I deviatoi

La pagina non contiene norme ma solo indicazioni tecnologiche

 

Indice della pagina

Definizione di deviatoio
Tipi di deviatoi esistenti
I deviatoi intersezione o inglesi
Velocità di percorrenza di un deviatoio
I dispositivi per l'immobilizzazione dei deviatoi
Deviatoi tallonabili ed intallonabili
Il funzionamento dei deviatoi e i deviatoi a cuore mobile

 

DEFINIZIONE DI DEVIATOIO

I deviatoi, o scambi, sono dei dispositivi che permettono il passaggio di un treno da un binario all'altro. Sono composti da una parte fissa ed una mobile. Le rotaie della parte mobile sono detti "aghi" che vanno ad appoggiarsi su quelle della parte fissa dette "contraghi".

      

La manovra dei deviatoi può essere effettuata elettricamente a distanza o a mano sul posto. In alcune località secondarie esistono deviatoi manovrati a mano a distanza attraverso un sistema di tiranti. Sono in opera in alcune linee anche nuovi tipi di deviatoi a manovra "idrodinamica".

In fase di costruzione di un deviatoio viene stabilita la posizione "normale" dello stesso. L'altra posizione viene detta "rovescia". Di regola la posizione "normale" è quella di corretto tracciato.

Quando un deviatoio viene incontrato da un treno dalla parte degli "aghi" ovvero da lato che permette l'immissione in due direzioni diverse, si dice che il deviatoio viene preso "di punta". Nella direzione opposta si dice che viene preso "di calcio". I deviatoi si dicono disposti per la "destra" o per la "sinistra" a seconda della posizione degli aghi ovvero a seconda della direzione di immissione dei veicoli guardando il deviatoio dal lato della punta.

Un treno che, incontrando un deviatoio di calcio disposto per la provenienza opposta, forza gli aghi, si dice che "tallona" il deviatoio.

 

TIPI DI DEVIATOI

I deviatoi possono essere semplici quando permettono l'immissione su un'altro binario che ha origine dal deviatoio. I deviatoi semplici sono "destri" o "sinistri" a seconda che il ramo deviato si dirama a destra o a sinistra rispetto al ramo principale di corretto tracciato. Sono "simmetrici" quando entrambi i rami sono deviati ovvero comportano una riduzione di velocità. Due deviatoi semplici susseguentesi immediatamente, in maniera tale che gli aghi del secondo si trovano all'interno della parte mobile del primo deviatoio, costituiscono un deviatoio "doppio".

     

 

Quando due deviatoi posti su binari paralleli permettono il passaggio da un binario all'altro si dice che formano una "comunicazione". I deviatoi di una comunicazione vengono normalmente manovrati contemporaneamente.

 

Nel caso della comunicazione doppia si può vedere come i due rami deviati delle comunicazioni si incrociano formando un "attraversamento". In questo caso l'attraversamento non permette il passaggio dei treni da un binario all'altro. 

 

I DEVIATOI "INTERSEZIONE" O INGLESI

Per motivi di spazio due deviatoi consecutivi possono essere uniti in una unica struttura detta "deviatoio inglese".

Qualora un attraversamento sia munito di deviatoi permettendo il passaggio dei treni da un binario all'altro, viene detto "deviatoio inglese".

 

Il deviatoio inglese è detto "semplice" qualora permette il passaggio da un ramo all'altro di un attraversamento solo da una provenienza, altrimenti viene detto "doppio". Nel caso della figura soprastante solo i veicoli provenienti da A possono rispettivamente passare a D o B nonché i veicoli provenienti da D possono passare a A o C. I veicoli provenienti da B possono andare sono verso A e quelli da C solo verso D.

 

Deviatoio inglese doppio
(per gentile concessione di Pontelli Enrico)

 

VELOCITA' DI PERCORRENZA DEI DEVIATOI

I deviatoi permettono normalmente il passaggio in una posizione alla velocità massima ammessa dalla linea, mentre nell'altra posizione (quella che comporta una curva di tracciato) devono essere percorsi a velocità ridotte rispettivamente di 30, 60 o 100 km/h a seconda del raggio di curvatura (o tangente) del deviatoio. Il ramo che non comporta riduzioni di velocità viene detto ramo di "corretto tracciato", l'altro ramo di "tracciato deviato".
 
Il treno che impegna il ramo deviato di un deviatoio, percorrendo una curva, è soggetto a una accelerazione laterale pari a v² /R (dove 'v' è la velocità del treno e 'R' il raggio di curvatura).
Essendo normalmente i deviatoi in piano, ovvero senza una sopraelevazione che compensi questa accelerazione laterale, il massimo valore di accelerazione laterale tollerato (per evitare sia che il treno deragli, sia che i viaggiatori non risentano di urti laterali notevoli) è di 0,65 m/s².
Pertanto la velocità massima di impegno di una curva è data dalla formula V=2,91 R^1/2.
Da questa formula sono stati determinati alcuni raggi di curvatura standard per la costruzione dei deviatoi.
I deviatoi attualmente in fabbricazione nelle F.S. hanno le seguenti caratteristiche.

 

Raggio di curvatura in metri	Angolo di uscita	Tangente	Velocità di impegno sul ramo deviato in km/h
170	6° 50' 34"	0,12	30
250	5° 15' 30"	0,092	30
250	6° 50' 34"	0,12	30
400	4° 13' 46"	0,094	60
400	5° 21' 55"	0,074	60
1200	2° 17' 26"	0,040	100
3000 e oltre	1° 15' 23"	0,022	160
6000 e oltre	0° 51' 26"	0,015	220

 

 

DISPOSITIVI DI IMMOBILIZZAZIONE DEI DEVIATOI - DEVIATOI TALLONABILI ED INTALLONABILI

I deviatoi, a seconda del dispositivo di immobilizzazione degli aghi, si dicono "tallonabili" qualora il loro tallonamento, oltre allo spostamento degli aghi, non provoca di norma danneggiamenti; mentre si dicono "intallonabili" qualora il loro tallonamento provoca la rottura dei dispositivi di manovra del deviatoio e, eventualmente, anche la rottura o la deformazione delle rotaie dei deviatoi stessi.

I deviatoi "intallonabili" sono posti sui binari percorsi dai treni a velocità superiore a 30 km/h. Questo in quanto i dispositivi di immobilizzazione "tallonabili" garantiscono l'immobilità degli aghi del deviatoio sono per velocità uguali o inferiori a 30 km/h.

Per una spiegazione più approfondita si veda il punto successivo.

Gli aghi dei deviatoi possono essere a cerniera rigida o a cerniera elastica. Nei deviatoi a cerniera rigida la parte mobile è costituita dalla sola parte terminale degli aghi che è "incernierata" al resto del deviatoio. Nei deviatoi a cerniera elastica l'ago completo, a cominciare dal cuore del deviatoio fino alla punta, viene mosso dai dispositivi di manovra. In questo caso si ha una vera e propria "flessione" della rotaia.

 

DEVIATOI TALLONABILI, INTALLONABILI, ...

Come già detto sopra, la manovra dei deviatoi avviene a mano o elettricamente (ultimamente sono "nati" nelle linee ad Alta Velocità alcuni deviatoi a manovra oleopneumatica). Una volta manovrato un deviatoio occorre che questo venga bloccato in tale posizione. L'immobilizzazione della parte mobile (aghi) del deviatoio avviene con dispositivi (fermadeviatoi) che, nel caso di manovra con cassa elettrica, sono realizzati all'interno della cassa stessa.
Questi fermadeviatoi sono normalmente "tallonabili" ovvero sono costituiti da un blocco realizzato con un perno a molla che viene ad inserirsi in un incavo dell'asta collegata agli aghi del deviatoio. Questa molla sopporta un determinato sforzo pertanto, qualora un veicolo dovesse impegnare il deviatoio dal lato del calcio in posizione "falsa" (cioè disposto per l'altra direzione), il perno si solleverebbe permettendo lo spostamento degli aghi senza danneggiare, normalmente,  né l'armamento (rotaie, aghi, ...) né la cassa di manovra. Questo dispositivo va bene qualora i deviatoi vengano impegnati da manovre o da treni che viaggiano alla velocità massima di 30 km/h.

Se i treni impegnano il deviatoio di punta per velocità superiori a "59 km/h" (60, 100 o maggiori), le vibrazioni provocate dal passaggio degli stessi potrebbero superare la forza della molla del perno suddetto permettendo eventualmente lo spostamento degli aghi con conseguenze immaginabili (deragliamento del treno). In questi casi, i deviatoi posti sui binari di stazione o di linea che possono essere percorsi a velocità superiore a 30 km/h hanno i dispositivi di manovra "intallonabili" ovvero, l'asta che permette l'immobilizzazione del deviatoio, viene bloccata in una delle due posizioni estreme non solo da un perno a molla ma anche da un perno fisso in acciaio che viene ad inserirsi in un foro.
Il tallonamento di tali deviatoi provoca sicuramente il danneggiamento della cassa di manovra (una cassa di manovra costa 4 milioni di lire a anche più) ed eventualmente il piegamento o la rottura degli aghi del deviatoio che potrebbe portare anche allo svio del rotabile. (Il tallonamento di un deviatoio è comunque una grave irregolarità salvo in alcune stazioni telecomandabili ove esistono appositi deviatoi tallonabili con ritorno elastico nella posizione iniziale che vengono normalmente "tallonati" dai treni in partenza).

Per evitare queste situazioni drastiche, specie nelle stazioni ove si svolgono molti movimenti di manovra, alcune casse di deviatoio sono rese intallonabili a comando cioè il perno fisso d'acciaio non "casca" sempre nel foro di blocco ma solo quando vengono comandati dall'apparato centrale movimenti di treni che impegnino di punta il deviatoio a velocità superiore a 30 km/h. Negli A.C.E.I. di nuova costruzione l'intallonabilità viene comandata per tutti i movimenti di treni che impegnino di punta un deviatoio (anche a vel. di 30 km/h). Pertanto per i deviatoi presi di "calcio" e quelli percorsi da manovre il fermascambio resta tallonabile.
Questo dispositivo è realizzato con un elettromagnete nella cassa del deviatoio che normalmente è alimentato e attira verso l'alto il perno fisso senza fallo "cadere" nel foro dell'asta di bloccamento degli aghi. Qualora il deviatoio sia richiesto intallonabile, l'elettromagnete viene automaticamente disalimentato permettendo la caduta del perno nel foro di blocco. In questo caso, sul Q.L. si accende a luce fissa la parte "bianca" del rettangolino bianco/nero. Qualora l'intallonabilità non si realizzi per guasto o resti attiva (sempre per guasto) quando non richiesta, tale simbolo si accende a luce lampeggiante e suona una segnalazione d'allarme in cabina dell'apparato centrale.

Anche la manovra dei deviatoi è controllata dalla cabina dell'apparato centrale. Quando il deviatoio è in posizione normale, sulla relativa levetta del banco di manovra si accende una luce fissa bianca, se è in posizione rovescia una luce fissa azzurra. Quando per guasti, il deviatoio non assume nessuna delle due posizioni (ostacolo che impedisce la manovra degli aghi) ovvero quando il dispositivo di controllo si guasta, la luce bianca o quella azzurra iniziano a lampeggiare e si attiva una suoneria d'allarme. Ovviamente in questa situazione non si ha l'apertura dei segnali per il treno.

 

IL FUNZIONAMENTO DEI DEVIATOI E I DEVIATOI A CUORE MOBILE PER LINEE AD ALTA VELOCITA'

La struttura di un deviatoio permette l'indirizzamento dei veicoli in una direzione o l'altra, forzando i bordini interni delle ruote a percorrere una determinata rotaia. Questo si ottiene manovrando la "parte mobile" di un deviatoio. La parte mobile del deviatoio è costituita da rotaie terminanti a "punta" detti, appunto, "aghi del deviatoio", che vengono ad accostarsi alla rotaia sinistra o destra. Quando gli aghi sono accostati alla rotaia sinistra (vedi immagine sottostante) il deviatoio permette l'immissione del veicolo sul ramo destro dello scambio e viceversa.

fig.1

 

Nel caso dell'esempio in questione, il bordino della ruota esterna (nel senso della curva) si inserisce e percorre l'ago sinistro del deviatoio (il termine sinistro o destro si riferisce sempre guardando il deviatoio dalla parte della punta) mentre il bordino della ruota interna passa nello spazio esistente fra la rotaia e l'ago destro. L'ago sinistro viene detto, in questo caso, ago "accosto" in quanto tocca la rotaia esterna sinistra, l'ago destro è detto ago "discosto" in quanto non tocca, anzi sta a distanza adeguata, la rotaia destra.
La tolleranza massima ammessa per l'ago accosto è molto piccola: ad un metro dalla punta dell'ago accosto lo spazio massimo tollerabile fra ago e rotaia esterna e di 4 millimetri!!!
Quando, per guasto, ostacoli o simili, non si riesce a raggiungere questo spazio minimo, lo scambio "perde il controllo" ovvero da una segnalazione di guasto in cabina di manovra degli scambi impedendo l'apertura del segnale.
Nel percorrere il deviatoio, il bordino della ruota viene a trovarsi, ad un certo punto, in corrispondenza di una struttura chiamata "cuore del deviatoio" che è separata dagli aghi e pertanto costituisce una interruzione della continuità della rotaia.

 
fig. 2

 

Per evitare che in tale posizione i bordini della ruota perdano del tutto il contatto con la rotaia comportando l'eventuale deragliamento del veicolo, in corrispondenza del cuore del deviatoio esistono due "controrotaie" (vedi fig. 1).
Il passaggio dei bordini sul cuore e sulla controrotaia comporta un brusco spostamento laterale del veicolo (detto "contraccolpo") che si trasmette al veicolo stesso e alle rotaie.
Per velocità di percorrenza fino a 200 km/h questo contraccolpo risulta tollerabile ai fini delle sollecitazioni impresse sia all'armamento che ai veicoli stessi, ma a velocità superiori si potrebbero creare problemi di usura in breve termine delle infrastrutture e del materiale rotabile (veicoli) nonché notevoli disagi sia ai viaggiatori che alle merci trasportate.
Per evitare questo è stato creato un "deviatoio nel deviatoio". La struttura del "cuore" non è più rigida e fissa ma a sua volta è costituita da un "ago" che indirizza il bordino della ruota nella posizione richiesta. In questo caso non è più necessaria l'istallazione della controrotaia.

fig. 3  

A differenza del "cuore fisso" di cui a fig. 2, il cuore mobile è costituito da un dispositivo flessibile (punta mobile) che viene manovrato in sincronia con gli aghi veri e propri del deviatoio e che conferisce continuità al piano di rotolamento della ruota eliminando lo "spazio non guidato" e quindi la necessità dell'istallazione della controrotaia.

Infine, anche per compensare l'accelerazione laterale ad alte velocità, le rotaie dei deviatoi sulle linee ad A.V. vengono montate leggermente inclinate di 1/20 rispetto all'asse verticale per ridurre i rischi di eventuali instabilità laterali dei carrelli dei veicoli.

 

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