tram e trasporto pubblico a Roma

Trazione elettrica con alimentazione in serie

Applicazioni del sistema

Le linee di Columbus e di Huntingdon
La linea di Northfleet

I sistemi di presa di corrente nell'installazione di Denver (1885)

I tre schemi che seguono mostrano le disposizioni successivamente sperimentate da Short e Nesmith aulla linea di Denver nel 1885, utilizzando l'alimentazione delle motrici a mezzo di sezionatori con contatti a molla (spring jack) (1).

Prima disposizione. Il pattino di presa di corrente si inserisce in uno spring jack, separando le due molle di contatto ed inserendo il motore della vettura in circuito (fig. A); due o più motrici in circolazione sulla linea sono automaticamente collegate in serie. Il sistema va in stallo quando il pattino impegna contemporaneamente due spring jack, il motore restando escluso dal circuito; la motrice si ferma e non è più in grado di ripartire, mentre le altre eventuali motrici in linea seguitano ad essere alimentate restando chiuso il circuito di linea (fig. B).

Seconda disposizione. Dovrebbe ovviare all'inconveniente segnalato per la prima: il collegamento degli spring jack è modificato come in fig. A ed una delle due slitte di contatto del pattino è sezionata in tre parti, tra loro collegate dalla bobina e da un contatto normalmente chiuso di un relè X. Quando il pattino impegna un solo spring jack (fig. B, a sinistra) le tre parti s1, s2, s3 della slitta inferiore sono collegate insieme dalla bobina X del relè (di resistenza trascurabile) e dal contatto x a riposo; la captazione di corrente avviene come nella prima disposizione. All'impegno di due spring jack consecutivi (fig. B, a destra), il circuito del motore si chiude in serie alla bobina X del relè che eccita; il contatto x, aprendosi, isola la sezione s3 della slitta inferiore, evitando il corto circuito del motore.

Nota. - Il sistema può funzionare solo perchè la bobina del rele X, attraversata da tutta la corrente del motore, può essere costituita da poche spire e risultare quindi di bassa resistenza. E' però facile immaginare le scintille che si formano al passaggio del pattino tra i due spring jack ed è da dubitare che il sistema sia stato effettivamente utilizzato nell'esercizio.

Terza e definitiva disposizione. Gli arditi inventori, sicuramente dopo essere impazziti con il relè della seconda disposizione, si accorgono che dello stesso si può fare a meno, sezionando entrambe le slitte del pattino; si trova allora la disposizione che, con qualche variazione minore, sarà impiegata a Northfleet.

Le linee di Columbus (1888) e di Huntingdon (1889)

"The new electric tramway": con questo titolo è descritta in un periodico del 1888 (2) la linea costruita da Short a Columbus City (Ohio) nel 1887. Si tratta di una linea alimentata con il sistema in serie, in parte da filo aereo e in parte da caniveau sotterraneo. Sia la linea aerea che il caniveau sono a due fili, che dovrebbero essere ovviamente dotati dei necessari dispositivi di sezionamento per il collegamento in serie delle motrici; diciamo "dovrebbero" perchè l'articolo fonte delle presenti note si guarda bene dal darne la ancorchè minima notizia. Sulle tratte a linea aerea le motrici utilizzano una presa di corrente in forma di carrello a due o quattro ruote (manca una indicazione più precisa), che scorre al di sopra dei fili di contatto ed è trascinato nel moto dalla vettura tramite un cavo che dovrebbe servire anche a portare la corrente alla motrice; si vede che ritroviamo qui il sistema del troller originariamente sperimentato a Los Angeles dal Van Depoele.


Un'idea, un po' fantasiosa, della linea di Columbus City;
si distingue la presa di corrente a troller della motrice in primo piano.

L'autore dell'articolo si dilunga alquanto sulla linea aerea, illustrando ampiamente l'eleganza e la funzionalità dei pali previsti per portare anche le lampade della pubblica illuminazione; afferma che nessun pericolo vi è per le persone, in quanto in caso di rottura e successiva caduta di un filo di contatto la stazione generatrice provvede a interrompere immediatamente l'alimentazione, il che può essere vero se le dinamo generatrici sono eccitate in serie, ma non esclude che all'atto dell'apertura del circuito si abbia una sovratensione che in un impianto reale, con numerose vetture in servizio e di conseguenza una elevata tensione sui generatori, sarebbe ben lungi dall'essere trascurabile. Oltre a ciò si afferma che la caduta di un filo di contatto su un conduttore telefonico o telegrafico resterebbe senza conseguenza, il che è parecchio dubbio.

Sulla costruzione del caniveau impiegato sui tratti con presa di corrente sotterranea l'articolo non si sbilancia troppo, insistendo solo sulla ridotta sezione richiesta ai conduttori dal sistema di alimentazione in serie.


A sin., un sostegno della linea aerea (il doppio filo di contatto è scarsamente visibile); a destra, la sezione del caniveau.

Molto interessanti, anche se scarsi, sono i dettagli che si danno sui rotabili: idea fondamentale dell'inventore pare sia stata quella di immaginare un sistema con il quale trasformare una vettura prevista per trazione animale in motrice elettrica, sistemando tutto l'equipaggiamento necessario in una delle due piattaforme opportunamente chiusa. Il motore sarebbe sistemato a giorno sul pavimento della piattaforma, onde consentire al conducente di sorvegliarne il funzionamento e provvedere alla piccola manutenzione dello stesso (lubrificazione, pulizia del collettore, ecc.); ritroviamo qui una vecchia idea del Van Depoele. Il motore comunicherebbe il moto all'assale sottostante attraverso un doppio treno di ingranaggi, con una disposizione che, a detta dell'inventore, sarebbe conveniente contribuendo il motore a riscaldare l'ambiente della cabina di guida a tutto vantaggio del conducente (si spera che a Columbus non faccia troppo caldo d'estate...). L'articolo termina accennando al fatto che l'alimentazione in serie delle motrici di una linea esenta dalla necessità di avere reostati di avviamento sui rotabili, il che non è assolutamente vero.


Una vettura a cavalli trasformata in motrice elettrica secondo l'idea dello Short:
sullo spaccato a sinistra si nota il motore di trazione che aziona, tramite doppio treno di ingranaggi, l'assale anteriore.

Osservazione. - La mancanza di dati quali lunghezza dell'impianto, il numero di rotabili circolanti e simili sulla linea di Columbus e l'assenza, nella descrizione, di qualsiasi accenno al sezionamento della linea per l'esercizio in serie delle motrici, fa pensare che più di una linea tramviaria vera e propria si sia trattato anche a Columbus di una linea più o meno dimostrativa, esercitata con le solite due motrici, il collegamento in serie delle quali non richiede alcun dispositivo di sezionamento, come nel caso della linea della via Flaminia a Roma.


Montaggio del motore su un assale, con disposizione più realistica di quella dell'immagine precedente.

Sempre sullo stesso periodico si trova, nel 1889 (3), una breve descrizione di una linea simile che lo Short avrebbe realizzato in quell'anno a Huntingdon (New Virginia). La linea, lunga circa 5600 metri (3,5 miglia) è a presa di corrente da doppio filo aereo ed è alimentata da una dinamo Brush da 50 CV; l'articolo accenna anche ad un sezionamento. Il parco dovrebbe consistere in tre motrici, delle quali probabilmente due simultaneamente in funzione; le motrici sarebbero in grado di trainare una rimorchiata.

In Inghilterra: la linea di Northfleet (1889)

La linea di Northfleet, aperta all'esercizio nel 1889, utilizza la trazione elettrica con alimentazione in serie seguendo il sistema adottato a Denver dallo Short nel 1885; il dispositivo di presa di corrente è praticamente l'ultima variante delle tre versioni sperimentate a Denver. Le fonti che abbiamo potuto consultare per questa linea forniscono dati contraddittori; i dati riportati nel testo sono desunti da un articolo di A. Winstand Bond (4), mentre tra parentesi quadra indichiamo i dati trovati sul periodico La Lumière électrique (5).

La linea, lunga poco più di 900 metri [1250 m] ha scartamento 1067 mm e si presenta come un prolungamento o una diramazione di una linea a cavalli già in esercizio. E' in parte a binario singolo e in parte a doppio binario e presenta la singolarità di una tratta a doppio binario, nella quale le due rotaie interne si fondono in un'unica rotaia, disposizione incomprensibile dal momento che la tratta è percorribile in tal modo solo da una vettura e non si comprende il motivo per non costruirla a binario semplice; la pendenza massima è di circa 32 per mille [37 per mille]. Sulla linea fanno normalmente servizio due vetture motrici. Sotto una delle rotaie di corsa, realizzata con due rotaie a doppio fungo affiancate, è montata una serie di gioghi in ghisa, alla reciproca distanza di 1,2 metri circa; in corrispondenza dei giunti delle rotaie, ossia ogni 6,40 metri, i gioghi sono distanziati di 1,55 metri per formare un pozzetto di accesso ad un vano che contiene il dispositivo di presa di corrente e che serve anche per la pulizia oltre che per la manovra (inserzione e disinserzione) dell'organo di presa di corrente. Il gioghi sono delimitati nella parte superiore da due rotaie a doppio fungo, montate in modo da lasciare un canale di accesso al caniveau largo 22 mm circa; le dimensioni interne del caniveau sono date in fig. 1. L'altra rotaia del binario è una usuale rotaia tramviaria.


Figg, 1 e 2 - Il caniveau a Northfleet.

In ogni vano presente lungo il caniveau è installato un sezionatore E (fig. 3) costituito da due lame C a forma arcuata (un po' come il respingente centrale che si usa sui rotabili a scartamento ridotto) mantenute a reciproco contatto da un gruppo di molle M; tramite due cavi flessibili f le due lame sono elettricamente collegate a due serrafili; il complessivo delle molle di contatto è chiamato spring-jack, ossia innesto a molla. Un cavo continuo, corrente in una tubazione posta anch'essa sotto le rotaie, collega gli spring jack in serie tra loro ed alla sorgente di alimentazione la quale, in assenza di motrici in linea, è pertanto chiusa in corto circuito o più precisamente sulla resistenza data dal cavo e dagli spring jack; il generatore a corrente costante alimenta la linea mantenendo in essa costante l'intensità di corrente (fig. 4,a). Per una linea a binario unico il circuito necessita di un filo di ritorno per la chiusura, ma se la linea fosse tutta a doppio binario il circuito di ritorno sarebbe formato dagli spring jack dell'altro binario.


Fig. 3 - Un sezionatore o spring jack.


Fig. 4, a-c - Linea di contatto, spring jack e presa di corrente.

L'organo di presa di corrente portato dalle motrici (fig. 4,b) è formato da una specie di pattino A lungo e stretto, in materiale isolante, sul quale sono montate due striscie conduttrici B e C, probabilmente in bronzo, sulle due facce opposte, separate da due inserti isolanti D; alle due striscie conduttrici fa capo il motore M della vettura. La parte A ha circa 25 mm di spessore ed è destinata ad incunearsi tra le molle degli spring jack, portando ad una delle situazioni di cui in fig. 4, b-c. E' quindi chiaro come sia alimentata la motrice nella situazione di fig. 4,b, seguendo i tracciati in rosso e bleu; quando poi la presa di corrente, avanzando con la vettura, si porta in contatto con due spring jack, intervengono i due inserti isolanti ad impedire che il circuito si chiuda su una stessa faccia del pattino. Quest'ultimo, lungo circa 6 metri ossia praticamente quanto la vettura, si sposta all'interno del caniveau sostenuto dal telaio della vettura da cinque slitte in ferro, a reciproca distanza di 1,50 metri, che strisciano sulla rotaia di corsa: la disposizione è visibile, con un po' di sforzo, in fig. 5 nella quale F è il pattino di presa corrente ed S sono le slitte di guida, che sembrano ancorate alla vettura solo agli estremi.


Fig. 5 - Una vettura motrice di Northfleet.

L'equipaggiamento elettrico delle vetture è fondamentalmente costituito da:

Il motore è sospeso elasticamente da un lato al telaio e dall'altro appoggia sull'assale; il moto è trasmesso da una coppia di ingranaggi elicoidali; la disposizione degli assali e della trasmissione sembrerebbe essere quella citata per il secondo progetto del Cattori.

La linea è alimentata da una dinamo Slatter a corrente costante, sulla tensione fornita dalla quale si hanno dati discordanti: secondo il Winstand Bond la tensione massima sarebbe di 200-250 V, ma tale dato appare troppo ridotto per permettere la marcia di due vetture sulla linea; più attendibile appare il dato fornito in La Lumière électrique che darebbe l'uscita della dinamo variabile tra qualche volt e 400 V. Secondo la stessa rivista, in un test di prova la vettura caricata, in piano, avrebbe richiesto 165 V a 60 A (quindi più dei 50 A dati dal generatore?), fornendo circa 13,2 CV dei quali 7 perduti in linea; in curva e in pendenza la tensione al motore sarebbe variata tra 120 e 340 V (ma si suppone una sola motrice in linea? e dove è quindi il collegamento in serie delle motrici?). Una delle vetture è anche dotata di illuminazione elettrica interna, con tre lampade a bassa tensione tipo Bernstein alimentate da tre elementi di accumulatori della Electrical Storage Company, quindi a circa 6 V, posti in serie al circuito di trazione; questi dati sono forniti dalla rivista citata ma appaiono poco affidabili, parlando la stessa di 50 lampade da 10 A (ma forse si tratta di 5 lampade, che poste in parallelo tra loro darebbero la corrente di linea di 50 A, a parte il fatto che 10 A per una lampada sembrano eccessivi).

Il principio di funzionamento del sistema è quindi estremamente semplice, forse troppo per funzionare bene, visto che all'atto pratico la linea ebbe brevissima vita, ammesso che abbia potuto realmente effettuare un servizio commerciale. Il montaggio e lo smontaggio dell'organo di presa di corrente sulla vettura avranno dovuto essere stati fatti necessariamente in officina su qualche pezzo di binario speciale, essendo chiaramente impossibile operare con la vettura sul binario; le slitte di guida in ferro si saranno presto usurate e tenderanno ad impuntarsi sui giunti delle rotaie o sugli scambi, per i quali ultimi niente ci dice l'autore sul come realizzare la presa di corrente; il pattino di presa di corrente spesso e volentieri si sarà impuntato su qualche spring jack e così di seguito.

Sulla trazione elettrica in serie:

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(1) G. Richard, La Lumière électrique, marzo 1887.
(2) The Street Railway Gazette, giugno 1888.
(3) The Street Railway Gazette, settembre 1889.
(4) A. Winstand Bond, Modern Tramway, febbraio 1972.
(5) G. Richard, La Lumière électrique, aprile 1889.


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rev. D1 28/01/19