tram e trasporto pubblico a Roma

Trazione elettrica su strada ordinaria

Trackless trolley o trolleybus o filobus

Note sulla storia del filobus

Vista l'epoca alla quale si riferisce il testo che segue, l'uso del termine filobus apparirebbe anacronistico; seguitiamo quindi a parlare genericamente di rotabile, veicolo o trackless trolley (letteralmente trolley senza rotaie), intendendo appunto il rotabile filoviario. Le unità di misura, inglesi nei testi consultati, sono state sostituite con le corrispondenti europee.

Il filobus appare nella letteratura tecnica nel 1880, quando William Siemens, residente in Inghilterra e fratello del più celebre Werner Siemens, pubblica sul Journal of the Society of Arts (1) un articolo in cui propone un rotabile destinato a circolare su strada ordinaria, alimentato da una linea a due fili a mezzo di una doppia presa di corrente a rotella, di derivazione tramviaria; il William, già affermato nel mondo industriale con tre stabilimenti a suo nome, è impegnato al momento nella costruzione della prima linea tramviaria a trazione elettrica nel Regno Unito, a Portrush nell'Irlanda del Nord e non sembra che svilupperà ulteriormente la sua idea, anche se certamente ne avrà informato il Werner ed è pertanto a quest'ultimo che si deve la prima realizzazione pratica di una linea filoviaria ad Halensee, un sobborgo di Berlino tra Charlottenburg e Spandau, due località oggi quartieri della città, nel 1882. La linea del Siemens ad Halensee farà un servizio sperimentale per circa sei settimane utilizzando un bifilare orizzontale, ossia con i due fili contenuti in un piano orizzontale con la disposizione tutt'oggi in uso e una presa di corrente superiore, sotto forma di un carrello a quattro ruote corrente sopra i fili, un dispositivo in origine sperimentato anche in trazione tramviaria, di scarsa praticità, tanto che sembra che lo stesso Siemens passerà poi provato ad utilizzare una presa di corrente inferiore.

Nell'Europa continentale.

Le reti europee si sviluppano in gran parte secondo alcuni sistemi, che differiscono tra loro essenzialmente per la trasmissione del moto alle ruote e il tipo di presa di corrente:

Mercedes-Stoll, talvolta denotato Cedes-Stoll

Linea di contatto e presa di corrente. La linea di contatto è un bifilare di 300 mm di scartamento. L'organo di presa di corrente è costituito da un carrello a quattro ruote A (troller) che appoggia sul bifilare B ed è trainato, mediante una fune F, dal rotabile, seguendo un sistema già usato ai primordi della trazione elettrica tramviaria; un contrappeso C collegato a un pendolo stabilizza la posizione del carrello sui fili. La fune si avvolge su un avvolgitore W applicato alla cassa del rotabile, mentre la corrente è portata all'equipaggiamento elettrico a mezzo di un cavo flessibile a due fili; con questa disposizione il veicolo può allontanarsi lateralmente fino a un metro e mezzo circa dall'asse del bifilare. Inoltre l'avvolgitore è facilmente distaccabile dalla cassa e il cavo del collegamento elettrico termina in un accoppiatore mobile, ciò che permette lo scambio delle prese di corrente tra due rotabili che si incrocino e debbano poi proseguire ognuno per il proprio senso. Questo sistema di presa di corrente sembra funzionare correttamente, ma risulta costoso come impianto e pericoloso in caso di scarrucolamento del carrello che può cadere sulla sede stradale.


Presa di corrente Mercedes-Stoll e relativo avvolgitore montato internamente alla vettura.

Motori di trazione e trasmissione del moto. I rotabili del sistema sono generalmente a quattro ruote motrici; i motori, da circa 20 CV, sono direttamente montati nei mozzi delle ruote con l'induttore fisso sul fuso e l'indotto con il collettore ruotante esternamente allo stesso; analoga disposizione è adottata sui rotabili a due ruote motrici, queste essendo le anteriori sterzanti, sempre con il motore nel mozzo. Questo sistema ha dato luogo a qualche critica, perchè i motori, necessariamente previsti per bassa velocità, risultano di peso considerevole ed il loro montaggio diretto sugli assali, senza alcuna sospensione elastica, dà luogo ad irregolarità di funzionamento delle spazzole con necessità di frequenti aggiustamenti.


Telaio Mercedes-Stoll a due motori montati nei mozzi delle ruote.

Il telaio dei rotabili, in acciaio stampato, ha un peso di 1,5-2 tonn, delle quali 700-800 di ruote e motori. Nei rotabili a quattro ruote motrici i motori di una coppia sono stabilmente collegati in serie tra loro e considerati un motore unico, mentre in quelli a due ruote motrici i due motori sono indipendenti; il circuito di comando è quindi analogo nei due casi, previsto per due motori che possono essere collegati in serie o in parallelo, di solito con tre posizioni reostatiche in ognuno dei due collegamenti; sono sempre presenti tre o quattro posizioni di frenatura elettrica reostatica.

Un certo numero di Mercedes-Stoll risulta in servizio in Austria tra il 1907 e il 1909 con rotabili di 3 tonn circa di tara e 25 posti a sedere; in qualche installazione sono stati impiegati veicoli di maggior capacità del peso di 5,5 tonn a pieno carico, anche trainanti un rimorchio (25 posti sulla motrice e 20 sul rimorchio).

Schiemann

Maximilian Schiemann (Breslau, 1866-Wurzen 1833), ingegnere elettrotecnico e inventore, fondatore della Gesellschaft fur Gleislose Bahnen (Società per le ferrovie senza rotaie) di Wurzen.

Linea di contatto e presa di corrente. Negli impianti recenti la linea di contatto è un bifilare di 330 mm di scartamento posto a 5-6 metri di altezza dalla sede stradale; gli attacchi dei fili agli isolatori sono del tipo usuale da tramvia. La presa di corrente è costituita da due slitte G con elemento di contatto strisciante a gola, portate ognuna da un'asta T imperniata alla base nello snodo O che ne permette il movimento in un piano verticale, con la molla M che la sollecita verso l'alto portandola in contatto con il relativo filo di contatto. Le slitte possono ruotare intorno all'asse verticale F onde mantenersi allineate con il filo di contatto impegnato, mentre la base A può ruotare attorno ad un asse verticale, ciò che permette al rotabile di allontanarsi di circa 3 metri per parte dall'asse del bifilare. La corrente è portata all'equipaggiamento elettrico tramite un cavo flessibile bipolare. Le aste di sostegno sono talvolta sostituite da un'asta unica, portante le due slitte agli estremi di un elemento orizzontale.


Due tipi di presa di corrente Schiemann.

Nei primi impianti le slitte di contatto sono costituite da pulegge a gola ruotanti attorno ad un asse orizzontale, mentre sembra che in qualche caso sia ancora utilizzato il troller, carrello di contatto corrente sopra il bifilare.

Motori di trazione e trasmissione del moto. I rotabili dispongono di norma di due motori di circa 20 CV montati longitudinalmente sul telaio, azionati tramite coppie d'angolo due semialberi dai quali il moto è trasmesso alle ruote motrici posteriori tramite catene; la trasmissione indipendente per ogni coppia motore-ruota elimina la necessità del differenziale (differenziale elettrico). Per i rotabili monomotori si ha invece una trasmissione del moto tramite albero cardanico, coppia d'angolo e differenziale verso le ruote motrici.

Rotabili. Un tipo comune di vettura pesa 3 tonn a vuoto ed ha una capacità di 20 passeggeri circa; la velocità normale di marcia è di 18-20 km/h.

Impianti per traffico merci. Una prima installazione del sistema Schiemann per traffico merci sembra essere stata quella di Wurzen, in Germania, con treni di speciali carri stradali trainati da un trattore ad alimentazione elettrica; i carri, a due assi sterzanti, erano costruiti secondo un brevetto dello Schiemann, che avrebbe dovuto consentire la formazione di treni di parecchi veicoli pur garantendo la corretta descrizione delle curve stradali. Esperimenti nello stesso senso furono compiuti ancora in Germania ad Amburgo su una linea lunga 3 km con trattori da 3,15 tonn e 15 CV di potenza alimentati a 440 V e a Drammen in Norvegia con due linee per traffico misto passeggeri e merci per un totale di 3,5 km e trattori da 15-20 CV. Altre applicazioni si ebbero in Svizzera nel 1901, con la Bielathal Motorbahn (lett. "linea a motore della valle del Biela"), in Italia e in Francia.

Koehler (altrove indicato come Lloyd-Kohler)

E' un sistema a fili di contatto contenuti in un piano verticale, ossia sovrapposti anzichè affiancati. Per quanto assurda e poco pratica possa apparire questa disposizione, pure fu presa in considerazione già dal Siemens nell'impianto di Spandau nel 1882 per evitare che i fili in un piano orizzontale tendessero ad entrare in contatto reciproco a causa del vento; fu inoltre riproposta nel brevetto Mayer del 1905.

Linea di contatto e presa di corrente. I due fili di contatto F e G sono montati alla distanza reciproca di 175 mm in verticale, sostenuti da tiranti agganciati a occhielli praticati nel supporto S e collegati rispettivamente ai poli negativo e positivo dell'alimentazione. La presa di corrente è costituita da un carrello A a due ruote con passo di 180 mm che scorre sul filo superiore e da un doppio archetto in alluminio H scorrente sul filo inferiore. Il carrello è contrappesato a pendolo in C, mentre un sistema di molle mantiene i due archetti a contatto del filo inferiore. La presa di corrente è trainata dal rotabile a mezzo di una fune lunga circa 10 metri e la corrente è portata all'equipaggiamento elettrico a mezzo di un cavo a due conduttori; il peso del sistema è di circa 6 kg.

Nonostante sembri che il sistema abbia funzionato più o meno sperimentalmente a Brema, in Germania, nascono forti dubbi sulla sua applicabilità pratica; in particolare non si capisce come possano realizzarsi gli incroci con le linee tramviarie, quando il filo superiore deve mantenere la continuità, mentre la fune del trolley necessariamente interferirebbe con i tiranti del filo di contatto tramviario; sembrano inoltre praticamente impossibili gli scambi sulla linea aerea, nonostante che la stampa tecnica dell'epoca dichiarasse che The vertical position of the wire renders sidings and crossings simple and reliable e pretendesse che la sostituzione del trolley all'incrocio di due vetture su bifilare unico si ottenesse con estrema facilità in 15 secondi; anche il rimettere la presa di corrente sui fili dopo uno scarrucolamento sembrerebbe alquanto difficoltosa.


Presa di corrente Kohler per bifilare su un piano verticale.

Motori di trazione e trasmissione del moto. Un motore eccitato in serie da 18 CV e 650 g/m aziona tramite ingranaggi le ruote posteriori, probabilmente tramite un differenziale. Il controller fornisce cinque posizioni di marcia e due di freno reostatico; la velocità massima del rotabile è di circa 10 km/h.

In Inghilterra.

Railless

Differente dai precedenti, per vari aspetti, il trackless trolley sviluppato in Inghilterra, indicato genericamente come Railless ossia "senza rotaie", anche dal nome della ditta promotrice del sistema, la Railless Electric Traction Co. La prima applicazione pratica del nuovo mezzo di trasporto sembra essere stata quella di Edinburgh, ad opera della Thomson Houston americana; il sistema troverà poi applicazione sulle reti di Leeds e Bradford, soprattutto ad opera di Edward Munro, un tecnico della Railless Co, estendendosi rapidamente in altri centri con impianti ad Aberdeen, Brighton, Rotherham.

Linea di contatto e presa di corrente. La linea di contatto è generalmente a doppio bifilare per facilitare il transito e gli incroci dei rotabili, con filo da 10 mm di diametro sospeso con tiranti alle pareti dei fabbricati che si affacciano alla via o a pali con mensole; i rotabili possono allontanarsi lateralmente fino a 4,50 metri dall'asse del bifilare. La tensione di esercizio è di 525 V. La presa di corrente è del tutto analoga a quella usata negli ultimi impianti Schiemann, quasi ovunque con aste separate per di due fili e in alcuni casi con pulegge al posto degli striscianti.

E' interessante la disposizione dell'impianto sperimentale di Hendon, un sobborgo di Londra, nel quale al normale bifilare è aggiunto un terzo filo per prevenire, secondo le scarse notizie che se ne hanno, la messa in tensione del telaio; dovrebbe trattarsi di un filo di terra separato dal negativo di alimentazione, probabilmente necessario per le linee a bifilare unico e quindi percorse dai rotabili nei due sensi con polarità invertite sui due fili.


Telaio a due motori per rotabile inglese.

Motori di trazione e trasmissione del moto. Ogni ruota motrice posteriore è azionata da un motore da 20 CV tramite riduzione a vite senza fine e catena di trasmissione; in applicazioni recenti i motori sono montati direttamente sul telaio del veicolo, l'albero intermedio e le catene sono soppressi e ogni motore aziona una ruota ancora con trasmissione a vite senza fine. Il controller dà 5 posizioni di marcia con motori in serie e 4 in parallelo. La velocità del veicolo al regime di 1050 g/m dei motori è di 16 km/h.

Filovia

Si tratta di un sistema che avrebbe dovuto essere esercitato sulla rete di Bradford, del quale mancano dati precisi; avrebbe impiegato una presa di corrente a troller a quattro ruote corrente sotto il bifilare, con un possibile spostamento laterale del veicolo fino a 3,60 metri dall'asse dello stesso ed una velocità massima di circa 25 km/h (2). Secondo il ricercatore inglese Geoffrey Lumb (3), sarebbe stato sviluppato da un inventore italiano di nome Zani, un fratello del quale era impiegato alla Dick, Kerr in Inghilterra ed avrebbe pertanto avuto un equipaggiamento elettrico di questa ditta. Il Zani avrebbe fondato la Società per la trazione elettrica a Milano, i brevetti della quale sarebbero passati ad una ditta di Manchester, fallita nel 1911; nel 1912 gli stessi brevetti sarebbero stati in possesso di una ulteriore società, la Watlington & Co. di Londra, dopo di che non si trova più traccia del sistema. Notizie che danno il Filovia in esercizio su reti italiane sono prive di fondamento, forse dovute all'equivoco del nome dato al sistema.

Alcuni dati per reti inglesi sono riuniti nella tabella che segue.

Linee filoviarie in Inghilterra (dati 1920)

  Rotherham Ramsbottom Kenghley Stockport Bradford Dundee Leeds Aberdare
Linee esercitate, km 2,88 2,06 1,125 1,06 0,78 0,78 2,29 1,86
Vetture in esercizio, n. 6 4 1 3 3 2 4 8
Energia richiesta, kWh×1000 120 52 11 54 41 37 66 11
Passeggeri/anno, n.×1000 472 163 98 213 416 153 360 85

In America.

Nell'America degli anni Dieci il trackless trolley, del quale si hanno rare notizie dall'Europa, è generalmente ignorato se non disprezzato. E' il periodo di gloria degli interurbans, imponenti tram extraurbani che con reti fittissime collegano città grandi e piccole fornendo servizi concorrenziali a quelli offerti dalla ferrovia: una industria fiorentissima. Con la guerra mondiale le cose cambiano e per l'interurban inizia il declino che dovrà concludersi alla fine degli anni Venti: l'industria tende ad essere sempre meno redditizia sia per i criteri con i quali si è sviluppata, che nell'entusiasmo del momento hanno portato alla costruzione di una quantità di linee che difficilmente avrebbero potuto essere esercitate in attivo, anche per la concorrenza dell'automobile che, superato un decennio di incertezza. mostra chiaramente come sarebbero andate le cose in futuro. Ecco quindi che qualcuno, all'inizio timidamente, comincia a considerare il trackless trolley, che si presenta con costi di primo impianto ridotti rispetto agli analoghi delle ferrovie e tramvie elettriche e costi di esercizio ragionevoli, un mezzo valido per linee a scarso traffico spesso in funzione di alimentatrici di reti su rotaia e come mezzo di trasporto per viaggiatori e merci in zone rurali.

L'unica installazione da segnalare all'epoca alla quale ci riferiamo è una linea a Los Angeles, lunga circa 2500 metri, in costante pendenza e praticamente priva di curve, tanto che i veicoli viaggiano in trazione solo in un senso, nel senso opposto scendendo per gravità con l'uso dei soli freni. I rotabili sono dotati di due motori per un totale di 15 CV e hanno una capacità di 16 passeggeri. La presa di corrente permette uno spostamento massimo del rotabile, rispetto all'asse del bifilare, di circa 3,30 metri.

Singolari proposte.

Un rotabile innovativo. Come lo chiamerebbero oggi; si veda anche l'immagine sotto il titolo dell'articolo.

Proposta per un rotabile filoviario.

Il rotabile è a quattro ruote motrici, con motori montati nei mozzi delle ruote e, secondo l'autore dell'articolo, l'abbassamento e l'innalzamento dei trolley sarebbero comandati dal conducente a mezzo di un ripetitore di posizione e uno specchio; non ci si danno maggiori indicazioni ma, se fosse vero, ci troveremmo davanti ad un ritrovato che anticipa di quasi un secolo l'effettiva entrata nell'uso di un dispositivo. Si nota anche il notevole sbalzo anteriore che porta il posto di guida e l'accesso, una caratteristica delle carrozzerie per autobus in America che diverrà di uso generale in Italia solo con gli autobus costruiti a partire dalla fine degli anni Cinquanta.

Un bifilare a filo unico. Sui tracciati paralleli a linee tramviarie sarebbe conveniente costruire le linee di trackless trolley con solo filo di contatto, il positivo, e prendere il negativo da una scarpa inserita nella gola di una rotaia tramviaria, trainata dal rotabile. Una variante del sistema potrebbe essere un usuale bifilare, un solo filo del quale, ad es. il positivo, sarebbe usato dalle vetture tramviarie, mentre i trackless trolleys userebbero entrambi i fili.

Trackless trolley senza bifilare. Nei centri rurali una linea regolarmente dotata di bifilare potrebbe alimentare numerose diramazioni sulle quasi i veicoli circolerebbero alimentati da batterie di accumulatori, che si ricaricherebbero nella marcia con alimentazione esterna o da appositi punti di ricarica.

Fonti.
J.P. Schroeter - Trackless Trolley Traction, su Cyclopedia of applied electricity, vol. V, 1916.
H.L. Andrews (Railway and Traction dept., General Electric Co., Schenectady, N.Y.) - The Possibilities of the Trackless Trolley, su Electric Railway Journal, dicembre 1920.
A. Bruce e J. Senior - Trolleybus history, current collector design, 1999.

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(1) Journal of the Society of Arts, vol. XXIX, 1880-81.
(2) Light Railway and Tramway Journal, aprile 1911.
(3) G. Lumb, British Filobuses 1911-1962, Ian Allan, 1986.


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rev. A1 04/12/18