SCAMBIO
SCAMBIO
. Tecnologia. - Si chiama scambio o deviatoio l'apparecchiatura che congiunge tra loro due o più binarî, per modo che il materiale mobile possa passare dall'uno all'altro di essi. Le comunicazioni stabilite dagli scambî fra diversi binarî sono le più comuni. Occorre peraltro avvertire che tali comunicazioni si possono avere anche per mezzo delle piattaforme girevoli e dei carrelli trasbordatori. Lo scambio è detto semplice se impegna due binarî; doppio se ne impegna tre (lo scambio doppio si dice anche triplo, specialmente se, secondo una forma ora abbandonata, ha le due coppie di aghi, dei quali si parlerà più innanzi, sovrapposte); inglese se serve, con speciale disposizione, a congiungere due binarî che s'intersecano. Si dice poi comunicazione semplice o doppia l'insieme di due o rispettivamente di quattro scambî che congiungono fra loro due binarî paralleli. Nello stesso ordine questi varî scambî sono stati rappresentati in modo schematico, e cioè servendosi dei soli assi dei binarî, nella fig. 1.
Gli scambî sono generalmente impiantati nelle stazioni e costituiscono dei punti singolari della via ferrata. Il tipo semplice di scambio è rappresentato schematicamente con le sole linee assiali delle rotaie e delle traverse nella fig. 2. Per comprendere la sua costituzione particolareggiata e il suo funzionamento è necessario avvertire che in esso si distinguono due parti essenziali e cioè il cambiamento e l'incrociamento (vedi figg. 3 e 4).
Il cambiamento è quella parte dell'apparecchio, che, come indica la parola, è destinata a far cambiare al materiale mobile la via che percorre. Il cambiamento è costituito da due barre mobili speciali o da due rotaie, assottigliate a una delle loro estremità per modo da poter nascondere la loro punta sotto il fungo della rotaia contigua. Dette barre o rotaie così lavorate, sono collegate fra loro da tiranti, e costituiscono un'intelaiatura, che si interpone fra due rotaie laterali. Per mezzo poi di una leva di manovra, l'una o l'altra delle rotaie di detta intelaiatura, viene ad aderire contro la rispettiva rotaia laterale, procurando in tal modo la graduale deviazione delle ruote dei veicoli che si impegnano nel cambiamento.
Le barre speciali o rotaie assottigliate in punta si chiamano aghi, mentre le rotaie laterali, contro le quali si appoggia or l'uno or l'altro degli aghi, si chiamano contraghi. Gli aghi nel loro movimento trasversale per avvicinarsi con la loro punta ai rispettivi contraghi, girano attorno a un punto corrispondente alla loro estremità opposta, la quale è fissata sopra un cuscinetto o piastra speciale detta di cerniera o di articolazione. La fig. 3 rappresenta le rotaie del cambiamento disposto per la deviazione a destra.
I contraghi sono formati da rotaie di sezione normale lavorate e si trovano in continuazione del binario che precede il cambiamento. I contraghi alla loro estremità vicina alle punte degli aghi, ossia alla giunzione che precede gli aghi, mantengono fra loro la larghezza normale del binario, ma da detta giunzione tale larghezza aumenta per modo da raggiungere all'estremità opposta dei contraghi la larghezza necessaria per far luogo all'inserzione del telaio degli aghi. Tali estremità dei contraghi rimangono di fronte a quelle degli aghi nel loro punto di rotazione e poggiano entrambe sullo stesso cuscinetto di cerniera anzidetto.
Siccome, allorquando un veicolo transita sopra il cambiamento, una fila di ruote passa sopra l'ago, mentre l'altra fila opposta di ruote passa sul contrago, è necessario che nel punto di articolazione o di cerniera esista fra l'ago e il contrago l'intervallo occorrente per lasciar passare il bordino della ruota. Tale intervallo si suole generalmente stabilire in 6 centimetri per il binario a scartamento ordinario.
L'intervallo libero per il passaggio degli orli dei cerchioni fra la punta dell'ago ed il contrago è stabilito in 12 centimetri.
Oltrepassato il cambiamento di via e procedendo per il binario deviato, la rotaia esterna della curva di deviazione interseca la rotaia opposta del binario primitivo ed è in questo punto che avviene l'incrociamento.
L'incrociamento delle due rotaie forma una punta o angolo, di cui ciascun lato viene percorso o da veicoli transitanti sul binario deviato o da quelli percorrenti l'altro binario che è il principale; e affinchè i bordini dei cerchioni possano liberamente circolare sull'uno o sull'altro lato della punta predetta, è necessario che le rotaie incrociantisi provenienti dal cambiamento, lascino un intervallo per il libero passaggio dei bordini.
Per conseguire il detto intervallo, invece di tagliare le rotaie, si usa piegarle nel punto preciso ove il loro avvicinamento è giunto a 4 centimetri e da questo punto si mantengono parallele al lato contiguo della punta, conservando l'intervallo di 4 centimetri (fig.4). Le rotaie così piegate vengono, per la loro forma, denominate zampe di lepre. Alle loro estremità, oltrepassata la punta, le zampe di lepre si aprono secondo una curva la quale dà luogo ad una imboccatura della larghezza di 9 centimetri, la quale è richiesta dalla condizione di lasciar libera l'entrata ai veicoli provenienti dalla parte opposta al cambiamento. L'insieme delle zampe di lepre e della punta tra esse interposta, si denomina, per la sua figura, cuore del deviatoio. Esaminando la fig. 4 si vede che la punta materiale è alquanto distante dall'intersezione o punta matematica formata dai prolungamenti dei lati dell'angolo e che il punto di piegatura delle zampe di lepre ne è ancora più distante. L'intervallo che passa fra la piegatura anzidetta e la punta materiale del cuore si chiama l'intervallo nocivo il quale è tanto più lungo, quanto più acuto è l'angolo del cuore.
Allorquando i cerchioni delle ruote passano in quest'intervallo, appoggiano sulla zampa di lepre per abbandonarla poi al momento in cui cominciano ad appoggiare sulla punta reale del cuore. Durante tale passaggio, essendo assolutamente necessario assicurarsi che il bordino del cerchione si avvii nell'intervallo fra le zampe di lepre e il lato della punta adiacente, vengono collocate lungo le rotaie che stanno dirimpetto al cuore, due controrotaie (una per ogni rotaia), le quali, tenendo in guida uno dei cerchioni dello stesso asse, costringono il cerchione opposto ad avviarsi ed a transitare per l'intervallo corrispondente, senza urtare minimamente la punta materiale del cuore. L'intervallo fra rotaia e controrotaia di fronte al cuore deve essere di 4 centimetri e perché poi al passaggio sugl'incrociamenti non avvenga nei veicoli alcun movimento serpeggiante, la larghezza della via viene stabilita un centimetro più ristretta di quella normale dei rettifili e delle curve di grande raggio.
La larghezza dei binarî al cambiamento viene raccordata con la minor larghezza all'incrociamento nello sviluppo che passa fra l'articolazione degli aghi e il telaio dell'incrociamento.
L'incrociamento caratterizza normalmente lo scambio, perché il valore della tangente dell'angolo del cuore ne definisce il tipo. Ordinariamente gli scambî destinati ad essere percorsi in velocità hanno valori di tangente di 0,10 (angolo con apertura di 10 centimetri per metro); tali valori possono anche essere 0,12; 0,15; 0,18 ed eccezionalmente 0,25.
Il meccanismo così descritto per il tipo più semplice di scambio è la base per lo studio e la composizione di tutti gli altri tipi.
La manovra dello scambio che si è supposta fatta in luogo, per mezzo della leva di manovra indicata in fig. 3, può naturalmente avvenire anche a distanza. È questo anzi il caso più generale in tutti gl'impianti di stazioni di qualche importanza, che hanno sempre molti scambî. Occorrono allora speciali trasmissioni meccaniche, idrodinamiche o elettriche per trasmettere la manovra dalla località centrale (cabina centrale di manovra) alla località dello scambio. Occorre altresì aggiungere due altri apparecchi, e cioè il fermascambio, per assicurare esattamente le due posizioni estreme dello scambio in corrispondenza alle due vie, e il pedale per impedire automaticamente che la manovra dello scambio da lontano, talora nemmeno visibile, possa avvenire mentre su esso transita un veicolo o un treno. In tali impianti centrali è evidente poi che la manovra dello scambio dovrà essere collegata meccanicamente, secondo dati piani, con la manovra dei segnali per le diverse vie.
Una considerevole diffusione hanno assunto per le tramvie urbane gli scambî automatici, nei quali la manovra degli aghi risulta effettuata, anziché da una cabina centrale come nelle stazioni ferroviarie, dalle stesse vetture in movimento. L'adozione di questi scambî si è imposta di recente nelle arterie centrali cittadine allo scopo di potere accrescere la velocità commerciale e la frequenza delle vetture, e anche per l'opportunità di evitare lo scambio a mano: troppo lento, costoso e persino pericoloso per l'agente addetto alle manovre. Uno scambio automatico deve rispondere a molteplici requisiti, ma soprattutto deve essere di sicuro funzionamento (specie durante la stagione invernale, sotto l'acqua e la neve), deve essere semplice e robusto, di scarse esigenze manutentorie, accessibile per le riparazioni, e non suscettibile di manomissione. Oggi si hanno ottimi tipi, tutti fondati sull'impiego dell'elettricità, quali il tipo svedese Oerlikon, il tipo tedesco Schwinge, il tipo inglese Collins, ecc., che arrivano persino a controllare il passaggio di 1000-2000 vetture giornaliere.
Per es., nello scambio automatico Schwinge (fig. 5) si trova: a) un dispositivo aereo di contatto; b) un blocco elettromagnetico con timoneria di comando degli aghi; c) un segnalatore ottico indicante la via libera. Il dispositivo aereo di contatto consiste in una guaina di ottone, di forma cilindrica e con raccordi conici, che avvolge il filo di servizio, pur restando da quest'ultimo isolata. La guaina è connessa con il filo di servizio attraverso il solenoide del blocco elettromagnetico. Il blocco elettromagnetico è costituito essenzialmente da un solenoide o rocchetto R e da un nucleo N di ferro ramato; allorché la corrente vien fatta passare nel rocchetto, il nucleo N risulta attratto verso l'alto ed il moto, propagandosi attraverso la leva L al settore S ruotante attorno al fulcro O, determina lo spostamento da sinistra verso destra della barra T di comando degli aghi. Al cessare della corrente la molla contenuta in M respinge il nucleo N verso il basso, portando la leva L a destra del perno O in posizione simmetrica a quella precedente. A ogni impulso di corrente, gli aghi dello scambio vengono dunque alternativamente manovrati per la via a destra o per quella a sinistra. Nel segnalatore ottico troviamo poi due frecce indicanti i due sensi della deviazione, delle quali una (quella indicante la via libera) risulta sempre illuminata a mezzo del dito rigidamente connesso con il settore S, dito il quale, agendo sul perno a rotella B, comanda un deviatore di corrente.
Ordinariamente la corrente elettrica tramviaria passa dal filo di linea al trolley, da questo al motore, e dal motore alle rotaie che poi la riportano all'officina generatrice chiudendo così il circuito, il quale può però essere stabilito od interrotto dal manovratore a mezzo del controller C che regola la marcia della vettura. Pertanto, se si osserva la disposizione del circuito supplementare della fig. 5, si vede che questa corrente verrà o non verrà immessa nel nucleo elettromagnetico dello scambio automatico a seconda che la vettura, passando al di sotto del dispositivo aereo di contatto, abbia o non abbia in quel momento il controller C innestato. Di conseguenza se la vettura che deve passare sullo scambio è avvertita dal segnalatore ottico che lo scambio medesimo è in posizione buona per la direzione voluta, dovrà passare sotto il contatto aereo A a controller disinnestato, e viceversa dovrà passare a controller innestato se vorrà che lo scambio si sposti.
Nel sistema che abbiamo rapidamente descritto il solenoide viene posto in serie con il motore della vettura; in altri tipi il solenoide risulta invece comandato a mezzo di un relais da una quantità costante di energia, il che ne favorirebbe la buona conservazione. Altre forme di scambî automatici possiedono invece, al posto dell'elettrocalamita, un piccolo motore.
Durante le nevicate e le gelate invernali il funzionamento di questi scambî viene assicurato mediante semplice spargimento di sale o di altre sostanze anticongelanti; se si tratta di scambî ferroviarî centralizzati va invece ricordato che esistono oggi anche appositi impianti di riscaldamento elettrico degli aghi: impianti fra cui il primo importante esempio s'è avuto nella stazione di Milano-Centrale.