LA LOCOMOTIVA

LA LOCOMOTIVA

LA LOCOMOTIVA


Locomotiva Veicolo automotore atto a trainare o spingere vagoni sui binari di una ferrovia. La locomotiva differisce da altri veicoli ferroviari automotori in quanto viene utilizzata solo come unità motrice e non è progettata per il trasporto di passeggeri o di merci.

La prima locomotiva efficiente venne costruita in Inghilterra nel 1804 dall’ingegnere e inventore Richard Trevithick. Era dotata di quattro ruote motrici lisce (non dentate), che poggiavano su rotaie metalliche anch’esse lisce (prive di cremagliera). Il motore era costituito da una macchina a vapore, azionato dalla forza del vapore prodotto dall’acqua riscaldata in una caldaia a carbone; un sistema di meccanismi a biella trasformava il moto alternativo del motore nel moto rotatorio delle ruote. Il tutto era progettato in modo che il vapore esausto venisse scaricato nel fumaiolo della caldaia, in modo da ottenere un tiraggio forzato per il fuoco. Il sistema venne impiegato su tutti i successivi modelli di locomotiva a vapore. In generale, l’acqua e il combustibile (carbone o nafta) venivano trasportati in un apposito vagone solidale alla locomotiva, chiamato tender. Il vapore prodotto raggiungeva pressioni comprese tra i 12 e i 16 bar e raggiungeva temperature dell’ordine dei 300 °C. I diversi tipi di locomotive a vapore venivano generalmente classificati in base al numero e alla disposizione delle ruote. Per identificarne un modello si indicava il numero di ruote del carrello anteriore, il numero di ruote motrici e il numero di ruote del carrello posteriore. Ad esempio, una locomotiva 2-4-0 aveva un carrello anteriore a due ruote, quattro ruote motrici e nessun carrello posteriore.

Dopo la riuscita degli esperimenti effettuati con la locomotiva di Trevithick, in Gran Bretagna ne vennero costruite alcune destinate all’uso nelle miniere. Solo nel 1829 fu realizzata la prima locomotiva per il trasporto di merci e passeggeri. In quell’anno la locomotiva Rocket, progettata da George Stephenson, vinse una gara indetta dalla Liverpool and Manchester Railway (ferrovia di Liverpool e Manchester) trainando un carico tre volte superiore al proprio peso a una velocità di 20 km/h, e una carrozza carica di passeggeri a 39 km/h. Queste prestazioni stimolarono la costruzione di altre locomotive e l’estensione delle linee ferroviarie.

Sempre nel 1829 venne sperimentata a Honesdale, in Pennsylvania (USA), la prima locomotiva americana operativa. Si chiamava Stourbridge Lion ed era stata costruita in Inghilterra per la Delaware and Hudson Canal Company. Nel 1830 divennero operative le prime locomotive costruite negli Stati Uniti: la Best Friend per la South Carolina Canal and Railroad Company, e la Peter Cooper, conosciuta anche come Tom Thumb, per la Baltimore and Ohio Railroad Company. Quest’ultima superò le prestazioni della Rocket.

Successivamente, sia in Gran Bretagna che negli Stati Uniti, vennero apportati diversi miglioramenti meccanici. Nel 1831 il carrello girevole sostituì il carrello fisso; nel 1836 venne introdotto l’accoppiamento esterno delle coppie di ruote motrici e nel 1837 vennero applicati dei contrappesi alle ruote motrici per regolarizzare l’azione del motore. La prima locomotiva con sei ruote motrici e un carrello anteriore a quattro ruote, detta anche “a dieci ruote”, apparve nel 1847. Nel 1863 entrarono in uso le locomotive con sei ruote motrici e un carrello anteriore a due ruote, mentre nel 1867 venne costruita la prima locomotiva con otto ruote motrici accoppiate e un carrello anteriore a due ruote.

Le locomotive a vapore vennero estesamente impiegate fino al 1940 circa. In seguito la costruzione di questo tipo di automotrici venne sospesa e i veicoli esistenti furono gradualmente ritirati. Oggi si trovano solo in alcuni paesi in via di sviluppo. Il principale svantaggio di questo tipo di locomotive era rappresentato dal basso rendimento; inoltre il fumo costituiva un disagio per i macchinisti e per i passeggeri e poneva problemi di visibilità, soprattutto nelle gallerie.

Nel corso del XX secolo sono stati messi a punto altri tipi di locomotiva, più potenti ed efficienti di quella a vapore, che sfruttano l’energia elettrica o quella fornita da motori diesel. Nella locomotiva elettrica, detta locomotore, l’energia viene prelevata

da una linea elettrica aerea o da una terza rotaia parallela al binario (quest’ultimo caso è tipico delle linee metropolitane). A seconda delle caratteristiche della corrente utilizzata per l’alimentazione del motore elettrico si distinguono locomotive a corrente continua (usata prevalentemente per tram e linee metropolitane) o a corrente alternata monofase; quelle a corrente alternata trifase sono state ormai completamente abbandonate. Per variare la velocità di un locomotore a corrente continua si agisce su una resistenza elettrica variabile; nel caso dei locomotori a corrente alternata, le variazioni di velocità si ottengono mediante regolazioni della tensione di alimentazione del motore.Le locomotive dei treni ad alta velocità (AV) sono locomotive elettriche; dotate di un profilo aerodinamico e utilizzate in coppia, una in testa e una in coda al treno, permettono di raggiungere velocità dell’ordine dei 300 km/h.

Nella locomotiva diesel, l’energia fornita dal motore a combustione interna a ciclo diesel viene trasmessa alle ruote con diversi tipi di meccanismi: a seconda che si tratti di sistemi meccanici, idraulici o elettrici, si parla dunque di locomotiva diesel-meccanica, diesel-idraulica o diesel-elettrica. Nelle prime il sistema di trasmissione è costituito da un complesso sistema di ingranaggi a frizione; nelle seconde da combinazioni di convertitori e giunti idraulici; nelle ultime, un generatore elettrico alimentato dal motore diesel genera la corrente che fluisce nei motori elettrici di trazione. Tra le tre, le più utilizzate per il comune trasporto merci e passeggeri sono le locomotive diesel-elettriche.

Le locomotive recenti impiegano turbocompressori perfezionati associati a motori sempre più potenti ed efficienti. I sistemi di comando sono basati su dispositivi elettronici a stato solido: i microprocessori di bordo controllano la velocità della macchina, l’iniezione del carburante e l’eccitazione dell’alternatore; sono inoltre connessi ad avanzati sistemi di controllo capaci di rilevare eventuali slittamenti delle ruote motrici, che permettono una più rapida rettifica e una migliore aderenza ai binari. Un’ulteriore funzione dei microprocessori è quella di monitorare le prestazioni di tutti i sistemi della locomotiva, migliorandone l’affidabilità e semplificando la soluzione dei problemi. Un’importante innovazione è stata l’introduzione della trazione con motori a corrente alternata trifase a tensione e frequenza variabili al posto dei motori in serie a corrente continua, che ha permesso di ridurre i pesi e migliorare l’aderenza delle ruote.

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