Deviatoio

Funzionamento del deviatoio

Il deviatoio, detto anche scambio, è un dispositivo ferroviario atto a deviare la corsa di un treno portandola da un binario ad un altro.

I deviatoi sono di tre tipi: manuali, elettromeccanici e oleodinamici.

Generalità

Deviatoi manuali

Deviatoio manuale

Sono azionati dall'uomo per mezzo della sua forza muscolare. Di solito si avvalgono di congegni meccanici elementari quali contrappesi e leve che ne facilitano la manovra. Tali congegni sono detti "macachi", agevolano gli sforzi fisici dei deviatori e mantengono pressato in posizione l'ago dello scambio. Gli scambi o deviatoi manuali sono solitamente percorribili da treni a velocità non superiori ai 30 km/h.

Deviatoi elettromeccanici

Sono azionati dall'elettricità e sono generalmente meccanici. Manovrati a distanza, possono essere percorsi in genere a 30 o 60 km/h..

Deviatoi oleodinamici

Sono i più moderni. Azionati da una serie di bracci espandibili, il cui moto è regolato dalla variazione di pressione di una sostanza oleosa, sono di solito applicati su linee ad alta velocità, o linee ad elevato traffico, o comunque linee dove per varie esigenze sia necessario che i treni percorrano le deviate a velocità particolarmente elevate. Per la loro estrema versatilità e qualità, nonché per l'elevato raggio di curvatura del ramo deviato, sono a seconda dei modelli in grado di sostenere treni in corsa a velocità di 100 km/h, 160 km/h o 220 km/h in piena sicurezza.

Tipi di deviatoi

Serie di deviatoi inglesi doppi

I deviatoi sono di vario tipo: semplice, doppio, inglese, ecc. e possono essere con cuore a punta fissa o mobile (questi ultimi per alta velocità).

Deviatoi doppi

I deviatoi semplici sono due deviatoi (uno destro e uno sinistro) uno dietro l'altro, parzialmente compenetrati per risparmiare spazio: l'ago del secondo deviatoio viene a trovarsi tra l'ago e il cuore del primo.

Deviatoi tripli

Simili ai doppi, sono sempre due deviatoi (destro e sinistro) compenetrati, ma questa volta totalmente: gli aghi vengono a trovarsi alla stessa altezza. I deviatoi tripli, per via del ridotto ingombro, trovano applicazione nei depositi e sulle navi traghetto.

Deviatoio inglese

Il deviatoio inglese consiste in una intersezione di due binari dritti e degli aghi che permettono di percorrere oltre ai binari dritti anche le curve che mettono in comunicazione gli angoli ottusi. Esistono tre tipi di deviatoi inglesi: semplice, doppio e ad aghi esterni (anche se in Italia sono presenti solo due tipi). I deviatoi semplici differiscono da quelli doppi perché presentano una sola "curva".

Caratteristiche costruttive

Struttura di un deviatoio

Un deviatoio è formato da diverse componenti complesse, le quali comunque possono dividersi in due macrocategorie:

• Componenti fisse;
• Componenti mobili che sono costituite dai due aghi, destro e sinistro, che vengono tenuti a distanza fissa da una barra scorrevole. Lo scorrimento di questa barra permette di spostare gli aghi da una posizione all'altra, delle quali una permette il transito sul corretto tracciato, e l'altra sul ramo deviato. In particolare gli aghi posizionati come in figura permettono il passaggio sul ramo deviato. Per permettere il passaggio della ruota ferroviaria col suo bordino attraverso il cuore è necessaria un'area, in corrispondenza del cuore stesso, in cui manca la rotaia e di conseguenza il punto d'appoggio per la ruota. Tale area è penalizzante per la stabilità del veicolo ferroviario, e viene per questo denominata zona nociva. Per questo motivo in corrispondenza della zona nociva sono previste delle controrotaie, che minimizzano il rischio di svio (deragliamento) del veicolo ferroviario. Va anche detto che ormai la quasi totalità dei veicoli ferroviari è provvista di carrelli, ciascuno dei quali con quattro ruote e due assi, per cui in realtà vi è una mancanza di un punto d'appoggio su quattro e il rischio di svio è effettivamente quasi nullo.

La parte dei due aghi vicina al cuore viene inoltre denominata tallone, mentre per ovvi motivi la parte opposta prende il nome di punta. Da queste due nomenclature sono poi nate di conseguenza le espressioni "prendere il deviatoio di punta" (cioè guardando la figura percorrere il deviatoio da sinistra a destra), e "prendere il deviatoio di tallone" (da destra a sinistra). È facile intuire come la velocità con la quale può essere percorso il ramo deviato dipenda anche dal raggio della curva corrispondente. All'aumentare di questo raggio accade che l'angolo in corrispondenza del cuore, formato dalle due rotaie interne, diventa sempre più piccolo. La conseguenza di questo è che, all'aumentare del raggio, la lunghezza della zona nociva aumenta sempre di più, a scapito della sicurezza. Nei deviatoi ad alta velocità (160 e 220 km/h) si è quindi previsto un meccanismo di cuore mobile, sostanzialmente simile come principio al meccanismo presente nei due aghi. In questo modo la zona nociva sparisce completamente a vantaggio della sicurezza e del comfort di marcia, rendendo non necessario l'utilizzo di controrotaie.

Sicurezza

Una caratteristica che accomuna tutte le tipologie di scambi è quella relativa alla sicurezza nella circolazione dei treni: a tale scopo ogni deviatoio, di qualunque genere, che sia posto su un binario di circolazione deve essere munito di appositi dispositivi di bloccaggio nella posizione voluta che ne impediscano il cambiamento mentre è in arrivo o in transito un qualunque convoglio ferroviario.

I dispositivi di bloccaggio possono essere meccanici, per mezzo di chiavi numerate che permettano l'azionamento a via libera dei segnali solo dopo l'assicuramento deciso e bloccato nella posizione voluta del deviatoio. Oppure del tipo a chiave elettrica realizzata per mezzo di un collegamento elettrico di posizione, con elettromagneti di bloccaggio, la cui effettiva disposizione permetta il consenso all'azionamento a via libera dei segnali collegati solo se lo scambio è assicurato fermamente nella posizione voluta.

Geometria dei deviatoi FS

Rotaia	Raggio	Tg	Cuore	Lunghezza	Velocità
S 50 UNI	170	0,12	Retto	23,99	30
S 50 UNI	245	0,10	Retto	30,29	30
S 60 UNI	170	0,12	Retto	25,082	30
S 60 UNI	250	0,12	Curvo	29,836	30
S 60 UNI	400	0,074	Retto	39,083	60
S 60 UNI	400	0,094	Curvo	38,02	60
S 60 UNI	1 200	0,040	Retto	73,668	100
S 60 UNI	1 200	0,055	Curvo	69,000	100
S 60 UNI	3 000	0,022	Retto	132,000	160
S 60 UNI	3 000	0,034	Curvo	109,83	160

Un deviatoio in genere viene identificato univocamente attraverso due parametri: il primo è il raggio di curvatura R del ramo deviato, il secondo è la tangente dell'angolo β formato dagli assi dei due rami deviati, come illustrato in figura. A parità di raggi di curvatura possono infatti esistere tangenti diverse, al variare della lunghezza del tratto in curva. Quest'ultimo può concludersi, a seconda delle tipologie di deviatoio, indifferentemente prima o dopo il cuore, per cui possono esistere deviatoi a cuore curvo o cuore retto. Ciascun deviatoio viene identificato con una nomenclatura del tipo:

S 60 UNI / 400 / 0,094

S indica uno scambio semplice; 60 UNI identifica il tipo di rotaia, che ha un peso lineare di 60 kg al metro. Attualmente vengono utilizzate quasi solo rotaie 60 UNI, qualche linea secondaria ha ancora rotaie 50 UNI. 400 corrisponde al raggio di curvatura del ramo deviato, mentre 0.094 è la tangente dell'angolo di deviata. I deviatoi più comuni in uso nella rete FS sono riportati nella tabella a lato.

Le velocità massime ammesse sul ramo deviato sono commisurate al suo raggio di curvatura, e sono dimensionate in modo da prevedere un'accelerazione laterale sul veicolo di circa 0.65m/s². Fanno eccezione le deviate da 400 metri di raggio, dove l'accelerazione laterale raggiunge quasi il valore di 0.7m/s². La ragione di questa eccezione è essenzialmente storico/progettuale: progettare un deviatoio con un'accelerazione minore avrebbe richiesto raggi maggiori, e questo avrebbe creato delle difficoltà nell'inserimento di queste deviate in uno scenario esistente. La sicurezza viene comunque salvaguardata: per lo svio di un veicolo sarebbero necessarie accelerazioni laterali ben maggiori, mentre i limiti esistenti sono fissati essenzialmente per il comfort dei passeggeri.

Altri progetti

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