Deviatoio

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Il deviatoio, detto anche scambio, è un dispositivo ferroviario che congiunge due o più binari, permettendo al materiale rotabile di passare dall'uno all'altro, deviandone la corsa[1].

Funzionamento del deviatoio

Le sue componenti si possono distinguere in cambiamento, che è la parte che consente al materiale rotabile di cambiare la via percorsa, e incrociamento, che è la parte che consente ai bordini delle ruote di attraversare la rotaia che non verrà percorsa[2][3].

I deviatoi possono essere classificati per geometria (in particolare in funzione del raggio del ramo deviato e della tangente), per tipologia, o per tipo di azionamento.

Vista dei numerosi deviatoi della stazione centrale di Francoforte

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Configurazione morfologica di un deviatoio sinistro

Nella terminologia corrente, il tracciato originario prende il nome di corretto tracciato, mentre il ramo che da questo si distacca prende il nome di ramo deviato o, più semplicemente, deviata[4]. Però va notato che nei Regolamenti di esercizio ferroviario la posizione "normale" e la posizione "rovescia" sono indicate dal disegno del piano schematico costruttivo dell'impianto, perciò se in questo piano risulta per qualche deviatoio l'indicazione "normale" per il ramo deviato, e "rovescia" per il corretto tracciato, le leve di comando del deviatoio rispetteranno queste caratteristiche.

Un deviatoio è caratterizzato da due estremità: una punta, ossia il lato del corretto tracciato provenendo dal quale è possibile impegnare o meno il ramo deviato, ed un tallone (o calcio) che è il lato opposto[4].

Dal punto di vista geometrico un deviatoio è caratterizzato da[4]:

  • valore della tangente: è il valore della tangente dell'angolo compreso fra l'asse del corretto tracciato e la tangente all'asse del ramo deviato nel suo punto finale
  • raggio del ramo deviato: caratteristica principale di distinzione dei deviatoi dal punto di vista prestazionale; in funzione di questa è determinata la velocità massima di percorrenza del ramo deviato

In un deviatoio si distinguono inoltre[5]:

  • aghi: sono le componenti mobili del deviatoio; grazie al loro spostamento è permesso al convoglio ferroviario di cambiare direzione, impegnando il ramo di corretto tracciato o il ramo deviato. La rotaia verso cui essi si appoggiano si definisce anche contrago.
  • cuore: punto nel quale convergono le due rotaie interne dei due rami.

Per permettere al bordino di attraversare una delle due rotaie, in corrispondenza del cuore le stesse sono interrotte: questo si definisce spazio nocivo; in questo punto il bordino della ruota ferroviaria non trova vincolo e, per evitare lo svio del rotabile, in corrispondenza della rotaia opposta è posizionata una contro-rotaia, avente la funzione di trattenere il bordino dell'altra ruota, evitando che questo si possa allontanare più del previsto, assicurando la guida all'asse[6].


Componenti[modifica | modifica wikitesto]

Cuore di un deviatoio

Cuore[modifica | modifica wikitesto]

Cuore di tipo saldato

Parte più delicata del deviatoio, il cuore è formato dall'intersezione delle due rotaie del corretto tracciato e del ramo deviato. Esso viene materializzato non nell'esatto punto matematico di intersezione delle due rotaie convergenti, ma in posizione più arretrata in quanto sussistono dei vincoli meccanici all'eccessivo assottigliamento delle rotaie (qualche decina di millimetri, variabili in funzione del modello di deviatoio)[7]. Questa interruzione di continuità delle due rotaie (spazio nocivo) è comunque necessaria, come già detto, per permettere al bordino di attraversare la rotaia. Al diminuire dell'angolo α (che caratterizza il deviatoio) l'ampiezza dello spazio nocivo aumenta: si genera quindi un limite fisico alla massima ampiezza dello spazio nocivo stesso, che deve essere tale da assicurare il sostegno verticale alla ruota che vi transiti (che in quel momento ha perso la guida laterale proprio per l'esistenza dello spazio nocivo)[4][5].

Il cuore può essere ottenuto come monoblocco fuso oppure saldando le due estremità delle rotaie che ivi convergono; di questo si terrà conto in fase di regolazione dell'eventuale lunga rotaia saldata[8].

Telaio degli aghi di un deviatoio

Nel caso di deviatoi destinati ad essere percorsi ad alta velocità il cuore è a punta mobile: esso, così come gli aghi, si sposta in modo da annullare lo spazio nocivo, che sarebbe altrimenti molto ampio e incompatibile con le esigenze di comfort e sicurezza, dato che le tangenti di questi deviatoi sono molto piccole[4][9]. Con il cuore del tipo a punta mobile, eliminandosi lo spazio nocivo, non è più necessario l'impiego delle controrotaie[10].

Telaio degli aghi[modifica | modifica wikitesto]

Il telaio degli aghi è la parte mobile del deviatoio; grazie al suo movimento avviene l'instradamento del veicolo sull'uno o sull'altro ramo di deviazione, garantendo la continuità meccanica delle rotaie. Le due rotaie che formano il telaio degli aghi sono quella esterna alla curva e quella del ramo di corretto tracciato rivolta verso la curva stessa. I due aghi vengono realizzati per assottigliamento delle due rotaie, in modo che queste possano giustapporsi perfettamente al profilo interno delle rotaie. La parte finale di ciascun ago va quindi a scomparire sotto il fungo della rotaia a cui esso si accoppia, che prende il nome di contrago[4].

I due aghi possono essere diversamente configurati:

  • telaio ad aghi legati: i due aghi sono rigidamente collegati da tiranti di accoppiamento, in modo tale che sia assicurato il loro movimento contemporaneo;
  • telaio ad aghi slegati: i due aghi hanno ciascuno il proprio tirante di manovra e possono, entro certi limiti, muoversi in maniera indipendente l'uno dall'altro.

In entrambi i casi, nelle due configurazioni (normale e rovescia), si ha sempre uno dei due aghi accosto e l'altro discosto[5].

Il movimento può avvenire o attraverso una rotazione attorno ad un perno verticale (aghi a cerniera) o per deformazione elastica dell'ago stesso (aghi elastici)[11]. Per facilitare il movimento degli aghi, questi appoggiano su appositi cuscinetti, denominati di scorrimento, che grazie alla loro superficie levigata e lubrificata, riducono gli attriti[7].

Controrotaie di un deviatoio

Controrotaie[modifica | modifica wikitesto]

Nel momento in cui la ruota del veicolo percorre lo spazio nocivo, questa perde il vincolo di guida. Per garantire che il veicolo venga comunque guidato si posizionano, a fianco alle due rotaie esterne, due controrotaie che hanno la funzione di trattenere il bordino sul suo lato interno. Viene assicurato così il passaggio delle ruote dal lato corretto della punta del cuore, senza che queste vengano a toccarla fisicamente[12].

La distanza tra rotaie e controrotaie è di 40-41 mm, con due inviti alle estremità che si portano ad una larghezza di 56-65 mm[5][7].

Azionamento[modifica | modifica wikitesto]

Il telaio degli aghi viene mosso tramite un leveraggio, che può essere a sua volta manovrato manualmente o tramite un motore contenuto in una cassa di manovra. Nei deviatoi più lunghi, destinati alle alte velocità, i punti di manovra possono essere più di uno.

Tipi di deviatoi[modifica | modifica wikitesto]

Serie di deviatoi inglesi doppi

I deviatoi possono presentarsi in diverse configurazioni: semplice, doppio, inglese e possono essere con cuore a punta fissa o mobile (questi ultimi per alta velocità)[13].

Esempio di deviatoio doppio
Deviatoio doppio[modifica | modifica wikitesto]

Un deviatoio doppio consiste di due deviatoi (uno destro e uno sinistro) che si susseguono a distanza ridotta, parzialmente compenetrati per risparmiare spazio: il cuore del primo deviatoio viene a trovarsi in corrispondenza del tallone del secondo deviatoio. Di fatto si vengono a realizzare tre cuori anziché due, di conseguenza la sua complessità costruttiva è maggiore rispetto a due deviatoi semplici posti in sequenza; anche la manutenzione si fa giocoforza più onerosa. Un deviatoio doppio si può chiamare destro o sinistro a seconda di quale sia la direzione del primo ramo deviato. La loro diffusione è limitata agli scali secondari o a particolari situazioni di scarsità di spazio; in particolare essi furono eliminati in tutte le linee attrezzate con l'alimentazione elettrica a corrente alternata trifase: già uno scambio semplice si presentava particolarmente complesso da realizzare dal punto di vista delle linee di contatto (che dovevano rimanere isolate l'una dall'altra), per cui si percorse la strada di non avere, in quelle linee, deviatoi di questo tipo[14].

Deviatoio triplo[modifica | modifica wikitesto]

Simile al doppio, è composto anch'esso da due deviatoi (destro e sinistro) compenetrati, ma in questo caso totalmente: gli aghi vengono a trovarsi alla stessa altezza e di conseguenza i due cuori. Nella pratica, i due cuori coincidono con i due aghi esterni, riferendosi alle curve. I deviatoi tripli, per via del ridotto ingombro, trovano applicazione nei depositi e sulle navi traghetto[Nota 1]. In tutti gli altri casi sono stati abbandonati, soprattutto a causa della loro scarsa robustezza[14].

Esempio di deviatoio triplo, installato su una nave traghetto FS (Scilla o Villa), ferma nell'invasatura della stazione di Messina Marittima.
Deviatoio inglese[modifica | modifica wikitesto]

Il deviatoio inglese, chiamato anche scambio-intersezione, è un dispositivo che permette sia l'intersezione tra due binari, sia il passaggio da un binario all'altro. Può classificarsi come semplice o doppio, a seconda che la comunicazione sia permessa provenendo da una sola direzione o da entrambe. Nel primo caso è presente solo una coppia di aghi, nel secondo caso due[4].

Il cuore ha la forma di un quadrilatero, con due angoli acuti (nella direzione parallela all'asse di simmetria tra i due binari) e due angoli ottusi (nella direzione perpendicolare a quest'ultimo). Per limitare l'estensione dello spazio nocivo in prossimità dei cuori la tangente deve essere almeno di 0,12[4].

L'applicazione del deviatoio inglese è utile per ridurre l'ingombro del dispositivo; per ottenere la stessa funzione altrimenti sarebbero necessari due deviatoi semplici in successione, che richiederebbero una lunghezza maggiore. I loro uso è abbondante nei piazzali di stazione, dove non sono ampi gli spazi a disposizione[13].

Esempio di deviatoio in curva
Deviatoio in curva[modifica | modifica wikitesto]

In casi particolari, i deviatoi possono collocarsi in corrispondenza di una curva: è curvo quindi sia il ramo deviato sia quello di corretto tracciato. Per come è costruito un deviatoio, tutti i suoi punti si trovano sullo stesso piano; di conseguenza, la sopraelevazione della curva sarà applicata anche agli altri punti, ramo deviato compreso. Le limitazioni di velocità alla quale è soggetto il ramo deviato sono diverse a seconda della mutua direzione dei due rami:

  • il ramo deviato curva dallo stesso lato del corretto tracciato: in questo caso la sopraelevazione per il ramo deviato sarà minore di quella necessaria per percorrere la curva a velocità piena, però la limitazione sarà meno restrittiva rispetto al caso piano
  • il ramo deviato curva dalla parte opposta a quella del corretto tracciato: in questo caso il ramo deviato avrà una soprelevazione negativa (ossia ci sarà una inclinazione verso l'esterno), e ciò implica un forte decremento della velocità per il ramo deviato. In Italia, la soprelevazione negativa può assumere il valore massimo di -72 mm.

Nella figura a fianco si ha un esempio del primo tipo di deviatoio in curva.

Deviatoio simmetrico[modifica | modifica wikitesto]

Un deviatoio simmetrico presenta entrambi i rami curvi, l'uno devia a sinistra e l'altro a destra. Si ottengono per modifica in officina di deviatoi retti, e ciò porta alla conseguenza che la velocità alla quale possono essere percorsi aumenta: il raggio del ramo deviato infatti raddoppia, e di conseguenza la velocità massima subisce un favorevole aumento (che non è lineare con l'aumento del raggio, ma dipende dalla sua radice quadrata)[13].

Tipo di azionamento[modifica | modifica wikitesto]

Deviatoi con azionamento manuale[modifica | modifica wikitesto]
Leva per l'azionamento manuale
Deviatoio ad azionamento 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. In gergo ferroviario, un congegno di questo tipo si definisce macaco: esso agevola gli sforzi fisici dei deviatori e mantiene pressato in posizione l'ago dello scambio, per evitare che esso si discosti al passaggio del convoglio. È questa una prima forma di fermascambiatura.

Gli scambi o deviatoi manuali sono solitamente percorribili da treni a velocità non superiori ai 30 km/h.

Collegato alla leva di azionamentoo è presente un indicatore di direzione: i più rudimentali erano costituiti, in Italia, da un disco con una freccia impressa (o altre indicazioni simili in altri paesi), il quale ruotava al passaggio da una configurazione all'altra, indicando al personale di macchina la direzione per la quale era orientato il deviatoio.

Leve per l'azionamento a filo di deviatoi e segnali ferroviari
Deviatoi con ritorno automatico[modifica | modifica wikitesto]

Nel seguito si vede come alcuni scambi abbiano la possibilità di essere tallonati. Questo fatto può venire sfruttato favorevolmente in situazioni nelle quali si abbia la necessità di non avere un manovratore addetto ad uno scambio (piazzali di manovra o punti di incrocio in linee secondarie a scarso traffico). Uno scambio a ritorno automatico è caratterizzato dall'assumere sempre la stessa configurazione (non importa quale) e dal ritornarvici automaticamente (per mezzo di molle elastiche) nel caso in cui venga tallonato. In un punto di incrocio impresenziato con 2 binari, ogni treno in ingresso verrà sempre deviato alla propria sinistra, in modo tale da instradare sui due binari i treni che vengano dalle due direzioni. All'atto dell'uscita i due treni talloneranno i due deviatoi, riprendendo la loro normale marcia in linea, e successivamente i deviatoi ritorneranno nella posizione iniziale per poter eseguire (in maniera automatica) una nuova manovra di incrocio[15].

Deviatoi con azionamento a filo[modifica | modifica wikitesto]

Questo tipo di deviatoio è azionato tramite un filo comandato a distanza da leve, azionate manualmente da deviatori. Generalmente venivano usati nelle stazioni ferroviarie, poiché la lunghezza del filo doveva essere limitata, e le leve erano dislocate nei pressi dell'ufficio movimento.

Deviatoi con azionamento elettromeccanico[modifica | modifica wikitesto]
Cassa di manovra di un deviatoio elettromeccanico presso la stazione di Pavia

I deviatoi con azionamento elettromeccanico furono introdotti per la prima volta in Francia tra il 1888 e il 1893, dapprima con azionamento a solenoide (come quello dei tram) e poi con un vero e proprio motore elettrico[9]. In Italia non comparvero prima del 1924, anno in cui venne realizzato a Sestri Levante il primo apparato centrale elettrico[9]. Il movimento avviene ad opera di una cassa di manovra elettrica in grado di trascinare gli aghi del deviatoio nelle due configurazioni possibili. Detta cassa è dotata di tiranti che in un deviatoio semplice (costituito da due aghi) sono quattro, dei quali due di manovra e due di controllo. Viceversa, nei deviatoi inglesi (costituiti da quattro aghi) si hanno due tiranti di manovra (in grado di trascinare i quattro aghi grazie ad un particolare bilanciere di unione) e quattro tiranti di controllo, per controllare la corretta posizione di ogni singolo ago indipendentemente.

La cassa di manovra è fissata al deviatoio mediante due zatteroni (perpendicolari al binario e ad esso connessi con viti) e da due zatterini trasversali, sui quali è imbullonata la cassa. La tiranteria è composta da una serie di aste cilindriche in acciaio e da una serie di collegamenti a snodo che, attraverso le cosiddette zampe, vengono fissate agli aghi, tra la prima e la seconda traversa a partire dalla punta del deviatoio. Dette zampe sono fissate con due viti cadauna e tra esse e gli aghi sono presenti gli spessori, ovvero lamierini di 1 mm di spessore che consentono la regolazione della manovra e dei controlli per garantire il rispetto delle norme di sicurezza[16].

Va precisato che le norme di sicurezza in uso nelle FS prevedono che l'ago accosto (quello che è a contatto con la rotaia) abbia un "agio" massimo rispetto al contrago di 2 mm e che la cassa perda il controllo di posizione dai 3 mm in poi. L'ago discosto deve invece essere lontano dal contrago di 150 mm. Queste norme evitano lo svio dei rotabili al transito.

Deviatoio ad azionamento oleodinamico, per velocità in deviata fino a 220 km/h

Le casse di manovra sono costituite da un motore a corrente continua a eccitazione serie alimentato a 144 Vcc in grado, attraverso riduttori meccanici e trasformatori di moto (da rotativo ad alternativo), di azionare i tiranti di manovra. Il motore è dotato di due distinti avvolgimenti, che lo fanno ruotare nei due versi: i due avvolgimenti sono alimentati da due distinti circuiti, che corrispondono alle due manovre che il deviatoio può compiere. Una volta raggiunta la posizione voluta (deviatoio normale o rovescio) interviene il dispositivo di fermascambiambiatura, contenuto nella cassa e in grado di bloccare i tiranti (e quindi gli aghi) nella posizione voluta. Nel contempo viene rilevata attraverso contatti elettrici, anch'essi contenuti nella cassa, la corretta posizione dei tiranti di controllo consentendo, attraverso un circuito alimentato a 48 Vcc, di verificare sia la posizione del deviatoio (normale o rovescio) che la corretta distanza tra aghi e contraghi. Il controllo viene affidato sia ai tiranti di controllo che a quelli di manovra, per garantire la sicurezza qualora uno di questi si guastasse. Questo permette l'apertura del segnale, a protezione dell'itinerario che il treno andrà ad impegnare e nel quale incontrerà il deviatoio stesso[17][16].

Nel caso il deviatoio venga percorso di punta interviene anche un elettromagnete che blocca meccanicamente la cassa di manovra[18].

Le casse in uso in FS sono molteplici e si caratterizzano per il tipo di armamento su cui andranno montate (casse L88, L90 per gli armamenti leggeri e P80, SE92, SO, MET per l'armamento 60) e per la velocità della linea (es. velocità max per P80=180 km/h, MET 250 km/h).

Manovra elettrica in traversa[modifica | modifica wikitesto]

Esistono anche casse di manovra in traversa (MET - Manovra Elettrica Traversa); tutte le parti meccaniche ed elettriche necessarie alla manovra del deviatoio sono contenute in una traversa cava in materiale metallico, evitando i lunghi tiranti di cui invece devono essere dotate le casse di manovra installate fuori dal deviatoio. In questo caso i tiranti sono costituiti da 4 semplici parallelepipedi verticali che fuoriescono dalla cassa e, attraverso le zampe, azionano e controllano gli aghi. Questo tipo di azionamento è nato per facilitare le operazioni di manutenzione del binario (per esempio la rincalzatura): con la cassa di manovra tradizionale è necessario smontare parzialmente la cassa stessa o procedere manualmente. Con la MET invece, il sistema di azionamento è perfettamente assimilabile ad una traversa tradizionale, e possono essere adoperati i normali macchinari di manutenzione, che consentono un aumento della produttività e una maggiore semplicità nelle operazioni manutentive[18].

Deviatoi con azionamento oleodinamico[modifica | modifica wikitesto]

I deviatoi ad azionamento oleodinamico sono caratterizzati da una serie di bracci espandibili, chiamati attuatori, 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 (per esempio posti di movimento particolarmente trafficati) 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[19].

In questo tipo di deviatoi gli aghi vengono mossi tramite le azioni esercitate dagli attuatori su più punti, il cui numero varia in funzione del modello; per esempio, i punti di manovra sono 4 nel deviatoio FS di tipo S.0.1. Gli attuatori hanno sia la funzione di azionare il deviatoio sia quella di garantire la sua fermascambiatura[19].

Sicurezza[modifica | modifica wikitesto]

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 (meccanici o elettrici) nella posizione voluta, denominati dispositivi di fermascambiatura, che ne impediscano il cambiamento mentre è in arrivo o in transito un qualunque convoglio ferroviario. Per entrambi i sistemi, la fermascambiatura può essere tallonabile o intallonabile: nel primo caso, al passaggio di un convoglio con il deviatoio in configurazione errata, non si ha il danneggiamento dell'apparato di sicurezza, cosa che avviene nella stessa situazione con il secondo caso[20].

Dispositivo di fermascambiatura a chiave
Dispositivo di fermascambiatura a chiave
Dispositivo di fermascambiatura
Dispositivo di fermascambiatura
Schema del dispositivo di fermascambiatura

Fermascambiatura a chiave[modifica | modifica wikitesto]

La fermascambiatura a chiave si attua per mezzo di una serratura applicata al contrago e collegata all'ago; se quest'ultimo è accostato la chiave può essere girata ed estratta dalla serratura, garantendo così il bloccaggio del deviatoio. Il possesso della chiave da parte del dirigente movimento (DM) è la garanzia che il deviatoio è configurato in una certa posizione e che esso è fermascambiato: non potrà essere mosso se non inserendo nuovamente la chiave nella serratura. In uno stesso piazzale ogni chiave deve essere numerata in modo differente, per garantire l'univocità della posizione dei deviatoi. Può accadere che un deviatoio (o un segnale di protezione) necessiti, per la sua movimentazione (o per il suo cambiamento di aspetto nel caso del segnale), l'inserimento di una chiave appartenente ad un altro deviatoio: si parla in questo caso di fermascambiatura a chiavi coniugate: questo è un ulteriore vincolo di sicurezza, una cui applicazione tipica può essere quella di due deviatoio appartenenti ad una comunicazione[21].

Per semplificare al DM il controllo della posizione degli scambi mediante il ritiro delle rispettive chiavi, venne in un primo momento introdotto il cosiddetto prospetto ritiro chiavi; esso è un piano schematico della stazione nel quale sono riportate le chiavi da ritirare (cioè che il DM deve possedere) per formare ogni singolo itinerario. La sicurezza dell'operazione è affidata solamente all'operazione di controllo svolta dal DM, e può essere suscettibile di errori (umanamente comprensibili ma contrari alla sicurezza)[22].

Per raggiungere un livello di sicurezza superiore fu introdotta nell'ufficio movimento una serratura centrale, un apparato in grado di controllare meccanicamente la congruenza fra l'itinerario creato e le chiavi in possesso al DM, e prevenire così errori umani dovuti all'errata valutazione del ritiro delle chiavi[23].

Nel caso i deviatoi siano molto distanti dall'ufficio movimento, è possibile disporre di un dispositivo denominato trasmetti-chiave presente nei pressi del deviatoio: le chiavi, anziché essere portate sino all'ufficio movimento vengono inserite nel dispositivo e l'informazione relativa alla fermascambiatura viene trasmessa elettricamente all'apparato centrale di sicurezza, come se la chiave fosse stata inserita nell'apparato stesso. Si evita in questa maniera al DM il tragitto tra il deviatoio e l'UM, riducendo la durata temporale per la formazione di un itinerario[23].

Dispositivo di fermascambiatura elettrico, applicato ad un deviatoio a manovra manuale
Dispositivo di fermascambiatura elettrico, applicato ad un deviatoio a manovra manuale

Fermascambiatura elettrica[modifica | modifica wikitesto]

La sicurezza della fermascambiatura è realizzata per mezzo di un collegamento elettrico di posizione, con elettromagneti di bloccaggio, la cui effettiva disposizione permette il consenso all'azionamento a via libera dei segnali collegati solo se lo scambio è assicurato fermamente nella posizione voluta[20]. Per garantire che il contatto ago-contrago avvenga con una determinata pressione (detta puntata), anche nella manovra a mano (in cui la puntata veniva assicurata dal contrappeso posto sulla leva) si è presto realizzata la cosiddetta tiranteria a ganci. Il tirante di ciascun ago è provvisto di un gancio che può ruotare e infilarsi sotto la rotaia (di contrago), in maniera da agganciarla e tenere saldamente premuto l'ago contro il rispettivo contrago[24].

Questo accorgimento impedisce che, sotto le azioni di un rotabile in transito o per l'elasticità stessa degli aghi (nel caso in cui un deviatoio sia costitutito da aghi elastici), vi siano spostamenti degli aghi tali da compromettere il passaggio in sicurezza e lungo il percorso voluto del treno.


Tallonamento[modifica | modifica wikitesto]

Quando uno scambio è preso di punta, e a patto che uno dei due aghi sia a perfetto contatto con il rispettivo contrago, non ci sono problemi di sorta riguardo alla posizione assunta dal telaio degli aghi. Il treno prenderà l'una o l'altra direzione, a seconda dell'orientamento del deviatoio. Quando invece uno scambio è preso di calcio, questo deve essere correttamente configurato per permettere ad un convoglio di impegnarlo nella giusta direzione. Se ciò non avviene, cioè se il convoglio imbocca lo scambio dal ramo per il quale non è al momento configurato, si parla di tallonamento[25]. Il primo asse del convoglio che vi transita forzerà il telaio degli aghi a spostarsi in modo da permettere il corretto passaggio. In particolare: l'ago accosto verrà discostato dal bordino della ruota che sta andando ad incunearsi tra ago e contrago, mentre l'ago discosto verrà spinto ad accostarsi dal bordino dell'altra ruota[24]. Si definiscono:

  • deviatoi tallonabili: quelli che permettono che la manovra di tallonamento avvenga senza danni (possono essere privi di fermascambiatura o con fermascambiatura tallonabile, permanente o a comando elettrico[20]);
  • deviatoi intallonabili: la manovra di tallonamento provoca il danneggiamento del deviatoio stesso, con eventuale pericolo di svio del rotabile.
    Scaldiglie in azione su un deviatoio
    Scaldiglie in azione su un deviatoio

I deviatoi tallonabili sono destinati ad essere percorsi a velocità inferiore o uguale a 30 km/h, mentre per velocità superiori è richiesto che questi siano intallonabili, per garantire una sicurezza maggiore[24][11].

Infatti, alte velocità provocano delle vibrazioni nella struttura dello scambio che possono portare allo scostamento oltre tolleranza dell'ago accosto: per un rotabile che percorra di punta il deviatoio si materializza il rischio che le ruote percorrano le due rotaie esterne, con l'inevitabile conseguenza dello svio per abbracciamento degli aghi[9]. I deviatoi impiegati in ambito tranviario invece sono di norma tutti tallonabili[26]. Durante una manovra di tallonamento è necessario che il convoglio percorra interamente il deviatoio prima di poter procedere al suo azionamento; inoltre il rotabile non deve effettuare inversione di marcia prima di aver oltrepassato per intero lo scambio stesso[11].

In caso di gelo[modifica | modifica wikitesto]

Quando sia previsto che un deviatoio operi in condizioni di gelo e neve, esso viene dotato di un apparato riscaldante, denominato scaldiglia. Detto apparato ha il compito di mantenere sugli organi mobili una temperatura tale per cui non si formi ghiaccio, che potrebbe impedire il corretto movimento del telaio degli aghi, con conseguenze deleterie sulla circolazione e sulla sicurezza[11].

Traversa limite di stazionamento

Limite di ingombro[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Traversa limite di stazionamento.

In presenza di ogni deviatoio, da lato del calcio, è presente un segnale che ha il compito di segnalare il punto oltre un rotabile in stazionamento su uno dei due rami va a occupare la sagoma limite dell'altro ramo. Nelle operazioni di manovra o di circolazione, un treno proveniente dal calcio deve fermarsi entro questo segnale per evitare di invadere la sagoma limite dell'altro ramo. Il segnale può assumere le fattezze di un picchetto, oppure di una traversa[27].

Deviatoi in ambito tranviario[modifica | modifica wikitesto]

Nelle infrastrutture tranviarie i deviatoi hanno peculiarità proprie di questo modo di trasporto. La manovra avviene per azione diretta del manovratore dal veicolo in approccio allo scambio, e non tramite apparati ad opera di chi gestisce la circolazione (come avviene invece in ambito ferroviario). Gli aghi sono anche chiamati lingue, ed i deviatoi sono tutti tallonabili[26].

Indicatore di direzione di un deviatoio tranviario

Azionamento[modifica | modifica wikitesto]

Deviatoio tranviario a manovra elettrica

Come per i deviatoi di tipo ferroviario, i deviatoi tranviari si distinguono per il tipo di azionamento[26].

Azionamento manuale[modifica | modifica wikitesto]

Vengono azionati manualmente dal manovratore, che deve pertanto scendere dal tram. Per il movimento egli si avvale di una leva, chiamata ferro da scambio. La manovra manuale può essere impiegata anche sugli scambi manovrati elettricamente, qualora la manovra elettrica non sia avvenuta in maniera corretta[28][26].

Azionamento a impulso di corrente[modifica | modifica wikitesto]

Sono manovrati elettricamente, su comando del manovratore. Il deviatoio è dotato di un motore elettrico, inserito in un circuito del quale fa parte anche la linea di contatto. Nelle antecedenze dello scambio è presente un breve tratto di linea collegato elettricamente al motore; dando trazione in quel tratto, la corrente circolante provoca il movimento dello scambio da una configurazione all'altra, mentre togliendo la trazione lo scambio resta nella posizione in cui si trova. La corrente deve essere sufficientemente elevata per azionare il motore elettrico, ma non eccessivamente per non bruciarlo; nei tram più datati questa operazione si basa sulla perizia del manovratore, mentre nei tram più recenti un apposito apparato regola automaticamente la corrente sul valore adeguato (70 A)[28].

Azionamento a radio-frequenze[modifica | modifica wikitesto]

Per rendere più sicuro ed affidabile il sistema di azionamento elettrico dei deviatoi tranviari, si è sviluppato un sistema semi-automatico ad onde radio. Il comando di deviazione, dato dal manovratore, viene trasmesso dal veicolo ad un'antenna posizionata tra i binari e collegata col motore di azionamento del deviatoio. Sia per i deviatoi ad impulso di corrente che per quelli a radio-frequenze, un indicatore luminoso posto in antecedenza allo scambio stesso comunica al manovratore l'attuale configurazione e l'eventuale avvenuta manovra[28].

Deviatoi particolari[modifica | modifica wikitesto]

Deviatoi a molla[modifica | modifica wikitesto]

Sono l'equivalente degli scambi a ritorno elastico, vengono usati nei capolinea di ribattuta per le reti che impieghino mezzi bidirezionali. Impiegando questa tipologia di deviatoio non è necessario l'intervento del manovratore, in quanto lo scambio viene preso di punta e quindi tallonato, o viceversa[26].

Deviatoi a pettine[modifica | modifica wikitesto]

Nei depositi sono impiegati dei deviatoi particolari, definiti a pettine; essi presentano solo un ago, quello esterno alla curva, risparmiando quindi lo spazio interno. Per questa caratteristica essi devono essere percorsi a velocità ridotte. Questo permette una disposizione in serie di molti deviatoi e quindi un accesso compatto a molti binari paralleli, configurazione tipica dei depositi[26].

Classificazione dei deviatoi per geometria[modifica | modifica wikitesto]

In linea generale i deviatoi vengono classificati in base al loro angolo di deviazione e al raggio del ramo deviato. Questi sono i parametri che ne influenzano le dimensioni e le caratteristiche funzionali, ossia la velocità alla quale possono essere percorsi.

Italia[modifica | modifica wikitesto]

Rotaia Raggio

[m]

Tg Cuore Lunghezza

[m]

Velocità

[km/h]

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 25,08 30
S 60 UNI 250 0,12 Curvo 29,84 30
S 60 UNI 400 0,074 Retto 39,08 60
S 60 UNI 400 0,094 Curvo 38,02 60
S 60 UNI 1 200 0,040 Retto 73,67 100
S 60 UNI 1 200 0,055 Curvo 69,00 100
S 60 UNI 3 000 0,034 Curvo 109,83 160
S 60 UNI 3 000 0,022 Retto 132,00 160
S 60 UNI 6 000 0,015 Retto 180,00 220

Nelle ferrovie italiane, un deviatoio viene identificato univocamente attraverso tre parametri: il tipo di armamento, il raggio di curvatura R del ramo deviato e la tangente dell'angolo α formato dagli assi dei due rami, 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[13].

Schema filare di un deviatoio

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. Il valore 400 corrisponde al raggio di curvatura del ramo deviato, mentre 0.094 è la tangente dell'angolo α. I deviatoi più comuni in uso nella rete FS sono riportati nella tabella a lato[13].

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 0,6 m/s². Fanno eccezione le deviate da 400 metri di raggio, dove l'accelerazione laterale raggiunge quasi il valore di 0,7 m/s²[11]. 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 (circa 5 volte tanto), mentre i limiti esistenti sono fissati essenzialmente per il comfort dei passeggeri[11][29].

Gran Bretagna[modifica | modifica wikitesto]

Nel Regno Unito i deviatoi vengono classificati con una lettera ed un numero: la lettera si riferisce al raggio del ramo deviato, mentre il numero indica la tangente, espressa in lunghezza del deviatoio rispetto ad una deviazione unitaria (per esempio: 7 indica una tangente di 1/7, ossia una divergenza di 1 metro che si sviluppa su 7 metri di lunghezza).

Classificazione Tangente Velocità

[km/h]

#10 1/10 24
#15 1/15 48
#20 1/20 64
#26.5 1/53 97
#32.7 1/327 130

Stati Uniti[modifica | modifica wikitesto]

Negli Stati Uniti d'America i deviatoi sono identificati con un numero, che rappresenta semplicemente l'angolo di deviazione. Sulla base di ciò, si determina univocamente il raggio del ramo deviato e quindi la velocità massima alla quale possono essere percorsi[30].

Raggio

[m]

Tg Cuore Velocità

[km/h]

190 1/7,5 Curvo 40
190 1/9 Retto 40
300 1/9 Curvo 50
500 1/12 Curvo 60
500 1/14 Retto 60
760 1/14 Curvo 80
1200 1/18,5 Curvo 100
2500 1/26,5 Curvo 130


Germania[modifica | modifica wikitesto]

In Germania la classificazione è pressoché identica a quella italiana. Un esempio può essere EW 60-190-1:9, dove vengono indicati, nell'ordine:

  • tipo di deviatoio (semplice, doppio, simmetrico, ...)
  • tipo di armamento
  • raggio del ramo deviato (espresso in metri)
  • tangente (espresso come rapporto)


Russia[modifica | modifica wikitesto]

In Russia la classificazione è ancora secondo la tangente, e si indica con il semplice rapporto di deviazione (per esempio 1/6). Anche in questo caso la tangente impone raggio di deviata e velocità di uscita.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ La denominazione di deviatoio "triplo", presente nella bibliografia in lingua italiana, fu contestata dallo storico delle ferrovie ingegner Erminio Mascherpa, che in una sua nota anonima sostenne essere più corretta quella di deviatoio "doppio simmetrico" Cf Scambi, op. cit., pp. 24-27.

Riferimenti[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Ministero delle Comunicazioni. Ferrovie dello Stato, Istruzione, op. cit., art. 1, comma 1
  2. ^ Azimonti, Scambio, op. cit., p. 1005
  3. ^ Corini, op. cit., p. 165
  4. ^ a b c d e f g h Serra, op. cit., p. 50-53
  5. ^ a b c d Mayer, op. cit., p. 216-223
  6. ^ Guida, Milizia, op. cit., p. 346
  7. ^ a b c Agostinacchio, Ciampa, Olita, op. cit., p. 637-657
  8. ^ BNSF, op. cit., p. A1-15
  9. ^ a b c d Merlo, op. cit., p. 22-26
  10. ^ Curia, op. cit., p. 20-30
  11. ^ a b c d e f Policicchio, op. cit., p. 100
  12. ^ Guida, Milizia, op. cit., p. 90
  13. ^ a b c d e Mayer, op. cit., p. 228-239
  14. ^ a b Scambi, op. cit., pp. 24-27
  15. ^ Mayer, op. cit., p. 732-733
  16. ^ a b Guida, Milizia, op. cit., p. 57
  17. ^ Mayer, op. cit., p. 734-735
  18. ^ a b Mayer, op. cit., p. 741
  19. ^ a b Guida, Milizia, op. cit., pp. 339
  20. ^ a b c Mayer, op. cit., p. 729-731
  21. ^ Mayer, op. cit., p. 725-727
  22. ^ Maja, op. cit., p. 68
  23. ^ a b Mayer, op. cit., p. 728
  24. ^ a b c Mayer, op. cit., p. 223-225
  25. ^ Genovesi, op. cit., p. 44-46
  26. ^ a b c d e f Scambi ferroviari su tramditorino.it
  27. ^ Mayer, Impianti, op. cit., pp. 204-208
  28. ^ a b c Viganò, op. cit., p. 26-29
  29. ^ Deviatoi su segnalifs.it. URL consultato l'11-04-2014.
  30. ^ Carnegie, op. cit., p. 16-18

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Fonti a stampa[modifica | modifica wikitesto]

  • Ministero delle Comunicazioni. Ferrovie dello Stato, Istruzione per il servizio dei deviatori, Firenze, Stabilimento Pisa e Lampronti, 1922
  • Ministero dei Trasporti. Ferrovie dello Stato, Veicoli ed impianti, Pisa, Tip. editrice Giardini, 1963

Letteratura tecnica[modifica | modifica wikitesto]

  • Felice Corini, Costruzione ed esercizio delle ferrovie, 2a ed., vol. 2. Impianti, Torino, UTET, 1930, pp. 124-160
  • Felice Corini, Scienza e tecnica delle costruzioni stradali e ferroviarie. Tracciato, corpo stradale, sovrastruttura, gallerie, 2a ed., vol. 1. Del progetto, Milano, Hoepli, 1947, pp. 765-797
  • Felice Corini, Costruzione ed esercizio delle ferrovie, 3a ed., vol. 1. Tecnica ed economia dei trasporti ferroviari, tomo 2. Impianti fissi delle ferrovie ed impianti di segnalamento, Torino, UTET, 1950, pp. 477-530
  • Lucio Mayer, Impianti ferroviari. Tecnica ed esercizio, Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 1970, pp. 97-118
  • Lucio Mayer, Impianti ferroviari. Tecnica ed esercizio, 2a ed., Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 1986, pp. 147-171
  • Giuseppe Tesoriere, Strade ferrovie aeroporti, vol. 2, Le opere in terra, le sovrastrutture, gli impianti, 5a ed., Torino, UTET, 1991, ISBN 88-02-04541-0, pp. 447-455
  • José-Manuel García Díaz-de-Villegas, Miguel Rodríguez Bugarín, Desvíos ferroviarios, Santander, INCAN, 1995, ISBN 84-605-4337-4
  • Lucio Mayer, Impianti ferroviari. Tecnica ed esercizio, 3a ed. a cura di Pier Luigi Guida ed Eugenio Milizia, Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 2003
  • E. J. Carnegie, Swanton Pacific Railroad, Track Manual, Davenport, 2003
  • Pier Luigi Guida, Eugenio Milizia, Dizionario ferroviario. Movimento, Circolazione, Impianti di Segnalamento e Sicurezza, 2a ed., Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 2004
  • Michele Agostinacchio, Donato Ciampa, Saverio Olita, Strade ferrovie aeroporti. La progettazione geometrica in sicurezza, Roma, EPC Libri, 2005, ISBN 88-8184-356-0, pp. 637-657
  • Franco Policicchio, Lineamenti di infrastrutture ferroviarie, Firenze, Firenze University Press, 2007
  • Burlington Northern and Santa Fe Railway, Design guideline for industrial track projects, Kansas City, 2011
  • Marcello Serra, Il deviatoio ferroviario, in La tecnica professionale, n.s. 20 (2013), n. 6, pp. 50-53
  • Paolo Genovesi, Tallonamento deviatoio, in La tecnica professionale, n.s. 20 (2013), n. 11, pp. 44-46
  • Roberto Maja, Circolazione ferroviaria, dispensa del corso di Esercizio Ferroviario, Politecnico di Milano, 2013
  • Luigi Curia, L'evoluzione degli scambi con cuore a punta fissa. Sulla rete ferroviaria italiana, in La tecnica professionale, n.s. 21 (2014), n. 2, pp. 20-30

Storiografia e complementi[modifica | modifica wikitesto]

  • C. Saviotti, Ferrovie, in Enciclopedia delle arti ed industrie, compilata colla direzione dell'ingegnere m.se Raffaele Pareto e del cav. ingegnere Giovanni Sacheri, Torino, UTET, 1882, vol. 3°, pp. 487-492
  • Carlo Isnardo Azimonti, Scambio, in Enciclopedia italiana di scienze lettere e arti, vol. 30. Romania-Scap, Roma, Istituto della Enciclopedia italiana, 1936, pp. 1005-1007
  • Giovanni Robert, Scambio, in Enciclopedia italiana di scienze lettere e arti, Appendice II. 1938-1948, vol. I-Z, Roma, Istituto della Enciclopedia italiana, 1948, p. 795
  • Scambi doppi e "tripli", in I treni oggi, 8 (1987). n. 77, pp. 24-27
  • Pietro Merlo, Il comando degli scambi, in I treni, 13 (1992). n. 126, pp. 22-26
  • Sergio Viganò, Un sistema semplice e comodo per gli scambi dei tram, in I treni, 21 (2000). n. 219, pp. 26-29

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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