878; Geestemünde-Bremerhaven, 1881).

La rotaia è formata da due rotaie Vignoles asimmetriche riunite, reciprocamente fissate da bulloni con dado W con l'intermediario di un distanziatore D per ottenere la gola.

La rotaia Haarmann 2° tipo sarà in seguito largamente utilizzata nella trazione elettrica a presa di corrente sotterranea (Berlino, Budapest).

Heusinger von Waldegg (Wülfen-Dören, 1872).

La rotaia è formata da due pezzi opportunamente sagomati R ed S, riuniti da bulloni con dado o rivetti W per formare la gola; i due pezzi hanno diverse lunghezze eliminando la necessità di stecche ai giunti.

Lunghezza e peso delle rotaie.

rotaia m kg/m rotaia m kg/m rotaia m kg/m
Aldred-Spielman 32,64 Fischer-Dick 8 30 reti tedesche 6 13-23; 15-19
Böttcher 18 Haarmann 1° tipo Rimbach 8 26,3
Büsing 6-7 18-20; 15-18 Haarmann 2° tipo 8 24 Schultz
Büsing modificato 5-8 25; 18-19 Hartwich 7 21,5; 26 sistema parigino 16; 21
Büsing simmetrico 18 Heusinger 6 24,9 su longarine in ferro 7; 7,5 19; 19,2
Culin 26,3 Keiffler 12,5-15 Vautherin 7,5 20,25
de Féral 6,5; 7 23; 21,4 Loubat 6 14,5 Vignoles ferroviarie 13-30
Demerbe 30 Müller 18 Wimby e Levick 7,32
Dufrane 6 Niemann e Geiger 17  

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