tram e trasporto pubblico a Roma

Trazione elettrica con alimentazione in serie

Le applicazioni del sistema alle teleferiche

L'impianto di Fitzroy street
La teleferica di Weston; il Crossover Parallel
La teleferica di Glynde

Negli anni Ottanta del XIX secolo pare vi sia una infatuazione per le teleferiche, i telpherages, impianti di trasporto nel quale un rotabile automotore scorre su una fune (o su una rotaia sospesa), eventualmente rimorchiando uno o più rotabili egualmente sospesi, in contrapposizione alle funicolari e alle attuali teleferiche nelle quali l'organo motore è fisso. Da molte parti si prevedeva che, almeno su brevi percorsi e per traffico limitato soprattutto in zone agricole, la teleferica avrebbe ben presto sostituito la ferrovia, eliminando gli impegni economici necessari alla costruzione della strada ferrata, in particolare per la costruzione della sede e le inevitabili procedure per espropriazioni e simili. Si dice che il nome telpherage sia stato coniato da Fleeming Jenkin personalmente, ispirandosi a parole della lingua greca.

L'impianto di Fitzroy street (1882)

Può ritenersi il prototipo degli impianti a fune realizzati secondo le idee iniziali del Fleeming Jenkin, costruiti da Archibald Campbell Elliott, un suo allievo, tra il 1881 e il 1883 in un'officina posta in Fitzroy street, una strada di Londra.

Campbell Elliott, Archibald (Glasgow 1861-Weston 1913), inizialmente impiegato presso la Glasgow and South Western Railway, poi assistente di lord Kelvin e di Fleeming Jenkin nel progetto e costruzione di teleferiche; dal 1890 ordinario di costruzioni nello University College del South Wales.

Il sistema adottato appare come uno dei tanti ad alimentazione in serie allora proposti anche per linee su rotaia, con sezionatori azionati meccanicamente dai rotabili in transito. Sarà sottoposto ad innumerevoli modifiche da parte dei due inventori, sia nella struttura dei rotabili e nella trasmissione del moto, che nei circuiti elettrici, per i quali ultimi l'Elliott studierà le più svariate disposizioni, senza peraltro arrivare ad una soluzione soddisfacente. Occorre tenere presente che vanto e gloria degli inventori di questi sistemi era anche che gli stessi fornivano automaticamente, senza necessità di organi aggiuntivi, un sistema di blocco automatico assoluto, sempre nell'idea che per arrestare un treno in trazione elettrica fosse sufficiente interromperne l'alimentazione.

Nel primo progetto Elliott per ogni senso di marcia erano necessarie due funi portanti, alle quali si aggiungevano quattro conduttori opportunamente sezionati, in tutto otto tra funi e conduttori; con una prima modifica le funi portanti furono ridotte ad una per senso di marcia e i conduttori ausiliari a tre; infine, con una particolare disposizione, i conduttori ausiliari si ridussero ad uno; in tutti i casi il sistema di controllo faceva uso di relè, teleruttori, sensori ad azionamento meccanico e simili dispositivi che, realizzati con la tecnica del momento, risultavano estremamente critici. Infine, una ulteriore disposizione dovuta, sembra, a Fleeming Jenkin in persona, portò ad un sistema con una fune portante e due fili di segnalazione, che richiedeva però un rotabile di trazione a tre o quattro ruote; non sembra sia mai stato sperimentato in pratica.


I sistemi di Fitzroy street.

A, alimentazione in serie con linea sezionata secondo Fleeming Jenkin. I sezionatori S, S' sono normalmente chiusi; ogni sezionatore è aperto dalla testa del treno ed è chiuso dalla coda, consentendo l'inserzione in linea del circuito di trazione del rotabile traente.
B, primo progetto Elliott, a sinistra: 1, rotabile di trazione; 2, rotabili intermedi; 3, rotabile di coda con dispositivo 5 di chiusura del sezionatore; 4, dispositivo di apertura del sezionatore; a destra il rotabile di trazione: 1, coppia di motori; 2, rulli di frizione; 3, cavo di sospensione.
C, secondo progetto Elliott.

Nonostante le usuali e trionfali voci inneggianti al successo della linea, non sembra che la stessa abbia effettivamente fatto servizio, visto anche che il Fleeming Jenkin passerà, con la linea di Weston, ad una alimentazione in parallelo.

La teleferica di Weston; il Crossover Parallel (1884)

L'esperimento di Fitzroy street darà luogo, il 21 marzo 1883, alla costituzione della Telpherage Company Ltd., che avvia una serie di esperimenti in un terreno di proprietà del suo presidente*, a Weston, un paese della contea di Hertford. Il Fleeming Jenkin, che fin dal 1882, durante gli esperimenti di Fitzroy street, si era certamente convinto della pratica impossibilità di adottare l'alimentazione in serie per un sistema a fune, decide di passare ad una alimentazione in parallelo a tensione costante adottando l'originale sistema chiamato Cross over Parallel Arc, brevemente Crossover Parallel, caratteristica del quale era l'utilizzazione di un'unica fune sezionata per la sospensione e l'alimentazione dei rotabili.

Il sistema è normalmente trattato insieme all'alimentazione in serie, visto che le rare applicazioni che ha avuto sono state in massina parte sostitutive di quest'ultima. Il nome Cross over Parallel Arc deriva dagli incroci che appaiono nel collegamento reciproco dei singoli tratti di linea; ma si tratta solo di una rappresentazione schematica, visto che elettricamente il tutto è una normale alimentazione in parallelo.


Il Crossover Parallel.

Nel Crossover Parallel la linea è formata da due conduttori, uno per ogni senso di marcia, costituiti da sezioni A collegate al positivo e sezioni B collegate al negativo di alimentazione. Il treno è composto di un elemento di trazione L portante il motore e di una serie di elementi rimorchiati R, ogni elemento essendo portato da un carrello ad una o due ruote che scorrono su un conduttore, ad es. sul superiore in figura; il motore dell'elemento di trazione è collegato ad uno strisciante su una ruota propria e ad uno strisciante su una ruota dell'ultimo elemento rimorchiato e, se la distanza tra le due ruote che prelevano la corrente è superiore alla lunghezza di una sezione, il treno si potrà trovare sempre alimentato da una sezione A e da una B. In altri casi i carrelli scorrono su una fune portante affiancata dagli elementi della linea di contatto; ma il funzionamento del sistema è lo stesso. Naturalmente le cose non sono tanto semplici: se il treno è troppo lungo rischia di trovarsi tra due sezioni A o tra due B e non è alimentato e occorre vedere come vanno le cose alle giunzioni tra sezioni evitando che un carrello possa mettere in comunicazione le sezioni A e B adiacenti con conseguente corto circuito sull'alimentazione. L'inventore assicura che con il suo sistema è possibile mettere in linea qualsiasi numero di treni, sia su un conduttore che su entrambi e tutte le motrici risulteranno alimentate in parallelo, ma questo non è esatto, perchè manca un qualsiasi mezzo di comandare a distanza la marcia e l'arresto dei singoli treni; in tutte le prove dimostrative sulla linea corre infatti un solo treno, la marcia e l'arresto del quale si comandano alimentando o no la linea.

Una difficoltà, certamente non prevista, è data dall'inversione di senso della corrente nel circuito di trazione al passaggio da una sezione alla successiva e se ciò non provoca certo l'inversione di marcia del treno, come si affrettano a dichiarare gli inventori, una continua serie di inversioni in un circuito induttivo darà luogo, se non altro, a scintillamento ai sezionamenti; visto poi che sarà praticamente impossibile garantire che il passaggio da una sezione alla successiva avvenga simultaneamente per il rotabile di trazione e l'ultimo rimorchiato, il circuito di trazione si troverà ad essere alimentato, aperto o in corto circuito in modo del tutto casuale e quanto questo possa giovare alla regolarità di marcia di un convoglio è facile immaginare.

L'impianto di Weston consta di una serie di sostegni in legno che sostengono due linee di funi portanti, su ognuna della quali viaggia un treno di rotabili da trasporto; i due treni viaggiano in sensi opposti, onde il complesso costituirebbe una linea teleferica a doppia via (non diciamo a doppio binario, ma il senso è questo). Le funi portanti che servono anche come conduttori di alimentazione per il treni, sono dapprima sperimentate come corde di acciaio, ma sembra che per una migliore stabilità del sistema si sia poi passati all'uso di filo in acciaio a sezione quadrata o circolare; in corrispondenza dei pali le funi appoggiano su cuscinetti in ghisa che permettono ai rotabili il transito al di sotto delle stesse; le sezioni definite dal Crossover Parallel corrispondono a due campate di lunghezza approssimativamente pari a quella di un treno. Secondo la descrizione originale dell'autore, il treno consisterebbe del trattore (chiamato un po' esageratamente locomotiva) e di sette rotabili trainati o benne (con terminologia mineraria), benchè in vari disegni dell'epoca le benne siano anche nove; si veda ad esempio il disegno sotto riprodotto, nel quale R sono le benne rimorchiate ed L è il mezzo di trazione alimentato dal cavo C che proviene dal rotabile di coda.


Da La nature, febbraio 1884.

Le caratteristiche di questo primo impianto sarebbero le seguenti (dati dall'Hospitalier su La Nature, ved. bibl.):

Lo schema sottostante mostra la costituzione del trattore nella prima realizzazione del sistema; la struttura portante dello stesso è sostenuta da due rulli U che scorrono sulla fune F ed è probabile che i due rulli servano anche alla captazione della corrente per uno dei due poli del motore, l'altro polo essendo alimentato dal cavo proveniente dall'ultima benna. La fune F, oltre a sostenere i rulli U, si trova compressa dai due rullini Z ad asse verticale, a loro volta; inseriti tra i dischi C e D; di questi, D è solidale all'albero aa, mentre C è solidale al manicotto M sul quale è calettata la ruota da bicicletta (è il termine usato dall'autore) R. Il manicotto può scorrere sull'albero, pur restando con esso solidale alla rotazione ed è premuto da una molla m in modo che il disco C eserciti una pressione sul rullino Z al quale si appoggia. La ruota di bicicletta R (che si deve supporre, anche se l'autore non lo dice, completa di pneumatico ed oltre a ciò, come si vede dalle proporzioni dei vari elementi del disegno sopra riportato, doveva essere una di quelle di diametro enorme con i pedali direttamente calettati sull'asse) è posta in rotazione dal motore M attraverso il rullino di frizione S.

Nota. - Una teleferica simile a quella di Weston, ma di portata e dimensioni minori, pare fosse in costruzione per la Nitrates Railway Co. in Perù.

Modifiche e perfezionamenti

Dopo l'impianto sopra decritto, a Weston fu costruito un impianto in scala ridotta, pare per eseguire esperimenti non compatibili con il tracciato originale, consistente in un anello lungo 210 metri con campate di 15 metri, costruito con tondino in acciaio da 16 mm in luogo della corda; era percorso da un treno pesante più di una tonnellata e marciante a circa 8 km/h. Il sistema di trasmissione del moto al quale si è accennato, del quale l'inventore doveva andare particolarmente fiero avendo anche dato un nome allo stesso, Nest Gear ossia trasmissione o ingranaggio compatto, difficilmente avrà funzionato correttamente a causa dei tanti accoppiamenti a frizione ed in effetti, poco dopo l'inaugurazione della linea, fu sostituito da una trasmissione con una puleggia azionata mediante cinghia dal motore, ideata da A.C. Jameson, allievo ed assistente del Fleeming Jenkin; successivamente lo stesso Jameson proporrà una trasmissione ad albero verticale ed ingranaggi d'angolo.

La teleferica di Glynde (1885)


Teleferica di Glynde (da fotografie).

Il povero Fleeming Jenkin morirà nel 1885 prima di aver visto un'altra applicazione pratica del suo sistema, una teleferica in una cava di argilla della Sussex Cement Company di Glynde, nel Sussex, sempre con l'utilizzo del Crossover Parallel, portata a termine da John Perry. 

Sabato 17 ottobre 1885, un treno speciale trasportava da Londra a Glynde, nella contea del Sussex, duecento invitati per la cerimonia di apertura dell'esercizio sulla prima linea teleferica costruita in Inghilterra [non è esatto, si ignorano quelle di Fitzroy street e di Weston]. La cerimonia fu estremamente semplice: la contessa Hampden [lord Hampden sembra fosse il proprietario della faccenda], sollevando una piccola scatola contenente un omaggio del presidente della società, stabiliva istantaneamente la comunicazione elettrica tra la macchina posta nell'officina e la teleferica e, nello stesso momento, un treno carico di argilla cominciava a salire su un piano inclinato, sotto la direzione della stazione di Glynde tra gli applausi degli spettatori... (da La Nature. Non sappiamo se la cerimonia in questione presagisca un grande successo commerciale, ma non c'è dubbio che la piccola scintilla scoccata quando lady Hampton ha sollevato la scatola segnala un nuovo avvio della tecnologia elettrica...).

Della linea di Glynde abbiamo i seguenti dati:

Con il passo dei sostegni indicato la lunghezza minima del treno è di 40 metri, corrispondenti a 5 benne rimorchiate ad intervalli di 8 metri; in esercizio è impiegato un treno di 10 benne con rotabile di trazione intercalato, impegnando quindi quattro successivi passi della linea. Il carico utile del treno è di 1400 kg, il che, aggiunto a 430 kg di tara di dieci benne e 140 kg per il trattore, dà un peso totale del treno pari a 1970 kg. La potenza necessaria all'impianto sarebbe di 3 CV, valore apparentemente abbastanza ottimistico. L'alimentazione della linea è data approssimativamente al centro della stessa, dove un amperometro Crompton misura l'intensità di corrente assorbita.


Rotabile di trazione e benna.
S, fune di sospensione; B, barra di accoppiamento; M, motore; P, pulegge motrici; C, cinghia di trasmissione.

Il trattore è dotato di un motore Reckenzaun con un regolatore meccanico per avere velocità costante nel salire sugli appoggi e scendere dagli stessi; potrebbe essere aggiunto un regolatore sull'eccitazione del motore per compensare la caduta di tensione che si ha spostandosi dal centro verso le estremità della linea. La corrente in linea è di 8 A a 200 V e si tratta evidentemente di un valore massimo, avendosi qui usuale alimentazione a tensione costante e corrente variabile. Infine, considerando il trattore ad una delle estremità della linea, la resistenza totale del circuito si aggira su 1 ohm, altro dato apparentemente ottimistico, quando si pensi che dovrebbe comprendere la resistenza interna del motore, quella dei fili di contatto e quella, certamente non trascurabile del sistema di presa di corrente; prendendo per valido questo valore, la potenza dissipata in linea sarebbe pari a 82=64 W=0,087 CV; con tre treni simultaneamente in marcia (il che contraddice la precedente affermazione di un unico treno in servizio alla volta) si avrebbe una perdita di 0,782 CV.

Ci si racconta anche che la linea passa sopra una vaccheria senza creare il minimo disturbo; solo alle estremità ci si è dovuto procurare del terreno per l'installazione degli anelli di ritorno.


Un modello di teleferica (Radiguet, 1901).

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* Nella letteratura tecnica che si è trovata sulla linea di Weston questo signore è ovunque indicato con Marlborough R. Pryor e non si è mai capito se Marlborough o Pryor fossero nomi o titoli (probabilmente nemmeno i vari autori lo sapevano e hanno sempre riprodotto queste parole).

Fonti.

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rev. D1 12/09/21