tram e trasporto pubblico a Roma

Note di trazione elettrica

Telecomando meccanico e freno elettrico continuo
Due invenzioni del Siemens 1894-95

Doppia trazione con telecomando meccanico e freno elettrico continuo, Siemens e Halske, 1894
Freno continuo a comando elettrico, Siemens e Halske, 1895

Mödling, 1883; Budapest, 1887

L'idea di comandare la motrice di un treno da un altro rotabile dello stesso, rimorchiata o altra motrice, è vecchia forse quanto la trazione elettrica e fu dettata inizialmente da due fattori: la necessità di semplificare la manovra di inversione di marcia ai terminali di linee non dotati di anello o di triangolo di binari e la possibilità di distribuire su più motrici la potenza installata su un treno. Una prima applicazione certa di un sistema di telecomando destinato al primo di questi fini la troviamo nella linea tramviaria sperimentata nel 1887 dal Siemens in Budapest, su una tratta di binario a scartamento metrico e alimentazione da canale sottostante una rotaia, corrente per circa un chilometro su un viale di circonvallazione in partenza dalla stazione ovest, dotata di capolinea tronchi: dal 28 dicembre 1887 sulla linea fu esercitato un servizio con due treni costituiti da una piccola motrice ad un motore, che per uno di essi era accoppiata stabilmente a quello che oggi chiamiamo un rimorchio pilota, dal quale il reostato di avviamento della motrice poteva essere comandato meccanicamente mediante un albero passante tra i due rotabili con un giunto snodato. Non è certo, ma sembra che lo stesso sistema fosse stato provato, sempre dal Siemens, anche nella precedente installazione di Mödling presso Vienna del 1883, sugli stessi rotabili poi utilizzati a Budapest.

Linea sperimentale di Budapest, 1887 (è visibile il conducente ai comandi sulla rimorchiata).

Doppia trazione con telecomando meccanico e freno elettrico continuo, Siemens e Halske, 1894

Da A. Blondel e F. Paul-Dubois, La traction électrique sur vois ferrées, 1898, vol.II, pag. 768; L'éclairage électrique, vol. V, 1895, pag. 519.

I due schemi seguenti riportano una proposta del Siemens del 1894 per un telecomando meccanico di due motrici in doppia trazione e simultaneamente per un freno continuo ad azionamento elettrico. E' probabile che il sistema di comando del reostato sia lo stesso impiegato l'anno precedente a Budapest.

Schema originale.

T, motore di trazione; C, invertitore di marcia; F, reostato di avviamento; J, albero di comando dei reostati con giunto B
per il comando della motrice accoppiata; N, leva di comando innestata nel giunto t azionante il reostato tramite la leva D;
M, servomotore del freno; A, reostato di regolazione del freno; U, interruttore di inserzione; V, condotta elettrica del freno.

Telecomando meccanico. Il comando del reostato di avviamento e regolazione della velocità F si ottiene, dal posto di condotta presidiato, mediante la leva N innestata sull'albero J tramite il giunto t; l'albero comanda sia il reostato F della motrice presidiata che quello della motrice accoppiata, alla quale è esteso mediante il giunto B. Quest'ultimo si presenta in una forma decisamente rudimentale, come è indicato nel particolare a destra dello schema. Il circuito del reostato comprende anche un interruttore automatico a massima corrente.

Freno continuo moderabile e automatico. Un servomotore M è costituito da un usuale motore a c.c. eccitato in serie, il rotore del quale può compiere solo parte di un giro, durante la quale carica una molla che mantiene aperto il freno meccanico del rotabile; mediante il reostato A si regola la coppia motrice del servomotore, che variando la tensione della molla permette un azionamento graduale del freno; in caso di rottura del treno il servomotore torna nella posizione di riposo e si ha l'immediata chiusura a fondo del freno. Il circuito V di comando del servomotore si estende anche alla motrice accoppiata e di conseguenza il freno è anche continuo. Secondo l'inventore, sia il telecomando che il freno continuo sarebbero stati applicabili anche su treni con maggior numero di motrici, ma in realtà non sembra che il sistema del Siemens sia mai stato anche solo provato.

Nota. - Il telecomando meccanico di una motrice avrebbe una lunga storia, se ancora nel 1962 sulle linee della SEPSA (Napoli) circolavano delle coppie motrice-rimorchio pilota con comando meccanico del controller, derivanti dalla modifica di motrici con ordinario comando diretto del 1932 (anche se non sembra che tra il 1894 e il 1962 si siano avute altre applicazioni del sistema). Per maggiori dettagli si veda qui.

Freno continuo a comando elettrico, Siemens e Halske, 1895

Da Polytechnische Journal, 1895, vol. 306, pag. 115.

I due schemi seguenti riportano una proposta del Siemens del 1895 per un freno continuo, automatico e moderabile a comando elettrico per treni con trazione a vapore o elettrica.

Schema originale.

B, ruota di frizione; C, molla di richiamo; D, attuatore per il generatore; E, controller di frenatura; F, reostato; G, resistenza addizionale;
H, freni solenoidali; K, contatto ausiliario su E; L, interruttore di allarme; M (M1, M2), generatori di freno; V (V1, V2), rotabili del treno.

Finalità del ritrovato, secondo l'inventore, è un freno che impedisca il bloccaggio e lo slittamento delle ruote; per soddisfare questa condizione la soluzione più immediata è di ricavare la forza di azionamento dei freni dallo stesso movimento di rotazione degli assali, cosa che il Siemens ottiene adottando una trasmissione elettrica e prelevando l'energia da un generatore azionato dall'assale controllato (in realtà si vedrà subito che la soluzione del Siemens soddisfa solo in parte le premesse). Il freno proposto è inoltre continuo, moderabile e automatico e può analizzarsi in due fasi di funzionamento.

Freno automatico. La dinamo ad eccitazione composta M (generatore di freno, traduzione del termine coniato dall'inventore) è azionabile a mezzo di un rullo di frizione B dalla fascia di rotolamento di una ruota o di una puleggia calettata su un assale, mediante una sospensione pendolare e l'azione di una molla C; l'eccitazione di un attuatore elettromagnetico D, contrastando l'azione della molla, provoca il distacco del rullo dalla ruota e l'arresto del generatore di freno. Le bobine degli attuatori e i campi derivati dei generatori di freno di tutti i rotabili del treno costituiscono un unico circuito in serie che si chiude a terra sul rotabile di coda, alimentabile da un contatto ausiliario K azionato dal controller del freno nel posto di condotta in pos. 1. Durante la marcia a rotabili sfrenati gli attuatori sono quindi eccitati e i generatori di freno si trovano in posizione di riposo; in caso di rottura del treno, l'interruzione del circuito provoca la caduta degli attuatori e la messa in marcia dei generatori di freno che si eccitano sui campi in serie, alimentando i freni elettromagnetici (solenoidali) dei quali sono dotati gli assali dei rotabili. Nel circuito degli attuatori sono inseriti i campi derivati dei generatori per dare agli stessi un certo grado di preeccitazione. L'interruttore L presente in ogni rotabile rimorchiato permette la messa in marcia di emergenza dei generatori di freno (segnale di allarme).

Freno moderabile. Spostando il controller di freno dalla pos. 1 si apre il contatto K interrompendo il circuito del freno automatico; i generatori di freno sono avviati, eccitandosi sui campi serie e alimentando i freni solenoidali. Il reostato F permette la regolazione dell'intensità della frenatura in cinque gradini derivando la serie dei campi con una resistenza variabile che con E in pos. 1 si riduce alla sola resistenza G (minimo grado di frenatura), mentre nelle pos. da 2 a 3 la resistenza inserita aumenta aggiungendosi a G le sezioni di F; in pos. 4 si ha l'apertura del circuito del reostato e i generatori operano a pieno campo (massimo grado di frenatura). Con E in pos. 5 si fornisce un'alimentazione esterna ai freni solenoidali con un ulteriore rinforzo dell'azione frenante e per poter mantenere i rotabili frenati anche a treno fermo.

La corrente per i circuiti di frenatura dovrebbe essere fornita da un generatore a vapore posto sulla locomotiva o dalla linea di contatto in caso di trazione elettrica. L'andamento della corrente di frenatura per i due tipi di freno sarebbe controllabile dal macchinista a mezzo di due amperometri (A sugli schemi).

Osservazioni.

1. Il freno è antislittante solo per gli assali dotati di generatore di freno, che nello schema originale si riducono ad uno sia sulla locomotiva che sulla rimorchiata.
2. Se il sistema dovesse adottarsi su treni a composizione variabile, la corrente per i circuiti di freno sopra citati dovrebbe essere fornita da un generatore a corrente costante, potendosi trovare serie composte da un numero variabile di generatori e freni, da due al massimo ammesso per le composizioni.
3. L'alimentazione addizionale con il controller di frenatura in pos. 5 interessa la serie degli indotti delle dinamo e dei freni solenoidali, posta però in parallelo alla serie dei campi serie; essendo quest'ultima necessariamente di bassa resistenza è da prevedere che la corrente nei freni ne risulterebbe fortemente ridotta (ma l'inventore assicura che è sempre sufficiente a mantenere fermo il treno in pendenza...).
4. Non si ha nessuna notizia in proposito, ma è improbabile che l'invenzione del Siemens sia stata anche semplicemente sperimentata.

rev. B1 12/09/21