tram e trasporto pubblico a Roma

Trazione elettrica con alimentazione in serie

La linea di via Flaminia a Roma

Motrici
Ipotesi di calcolo
Punti singolari della linea
Da Scientific American

Linea di contatto

Il Winstand Bond ci fornisce alcuni dati della linea Cattori della via Flaminia:

Il dato sulla lunghezza della linea è certamente errato; la linea di via Flaminia, da porta del Popolo (piazzale Flaminio) al ponte Milvio, era lunga circa 2800 metri, poi con il prolungamento della SRTO come linea a cavalli al piazzale di ponte Milvio raggiunse i 3200 metri; l'insolita altezza della linea aerea sarebbe stata richiesta per permettere il passaggio delle processioni sotto i fili. La linea è a binario unico, secondo il Cattori con cinque raddoppi di precedenza e due raddoppi terminali; la linea aerea è a doppio filo per ogni senso di marcia secondo lo schema sotto riportato (v. anche in Storia e tecnologia), che equivale elettricamente a due linee indipendenti, una per ogni senso di marcia, collegate in serie tra loro, con il generatore e con le due motrici, ognuna delle quali percorre il proprio binario nei due sensi, instradandosi sul binario di sinistra sui raddoppi, con la propria presa di corrente bipolare impegnata in una o l'altra coppia di fili. Tutta questa dovizia di fili è dovuta evidentemente alla pratica impossibilità di costruire scambi aerei sui raddoppi.






Linea aerea Cattori; schema e disposizione costruttiva.
L'elemento di sospensione è utilizzato sia per l'ancoraggio dei fili ai pali (a), sia come distanziatore (b).

Motrici

Da diverse fonti sono state trovate immagini delle motrici di via Flaminia, che appaiono però per molti aspetti tra loro contraddittorie. L'immagine sottostante riporta un disegno presente in un opuscolo del Cattori che non si accorda però con le fotografie ufficiali della presentazione dei rotabili e della linea, reperibili in più parti. In queste ultime si nota una diversa scansione dei moduli delle casse, che passano da 8 a 7 e la presenza di due motori, anzichè di uno; oltre a ciò, le due leve di manovra (che dovrebbero essere invertitore di marcia e reostato) divengono una sola. Si deve ritenere che il disegno presente nell'opuscolo del Cattori sia una delle usuali mistificazioni dell'autore e inventore, trattandosi quasi certamente di una motrice Short dell'impianto di Denver.


Schizzo di una motrice monomotorica presente in un opuscolo del Cattori; motrice delle linee del Cattori a Roma.

E' probabile che, concluso il fallimentare esperimento di via Flaminia, una o entrambe le motrici siano passate dapprima alla linea di villa Borghese e successivamente all'impianto di Castellammare; si potrebbe quindi supporre che le motrici di via Flaminia rispondessero allo schema datoci dal Cattori per quelle di Castellammare, salvo la sostituzione della presa di corrente dalle rotaie con la presa dai trolley bipolari.

Qualche ipotesi di calcolo

Con i dati fornitici dal Winstand Bond è possibile una valutazione di massima delle condizioni di funzionamento della linea. Assumiamo come dati di partenza che la linea abbia una lunghezza di 2800 metri e che l'alimentazione ai fili di contatto sia fornita all'incirca a metà del tracciato, dalla stazione generatrice di villa Massani. La situazione è quindi quella tracciata nello schizzo sottostante, dal quale si ricava che la massima lunghezza di filo di contatto interposto tra le due motrici è di 5600 metri circa, condizione che si verifica quando una motrice è ad un capolinea, mentre l'altra è al capolinea opposto; per altre posizioni delle due vetture la lunghezza di filo di contatto utilizzata è sempre minore di questo valore e si annulla quando si trovano entrambe a villa Massani.

Possiamo ipotizzare due casi:

  1. le motrici sono dotate di un motore unico, che potremo supporre del tipo Brush 1000B da 25 CV a 350 V;
  2. le motrici sono dotate di due motori Ellwell Parker da 15 CV a 175 V (quelli utilizzati nelle motrici di Northfleet).

I due casi possono essere trattati insieme, dal momento che i due motori Ellwell Parker in serie tra loro equivalgono all'incirca al motore Brush. Con ciò la potenza massima che può essere fornita al motore o alla coppia di motori della motrice, alla corrente costante di 52 A come indicatoci dal Winstand Bond, è 350.52=18200 W=18,2 kW=25 CV circa che, supponendo un rendimento del motore pari a 0,8, corrisponde a 20 CV sull'asse, valore abbastanza diffuso nelle costruzioni dell'epoca.

Ci poniamo ora nel caso più sfavorevole con le due motrici alle estremità opposte della linea. Se è stato utilizzato un filo di contatto in rame da 8 mm di diametro, la resistenza massima della tratta di alimentazione di 5600 metri sarebbe di circa 2 Ω, valore al quale vanno aggiunte le resistenze interne dei motori, della dinamo e le inevitabili resistenze di contatto di trolley, controller, ecc.; potremo valutare in 3 Ω la resistenza totale del circuito. Con tali valori la potenza dissipata in linea è di 3.522=8100 W, cioè si perdono in linea circa 8 kW, sia che le motrici operino a pieno carico fornendo in totale circa 36 kW, ed in tal caso il rendimento della trasmissione sarebbe pari a 36/(36+8)=0,81, sia che le stesse siano ferme, rendimento pari a zero; si totalizzerebbero, nelle 24 ore, 192 kWh solo per mantenere la corrente costante in linea. La tensione che deve fornire l'officina generatrice deve variare da un minimo di 3.52=156 V per mantenere la corrente di linea a 52 A a vetture ferme, ad un massimo di 2.18200/52+156=856 V quando entrambe le motrici operino a piena potenza ed è un valore molto prossimo a quello prima citato di 850 V. Ci sarebbe poi da verificare il funzionamento per altre posizioni delle due motrici, in particolare di quella che vede le stesse entrambe ferme a villa Massani, situazione nella quale la dinamo dell'officina generatrice lavora pressoché su un corto circuito.

E' però facile vedere che, quando dall'impianto sperimentale con due motrici da 20 CV si passi ad un impianto reale con più motrici, magari di maggior potenza, la tensione raggiunge rapidamente valori proibitivi; ad es., se sulla stessa linea e con la stessa corrente si volessero porre in servizio sei motrici con lo stesso motore anziché due, la tensione di linea massima sarebbe di 6.18200/52+156=2256 V, valore inadatto ad una applicazione urbana (possiamo immaginare un tramviere che gira il trolley a rotella su una linea a qualche migliaio di volt, magari in un giornata di pioggia con la corda del trolley che gronda acqua?).

Punti singolari della linea

Ma anche dal punto di vista dell'esercizio la linea sarebbe problematica; basti pensare che, giunta una vettura ad uno dei due capolinea tronchi, la stessa, per invertire la marcia, dovrebbe staccare momentaneamente il trolley dal filo per girarlo, aprendo il circuito di linea ed arrestando di conseguenza anche l'altra motrice, oltre a provocare, con il funzionamento a vuoto della dinamo, un aumento della tensione di linea che dovrà essere ridotto con qualche automatismo. Non potendo installare dei capolinea ad anello che ai cuori e agli aghi degli scambi sui fili avrebbero dato luogo ad interruzioni dei circuiti, l'unica soluzione sembra poter essere quella di cortocircuitare le coppie di fili, durante la manovra dei trolley, mediante interruttori a comando manuale (se il Cattori avesse inventato anche il pantografo, presa di corrente bidirezionale...).

Da Scientific American, gennaio 1899: come avrebbe dovuto funzionare il sistema Cattori

Sistema di trazione elettrica. Michelangelo Cattori, Roma, Italia. Il sistema di trazione inventato dall'autore permette l'utilizzazione di un binario quale che sia il sistema sullo stesso precedentemente utilizzato [dovrebbe significare che potrebbe utilizzarsi, per es., il binario di una linea a cavalli]. La ferrovia è dotata di due conduttori paralleli sezionati costituenti due circuiti. In ogni circuito è incluso un proprio generatore. Un polo di ogni generatore può essere collegato, mediante interruttori, al corrispondente terminale di ogni conduttore dello stesso circuito. A mezzo di interruttori l'altro polo di ogni generatore può essere collegato all'altra estremità di ogni conduttore dello stesso circuito.

Anche se si capisce poco, il sistema dovrebbe essere quello del brevetto US 526963 del 2-X-1894, con alimentazione da due sorgenti.

Sulla trazione elettrica in serie:


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rev. D 28/01/19