tram e trasporto pubblico a Roma
Trazione elettrica con alimentazione in serie
La linea di Northfleet
"Il sistema in serie a conduttura aerea funziona alla grande e con successo su più linee degli Stati Uniti, dove si va rapidamente estendendo...". Con questa premessa, falsa perchè negli Stati Uniti di sistema in serie non ne volevano sapere dopo le fallimentari imprese di Richmond e di Denver, il 27 agosto 1888 il Series Electrical Traction Syndicate stipula un accordo con la Gravesend, Rosherville and Northfleet Tramways Co., che gestisce un servizio tramviario merci a cavalli a Northfleet presso Londra, per la costruzione di una linea tramviaria, per la quale si prevede l'alimentazione in serie a mezzo di condotto sotterraneo. I dettagli dell'accordo e molti lati della faccenda, specialmente i risvolti finanziari dell'operazione, non sono chiari e nemmeno è chiaro perchè per la linea sia stata scelta la località di Northfleet. Il progetto per le installazioni elettriche è affidato ad E. Manville, mentre la parte meccanica è curata da J. Kincaid; il tutto è costruito dalla Dick, Kerr e Co., sotto la direzione di J.E. Waller. Waller e Manville sono due nomi già noti per varie proposte di sistemi di presa di corrente, mentre il Kincaid appare essere un consulente particolarmente esperto in linee a trazione elettrica.
Joseph Kincaid (1834-1907), pioniere in campo ferroviario e costruttore di numerosi impianti tramviari in Inghilterra; introdusse l'impiego di infrastrutture metalliche in luogo di quelle in legno. Fu socio, insieme a Waller, Manville e Philips Dawson nella Kincaid, Waller, Manville and Dawson che realizzò la prima funivia in Inghilterra, la Highgate Hill Cable Tramway.
La linea di Northfleet, che può ritenersi la prima applicazione della trazione elettrica in Europa, è una diramazione di una tramvia a cavalli per trasporto merci in esercizio tra Gravesend e Northfleet nel Kent al fine di collegare, sembra, certi magazzini della società; il sistema di presa di corrente adottato è pressoché lo stesso sperimentato dallo Short nell'installazione definitiva di Denver, a mezzo di spring jack; posta in esercizio nel marzo 1889, dopo un anno e mezzo di incerto esercizio, a metà novembre 1890 la linea vede la trazione elettrica sostituita dalla trazione a cavalli; a giustificazione del fallimentare esito della costruzione, si disse che la linea era stata chiusa per lo scarso traffico che la caratterizzava e che la stessa, in fondo, era stata costruita solo per dimostrare il principio di funzionamento del sistema, il che potrebbe anche essere vero. In ogni caso resterà l'unico esempio in Inghilterra di linea con alimentazione in serie, gli abili costruttori preferendo poi emigrare verso altri paesi dove più facile sarebbe stato collocare le loro mirabili invenzioni...
E' da notare che, prima della cessazione dell'esercizio elettrico a Northfleet, il 28 giugno 1889 si costituisce una ennesima società, la Series & General Electric Traction Company Ltd. nella quale appaiono ancora i signori del Syndicate; scopo della nuova società, che scompare nel 1892, sembra essere stato solo quello di assicurare la proprietà dei brevetti di Ayrton, Perry, Fleeming Jenkin, Kincaid e Manville e del materiale e degli immobili della linea di Northfleet.
Binario e sistema di presa di corrente
La linea utilizza l'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; con uno scartamento di 1067 mm e una lunghezza di 1200 metri, presenta un tracciato alquanto accidentato con tratti di pendenza del 30 e del 42 per mille, curve di raggio ridotto e tratte sia a semplice che a doppio binario.
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 vano di accesso per l'inserzione e l'estrazione della presa di corrente, oltre che per le usuali operazioni di manutenzione. I gioghi sono delimitati nella parte superiore dalle due rotaie montate in modo da lasciare una fessura di accesso al canale sottostante (caniveau) larga 21 mm circa; le dimensioni interne del caniveau sono date in fig. 1,a. L'altra rotaia del binario è una usuale rotaia tramviaria.
Fig. 1, a-c - Il caniveau di Northfleet; uno spring jack; montaggio dello spring jack nel caniveau.
In ogni vano presente lungo il caniveau è installato un sezionatore (fig. 1,b) costituito da due lame in bronzo a forma arcuata C (un po' come il respingente centrale che si usa sui rotabili a scartamento ridotto) mantenute a reciproco contatto con la pressione di 3 kg circa da un gruppo di molle M; tramite due cavi flessibili f le due lame sono elettricamente collegate a due serrafili e 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 a corrente costante che, in assenza di motrici in linea, è chiusa in corto circuito o più precisamente è chiusa sulla resistenza data dal cavo e dagli spring jack (fig. 2,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. 2, a-c - Linea di contatto, spring jack e presa di corrente.
L'organo di presa di corrente portato dalle motrici (fig. 2, b) è un pattino A lungo e stretto, in materiale isolante, sul quale sono montate due strisce in bronzo B e C sulle due facce opposte, separate da due inserti isolanti D; alle due strisce 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. 2, b-c. E' quindi chiaro come sia alimentata la motrice nella situazione di fig. 2, 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 in fig. 3,a nella quale F è il pattino di presa corrente ed S sono le slitte di guida, che sembrano ancorate alla vettura solo agli estremi. I due conduttori di alimentazione dell'impianto sono condotti entro un tubo U in cemento di 75 mm di diametro che pone in comunicazione i vani contenenti gli spring jack.
Fig. 3, a-b - Uno schizzo della motrice e l'unica immagine che sembra esistere della stessa (da Modern Tramway, febbr. 1972).
La presa di corrente è collegata alle boccole dai tiranti T, soluzione che probabilmente
ha sostituito le catene che si notano nell'immagine a fianco e in quella alla
fine dell'articolo.
Nello schizzo della motrice sopra riportato si vedono chiaramente le due leve di manovra della vettura: due di esse sono meccanicamente collegate tra le due piattaforme e dovrebbero essere quelle di inversione di marcia, mentre le altre due, singole per piattaforma, sarebbero quelle di comando del reostato, in accordo ad uno schema fornitoci dal Cattori.
Secondo gli inventori, la sostituzione di uno spring jack si sarebbe potuta eseguire in pochi minuti, avendo avuto preliminarmente cura di cortocircuitarne i contatti per mantenere integro il circuito di linea, mentre una motrice in transito avrebbe potuto superare per inerzia il punto di alimentazione mancante.
Osservazione. - Come sarà possibile estrarre od inserire la presa di corrente, dello spessore di 25 mm, nella fessura tra le rotaie larga 21 mm...
Il tracciato presenta due raddoppi di precedenza, per i quali gli scambi di ingresso devono essere manovrati manualmente, mentre quelli uscita sarebbero del tipo oggi detto a molla; una singolarità degna di nota è una tratta a doppio binario, nella quale le due rotaie interne si fondono in un'unica rotaia, un particolare tipo di binari interallacciati (fig. 4); la disposizione è poco comprensibile dal momento che la tratta risulta percorribile solo in un senso alla volta e non si comprende il motivo per non costruirla a binario semplice.
Fig. 4 - Tracciato della linea.
Alimentazione e rotabili
La linea è alimentata da una dinamo Slatter a corrente costante e tensione variabile tra qualche volt e 400 V. In un giro di prova la vettura caricata, in piano, avrebbe richiesto 165 V a 60 A, 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?).
Le due motrici che eserciterebbero la linea sono costruite dalla Falcon Engine and Car Works di Loughborough, ditta specializzata nella costruzione di locomotive tramviarie a vapore. L'equipaggiamento elettrico sembra essere praticamente quello utilizzato dallo Short, con un motore Ellwell-Parker bipolare da 15 CV e 400 g/min e trasmissione ad ingranaggi elicoidali rapporto 1:4,5; il motore è sospeso elasticamente da un lato al telaio e dall'altro appoggia sull'assale.
Il termine "Schneckenräder" che si trova nella fonte in tedesco circa la trasmissione del moto alle ruote indicherebbe una coppia ruota elicoidale-vite senza fine, ma se si deve dar fede allo schizzo di fig. 3, l'albero del motore è disposto normalmente all'asse del binario, ciò che esclude questo sistema; il termine dovrebbe riferirsi al tipo di dentatura utilizzata, per quanto appaia poco probabile che all'epoca già si utilizzassero le dentature elicoidali.
La regolazione di velocità delle motrici si ottiene mediante regolazione dell'eccitazione in due gradini, con inserzione di shunt che riducono di un terzo o di due terzi le amperspire dei campi; è presente anche una posizione di corto circuito dell'eccitazione, possibile solo grazie all'alimentazione in corrente costante, mentre invertendo le connessioni delle spazzole si inverte il senso di marcia della vettura.
La descrizione precisa che con l'inversione di marcia si ottiene anche un energico freno elettrico per un rapido arresto della vettura, replicando l'errore presente in molti articoli di trazione elettrica dell'epoca. Supponendo che "invertire le spazzole" significhi invertire i collegamenti delle stesse, è corretto dire che così facendo si inverte il senso di marcia della vettura, ma non è corretto dire che con ciò si può ottenere una frenatura elettrica: l'unico risultato dell'operazione consisterebbe, nel migliore dei casi, nella distruzione del collettore del motore, se non anche a gravi danni allo stesso e alla trasmissione. E' la vecchia idea di un freno "a controcorrente" in analogia col freno a controvapore delle locomotive.
L'equipaggiamento elettrico è completato da un amperometro inserito nel circuito di trazione (un adatto segno rosso è apposto al valore 50 A, corrente normale in linea). Una delle vetture è 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. Un freno meccanico può essere comandato da un pedale.
Per ammissione degli stessi costruttori, la perdita di energia in linea sarebbe stata valutabile nel 25 per cento, il che avrebbe portato, secondo il nostro parere, ad un rendimento globale dell'impianto non superiore al 50 per cento. Ciò nonostante, la stampa dell'epoca fu concorde nel celebrare l'ottima prova data dal sistema in esercizio.
Da The Engineer, marzo 1889.
Osservazione. - Nella parte destra dell'immagine è evidenziato lo spessore di quello che dovrebbe essere il motore del rotabile che, confrontato con lo scartamento di circa un metro, verrebbe ad essere non superiore a 25 cm, altro che motore a sogliola degli autobus di un secolo dopo.
Fonti.
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rev. F1 12/09/21