UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA

Transcript

1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA CIVILE E AMBIENTALE Sezione: Ingegneria delle Infrastrutture Viarie e dei Trasporti Corso di: COMPLEMENTI DI PROGETTO DI INFRASTRUTTURE VIARIE INFRASTRUTTURE FERROVIARIE Prof. Sascia Canale Dott. Ing. Natalia Distefano

2 1. GENERALITA Veicoli ferroviari Il moto e la guida dei veicoli ferroviari avvengono in modo antitetico rispetto a quelli dei veicoli stradali, poiché in ferrovia la guida è affidata esclusivamente al binario, trattandosi di trasporto su sede propria. I veicoli ferroviari hanno le ruote di uno stesso asse rigidamente calettate fra loro e l insieme di due ruote e dell asse corrispondente (assile) prende il nome di sala montata. Fig.1 Sala montata In generale un veicolo ferroviario realizza il moto attraverso la trasmissione al binario di forze orizzontali attraverso le ruote motrici. Il sistema di forze complessivo è costituito da forze verticali, la cui somma è il peso totale del veicolo che viene trasmesso da tutte le ruote e da forze orizzontali la cui somma è la forza di trazione trasmessa dalle sole ruote collegate al motore (ruote motrici). Le ruote non collegate al motore vengono definite ruote portanti, mentre il peso che grava sulle ruote motrici (in analogia al caso dei veicoli stradali), è chiamato peso aderente. La ruota (Fig.2) è fornita di cerchione, dotato di forma particolare, con bordino e con superficie di appoggio inclinata verso l interno di un angolo la cui tangente è 1/20. La sala montata può considerarsi come un bicono che si muove sulle rotaie e, sulla conicità delle ruote si fonda l azione di guida esercitata dalle rotaie sulla sala montata. Infatti, se una sala in movimento su un binario in rettilineo, per una ragione qualsiasi, non è centrata, i raggi di rotolamento delle ruote, per effetto della conicità dei cerchioni, non saranno uguali e l asse A- B risulterà inclinato rispetto al piano p- f delle rotaie (Fig.3). Si verifica quindi il cosiddetto moto di serpeggiamento che manda i bordini delle ruote ad urtare alternativamente contro le rotaie. Le oscillazioni trasversali, grazie alla particolare conformazione dell accoppiamento sala- rotaia, si smorzano gradualmente e la sala si autocentra naturalmente sul binario.

3 Fig.2 Ruota ferroviaria e cerchione Fig.3 Sala montata Il bordino, di cui è munito il cerchione nella parte interna, non subirà gli urti contro le rotaie, soltanto se l ampiezza delle oscillazioni della sala risulta inferiore alla tolleranza di spostamento che la sala ha rispetto al binario.

4 Fig.4 Moto di serpeggiamento Il fatto di avere le ruote coniche collegate rigidamente consente inoltre a ciascuna sala montata di comportarsi come "autosterzante durante il moto in curva. In pratica, la forza centrifuga spinge la sala verso l'esterno della curva (ad es., nella direzione della freccia in figura) e, per effetto della conicità delle ruote, si ha che la ruota interna va a lavorare su un diametro minore e quella esterna su uno maggiore. Ciò fa sì che la sala affronti la curva limitando al minimo gli strisciamenti trasversali: in pratica è lo spostamento laterale del bicono a fungere da "differenziale". Questo meccanismo di funzionamento è favorito anche dagli amplissimi raggi planimetrici adottati nella progettazione ferroviaria. La sede ferroviaria ha funzione di sostegno e di guida dei veicoli tramite le rotaie; le parti essenziali che la costituiscono sono: l armamento, la massicciata o ballast e l eventuale sub- ballast, l eventuale scudatura e la piattaforma. Prende il nome di armamento, l insieme formato dalle rotaie, dalle traverse, dai giunti e dal materiale di attacco ai sostegni o di collegamento, con esclusione della massicciata. Una coppia di rotaie costituisce il binario. Fig.5 Armamento ferroviario Per piattaforma si intende la base di appoggio sul terreno della sede ferroviaria e su di essa si posa direttamente la massicciata se risulta idonea a sopportare i carichi che transitano sulle rotaie, senza manifestare sensibili deformazioni o cedimenti. La larghezza della piattaforma dipende da: numero dei binari da sistemare; scartamento dei binari; sagoma d'ingombro dei veicoli; spessore della massicciata; esistenza di eventuali servizi accessori (passaggi pedonali, cunette di scolo, condutture varie, dispositivi di manovra e di segnalazione).

5 La dimensione inter- binario fissata per le ferrovie italiane è pari a 1435 mm per lo scartamento ordinario utilizzato in quasi tutte le ferrovie europee. Esiste anche uno scartamento ridotto (950 mm per le FS) adottato solo per basse velocità di esercizio e traffico limitato. Rotaia La nomenclatura dei principali elementi che compongono la rotaia è la seguente: fungo = parte superiore sulla quale poggiano direttamente le ruote ferroviarie; suola = parte inferiore, tramite la quale la rotaia poggia sulle traverse; gambo = parte centrale, posta tra fungo e suola, sede delle forature per la giunzione di due rotaie consecutive; superficie di rotolamento = parte superiore del fungo a diretto contatto con la parte attiva del cerchione; piani di steccatura = piani di raccordo tra fungo e gambo e tra gambo e suola; sono detti così perché tra di essi sono sistemate le stecche o ganasce in prossimità delle estremità delle rotaie ed in corrispondenza delle giunzioni tra 2 rotaie consecutive. Fig.6 Elementi di una rotaia Si definisce organo d attacco il dispositivo che permette alla rotaia l ancoraggio alla traversa (trasferendo a questa gli sforzi verticali), una corretta posizione trasversale e longitudinale (serraggio idoneo ad evitare movimenti relativi tra rotaia e traversa), l isolamento elettrico (se necessario). L organo d attacco può essere: diretto: se l organo di collegamento fra rotaia e traversa garantisce anche la posizione della rotaia (applicato su traverse in legno ed ormai in disuso); indiretto: la funzione di collegamento rotaia/traversa è separata da quella di assicurare la posizione della rotaia (è oggi il tipo più diffuso, sia per traverse in legno, che per quelle in c.a.p). A sua volta la rotaia può essere posta in opera con posa diretta (se poggia direttamente sulla traversa) o con posa indiretta (se tra rotaia e traversa è interposta una piastra d acciaio con lo scopo di meglio ripartire i carichi). Fig.7 Posa diretta Attacco diretto Fig.8 Posa indiretta attacco diretto

6 Fig.9 Posa indiretta Attacco indiretto Traverse Si definisce traversa (o traversina) l elemento prismatico trasversale che collega le due rotaie di un binario. La sezione trasversale delle traverse può appartenere, in funzione delle proprie dimensioni, a sette gruppi e, a seconda della forma, a tre categorie. L interasse delle traverse costituisce il modulo o passo o spartito e caratterizza il comportamento del telaio del binario condizionando il trasferimento delle forze verticali e quindi i cedimenti. In passato si utilizzavano moduli di 75 cm, oggi la gran parte della rete adotta un modulo di 60 cm sia per linee tradizionali che AV/AC. Esistono moduli di traversa ridotti (50 cm), ma anche di 66 cm (linee secondarie FS). Le traverse svolgono la funzione di: ripartire sulla massicciata le sollecitazioni indotte dalla circolazione; ancoraggio del binario alla massicciata in presenza delle azioni indotte dalle variazioni di temperatura e dalle accelerazioni e decelerazioni dei convogli. Per le lunghe rotaie saldate, l immobilità del binario, in presenza di elevati gradienti di temperatura, è garantita appunto dall ammorsamento delle traverse nel pietrisco. I materiali costituenti le traverse attualmente in uso sono il legno ed il cemento armato precompresso o no (in passato anche l acciaio). Le traverse in legno di rovere e faggio, ma anche in cerro, pino e larice, vengono trattate (impregnate in autoclavi con olii di catrame) per conservare nel tempo (dai parassiti e funghi), non devono essere larghe più di 30 cm, alte più di 17 cm e lunghe 2,60 m e presentano una sabotatura (piano di ferratura) di 50 cm. Le traverse di cemento armato hanno ultimamente sostituito le traverse in legno (laddove non è necessario mantenere il binario giuntato) e sono distinte in monoblocco (unico manufatto in conglomerato cementizio precompresso longitudinalmente) e biblocco (costituita da due elementi in conglomerato cementizio con armatura lenta disposti sottorotaia e collegati da un tirante in acciaio). L impiego delle traverse in cemento armato presenta i seguenti vantaggi rispetto a quelle in legno: grande stabilità dell armamento ferroviario dovuta al peso del calcestruzzo sensibilmente più elevato di quello del legno (a titolo d esempio, si osserva che un binario armato con rotaie UIC 60, montate su traverse in legno, ha un peso per metro di circa 250 kg, mentre lo stesso binario montato su traverse in cemento armato ha un peso per metro di ben 600 kg); elevata inerzia nei confronti delle sollecitazioni verticali prodotte dal passaggio dei carichi mobili; ridotta attività di manutenzione; possibilità di armare gli ancoraggi delle rotaie in officina, garantendo in tal modo un accurato rispetto dello scartamento; riduzione del tempo di produzione.

7 Per contro, l utilizzo delle traverse in cemento armato presenta i seguenti svantaggi rispetto alle traverse in legno: impossibilità di recupero degli elementi usurati; necessità di ricorrere a particolari provvedimenti per isolare le rotaie fra loro e la terra nel caso di trazione elettrica. Massicciata La massicciata è la parte della sovrastruttura costituita da elementi di roccia frantumata (ballast) che assicura la geometria e la stabilità del binario in essa annegato. La massicciata svolge i seguenti compiti: distribuisce i carichi verticali sul piano di sottofondo del corpo ferroviario, assicura al binario le condizioni geometriche di progetto (livelli e allineamenti sia di costruzione che di manutenzione), assorbe gli sforzi indotti nel binario dalla circolazione dei treni (verticali ed orizzontali dovuti alle azioni di guida, ai moti di serpeggio, alle azioni frenanti, alle azioni di martellamento), dalle variazioni di temperatura, costituisce un drenaggio delle acque meteoriche, conferisce elasticità al binario e realizza un filtro fra binario ed ambiente per le vibrazioni. Il materiale lapideo per la formazione della massicciata deve essere permeabile e costituito da elementi con coefficiente d attrito interno non inferiore a 45 ed una densità non minore di 1,5 t/m3. I suoi elementi devono essere a spigoli vivi (le FS impongono indici Los Angeles inferiori a per linee normali e non superiore a 16 per linee AV/AC). La pezzatura del pietrisco deve essere compresa per le FS tra 3 e 6 cm. Per massicciate ferroviarie di solito vengono preferite le rocce silicee alle rocce calcaree: le caratteristiche chimico- mineralogiche della roccia e la sua struttura influenzano le caratteristiche meccaniche di resistenza all usura e di durabilità. Un pietrisco di rocce silicee ha una durabilità di un trentennio contro una durabilità di un ventennio di un pietrisco di rocce esogene (se sottoposto ad un traffico giornaliero di t). La sezione di una massicciata ha forma trapezoidale ed è costituita dalle seguenti parti: cassonetto (parte ove sono annegate le traverse), unghiatura (sezione triangolare del trapezio), ciglio dell unghiatura (è lo spigolo superiore della massicciata), piede dell unghiatura (è lo spigolo inferiore della massicciata). Fig.10 Massicciata ferroviaria Sub- ballast o sottofondo Specifici controlli sperimentali hanno evidenziato come i vari livelli di velocità di marcia dei convogli sollecitino con modalità diverse il binario, soprattutto per effetto delle vibrazioni (lunghezze d'onda, accelerazioni) prodotte da difetti d'appoggio del binario stesso.

8 La trasformazione dell'energia di vibrazione in lavoro di deformazione determina scorrimenti reciproci fra i granuli della piattaforma che possono portare a nuove configurazioni di equilibrio anche prossime alle condizioni limite. Di conseguenza, per il raggiungimento di velocità sempre più elevate, si è introdotto un nuovo elemento strutturale (sub- ballast o sotto- ballast), all interfaccia tra ballast e sottofondo, idoneo a mantenere inalterata la geometria del binario in relazione alle elevate velocità previste tenendo presente che le accelerazioni delle traverse aumentano con il quadrato della velocità. In particolare il sub- ballast deve: garantire una migliore distribuzione delle sollecitazioni statiche e dinamiche nel sottofondo, adattarsi, senza fessurarsi, ad eventuali assestamenti del piano di posa, resistere alle sollecitazioni a fatica ed ai cicli di gelo- disgelo, impedire la risalita di materiale fino verso la massicciata, fornire un permanente e regolare piano di scolamento. Per ottenere i suddetti obiettivi, le FS prevedono che il sub- ballast possa essere costituito da uno strato in conglomerato cementizio dello spessore di almeno 20 cm (si tratta di misto cementato caratterizzato da inerti a basso dosaggio di cemento; il basso modulo elastico consente una buona deformabilità) oppure da uno strato in conglomerato bituminoso dello spessore minimo di 12 cm. 2. TIPOLOGIE DI APPARECCHI DEL BINARIO Il sistema di trasporto su rotaia è definito unidirezionale, in quanto i veicoli su binario non hanno altra possibilità di movimento se non quella lungo l asse del binario medesimo. È però evidente che una simile limitazione, se assoluta, riduce la possibilità d utilizzazione al solo caso di navetta tra due stazioni estreme. Dovendosi, invece, svolgere un vero servizio ferroviario è indispensabile disporre di apparati capaci di deviare un convoglio, che si trovi su un binario, su di un secondo binario che da esso si diparta, oppure di permettere ad un convoglio l attraversamento di un binario intersecante. Tali dispositivi, detti apparecchi del binario, trovano largo impiego: nelle stazioni, dove deve potersi ricevere un treno in uno qualsiasi dei binari di stazionamento, per poi da esso farlo ripartire; nei siti in cui devono effettuarsi incroci o precedenze fra treni; nei fasci di riordino, ove si deve poter modificare l ordine secondo cui si succedono i carri in uno stesso treno; nei fasci di smistamento e di ricomposizione dei treni, ove si debba provvedere a sezionare un treno, ottenendone sezioni da affidare ad altri treni o viceversa; nei piazzali secondari di stazione e in quelli di depositi locomotive; nel corso della linea ferroviaria, laddove si abbia una diramazione o bivio, nella necessità di collegare le due vie di corsa di una linea a doppio binario, per consentire la circolazione nel senso opposto a quello di marcia normale che, nella rete ferroviaria nazionale, avviene sul binario di sinistra. In relazione ai movimenti consentiti, gli apparecchi di binario si classificano in: scambi o deviatoi semplici, se consentono la deviazione da un binario a un altro; scambi o deviatoi multipli, se consentono la deviazione da un binario ad altri due; intersezioni, se consentono il reciproco attraversamento di due binari che si intersecano; scambi- intersezioni (scambi inglesi), se consentono sia la deviazione che l attraversamento reciproco fra due binari: possono essere semplici o doppi a seconda che la deviazione dall uno all altro dei due binari che si intersecano sia possibile da uno solo o da entrambi i lati dell intersezione; comunicazioni (semplici e doppie) con la funzione di collegamento tra binari adiacenti. È evidente che un apparecchiatura capace di rendere possibile il passaggio di un veicolo dal binario in cui si trova, ad un altro binario che da esso si dirama, deve poter assumere due distinte posizioni:

9 1. con una posizione, il veicolo deve poter proseguire sul binario in cui marcia; 2. con l altra posizione, il veicolo deve poter essere avviato sul binario deviato. L apparecchio elementare del binario è rappresentato dal deviatoio semplice che, se usato per la deviazione da un binario ad un altro è costituito da: un ramo principale o di corretto tracciato, generalmente rettilineo, ma che può anche essere curvo e che costituisce la continuazione del binario principale; un ramo deviato, che immette dal binario principale all altro binario. Fig.11 Deviatoio semplice Il deviatoio si dice destro o sinistro quando, guardandolo dalla punta, il ramo deviato volge rispettivamente verso destra o verso sinistra. Se usato per la diramazione di due binari da un unico binario, i rami del deviatoio sono entrambi deviati ed il deviatoio si dice simmetrico o asimmetrico a seconda che i rami abbiano o meno la stessa curvatura. Nel caso di deviatoio destro o sinistro, si ha una sovrapposizione di un tratto di binario curvo con un tratto di binario retto, tangenti l uno con l altro. Nel caso di deviatoio simmetrico o asimmetrico, invece, si sovrappongono due tratti di binari curvi in senso opposto, fra loro tangenti e aventi il medesimo raggio o raggi differenti. In uno scambio sono sempre presenti due parti caratteristiche, cioè: Ø Ø una parte mobile costituente il cambiamento e comunemente chiamata telaio degli aghi capace di assumere due diverse posizioni per garantire la continuità del binario di entrata, rispettivamente, con l uno o con l altro binario di uscita; una parte fissa costituente l incrociamento e comunemente chiamata cuore in cui è resa possibile la marcia dei veicoli, sull una o sull altra uscita, malgrado l incrocio che necessariamente si deve verificare tra la rotaia sinistra dell uscita destra e la rotaia destra dell uscita sinistra. Le due parti principali sono tra loro collegate da quattro brevi rotaie che prendono il nome di rotaie intermedie. Per consentire che una ruota munita di bordino venga avviata su di un istradamento diverso da quello corrispondente alla rotaia su cui essa sta rotolando è necessario che la nuova rotaia venga accostata alla prima in modo tale da invitare su di essa il bordino e portare così la ruota sulla nuova direzione. Il passaggio della ruota, ed in particolare del bordino, sulla nuova rotaia deve anche avvenire con ogni possibile dolcezza, senza alcun urto o sobbalzo, e l accostamento deve essere sicuro e completo in modo da evitare qualsiasi invito al bordino ad incunearsi tra le due rotaie forzandone l accoppiamento.

10 Fig.12 Elementi dello scambio Per garantire questo si provvede lavorando l estremità della rotaia mobile in modo tale da garantire un perfetto adattamento del suo fianco al fianco della rotaia fissa ed anzi facendo in modo che la punta della prima vada addirittura a nascondersi sotto al fungo della seconda. È proprio per questa lavorazione, che provoca un caratteristico assottigliamento della punta, che si parla di questa estremità indicandola come ago. La parte di rotaia fissa contro cui l ago va ad appoggiarsi viene chiamata contrago. Per ottenere il cambiamento è necessaria una coppia di aghi ciascuna dei quali deve poter, alternativamente, essere accostata al proprio contrago. In ogni ago si riscontra una punta e, dal lato opposto, un tallone. Dalla denominazione di punta e tallone nascono le locuzioni preso di punta e preso di tallone per indicare che lo scambio viene percorso, rispettivamente, da un movimento che incontra prima la punta e poi il tallone o viceversa. Pertanto uno scambio è preso di punta da un convoglio che lo utilizzi come deviazione mentre è preso di tallone da un convoglio che lo utilizzi come confluenza. Fig.13 Esempio di scambio ferroviario Il movimento degli aghi di uno scambio può ottenersi od attraverso una vera e propria rotazione attorno ad un perno verticale posto in corrispondenza del tallone (con aghi a cerniera) o per deformazione elastica dell ago stesso in corrispondenza del suo tallone (ad aghi elastici). I due aghi di uno scambio devono potersi accostare alternativamente ai rispettivi contraghi. Se gli aghi si accostassero contemporaneamente ambedue al proprio contrago, gli assi di un convoglio che prendesse lo scambio di punta forzerebbero lo scambio nel senso che si infilerebbero tra i due aghi inoltrandosi così in una zona a scartamento rapidamente decrescente con conseguente sicuro svio per scavalcamento dei bordini al disopra dei funghi. Analogamente, se i due aghi fossero ambedue lontani dal rispettivo contrago, gli assi del convoglio li abbraccerebbero infilandosi così in una zona a scartamento rapidamente crescente con conseguente svio per caduta dei cerchioni dai funghi. È evidente la necessità di collegare tra di loro i due aghi, con dei tiranti di accoppiamento o di unione, costituendo così un telaio degli aghi. È il telaio che assume due distinte posizioni in ciascuna delle quali uno degli aghi è discosto dal suo contrago mentre l altro è accosto al suo. La corsa del telaio degli aghi viene tenuta, in corrispondenza delle punte, di almeno 12 centimetri.!

11 Le due rotaie costituite dagli aghi si intersecano in corrispondenza di quello che si è già definito incrociamento o cuore dello scambio. L intersezione dà luogo a due angoli opposti al vertice i cui lati devono essere percorribili da ruote con bordino: è pertanto indispensabile che su entrambi i lati, in un punto subito precedente quello in cui si incrociano gli assi delle due rotaie, venga praticato un taglio di larghezza sufficiente a permettere il passaggio del bordino. Subito oltre il taglio, ed a partire dal punto in cui si incrociano i bordi interni dei funghi delle due rotaie, è possibile riprendere la continuità delle rotaie: si viene così a creare la caratteristica punta del cuore. L ampiezza dell angolo costituente il cuore è funzione dell angolo di deviazione e cioè dell angolo formato dall asse dei due rami di uscita del deviatoio. È costituito da un unico pezzo ottenuto per fusione di una lega acciaiosa ad alto tenore di manganese per ottenere sufficiente durezza del materiale e, quindi, conseguente elevata resistenza all usura. In corrispondenza dell incrociamento si ha un interruzione delle due rotaie che si incrociano e ciò fa sì che in quel punto viene a mancare, per una delle due ruote di ogni sala, l appoggio del bordino al normale fungo. Il mancato appoggio si verifica per un certo intervallo che è tanto più lungo quanto più piccolo è l angolo di deviazione dello scambio e quanto maggiore è lo spessore che non si può fare a meno di lasciare, per ovvie ragioni costruttive e di resistenza, alla punta del cuore. Questo intervallo di mancato appoggio viene detto intervallo nocivo o spazio nocivo e corrisponde ad una zona di marcia non guidata. Il deviatoio semplice è individuato dalle FS da una sigla in cui figurano nell ordine: la lettera S che sta ad indicare lo scambio semplice; il tipo di armamento; il raggio del ramo deviato; il valore della tangente dell angolo di uscita (b); una lettera d o s, a seconda che si tratti di scambio destro o sinistro. Si ricorda che la classificazione delle rotaie viene fatta in base al loro peso per metro lineare: si parla così di armamento da 46 o da 60, a seconda che ci si riferisca ad un armamento le cui rotaie pesano, ciascuna, 46 kg o 60 kg per metro lineare. A titolo d esempio, la sigla S 60/250/0,12 d identifica uno scambio semplice, costituito da rotaie UIC 60, avente il ramo deviato costituito da una porzione di circonferenza di raggio pari a 250 m e un angolo di uscita la cui tangente ha il valore di 0,12, destro. La comunicazione semplice è un dispositivo che ha la funzione di collegare tra loro due binari adiacenti, che generalmente si sviluppano lungo un tracciato rettilineo. Essa è composta da due scambi semplici destri o sinistri, collegati tra di loro mediante il ramo deviato. Si definisce comunicazione semplice destra, la comunicazione composta da scambi con deviazione destra, mentre scambi con deviazione sinistra danno origine ad una comunicazione semplice sinistra. Fig.14 Comunicazione semplice destra Comunicazione semplice sinistra Una comunicazione con due scambi intersezione semplici o doppi può essere indifferentemente destra o sinistra. Tra i due rami deviati dei deviatoi, costituenti la comunicazione, si interpone di regola una campata L di binario.

12 Fig.15 Comunicazione semplice con 2 scambi intersezione semplici Fig.16 Comunicazione semplice con 2 scambi intersezione doppi La comunicazione doppia, denominata a forbice, è costituita da 4 deviatoi A, B, C, e D, disposti su due binari in posizione simmetrica rispetto al punto di intersezione M degli assi dei rispettivi rami deviati. Per una siffatta comunicazione occorrono, oltre ai 4 cuori semplici a, b, c e d dei 4 deviatoi semplici, 2 cuori semplici e ed f e due cuori doppi g ed h di intersezione dei rami deviati. La tangente dei cuori e, f, g, ed h di intersezione dei rami deviati ha un valore circa doppio di quella dei cuori semplici, a, b, c, e d dei deviatoi. Fig.17 Comunicazione doppia a forbice

13 3. STAZIONI FERROVIARIE La stazione ferroviaria si può definire come un nodo- sistema della rete ferroviaria, nel quale si sviluppano i seguenti processi: Ø Ø Ø Ø arrivi e partenze dei viaggiatori; spedizione, ricevimento e smistamento delle merci; operazioni di esercizio; servizi. Gli impianti che assistono i processi anzidetti sono: impianti per il servizio viaggiatori; impianti per il movimento delle merci; impianti per operazioni di esercizio relative: al movimento (incroci, circolazione, precedenze, formazione di treni, smistamento); alla trazione (sosta, pulizia, rifornimenti d acqua, carburante e lubrificanti, piccole riparazioni); alle operazioni sui veicoli (sosta, pulizia, rifornimento d acqua, sostituzione di batterie, riparazioni di carrozze e di carri); alle operazioni postali, di magazzinaggio, etc. Un primo criterio di classificazione, basato sull importanza del traffico, distingue: le piccole stazioni comprendenti stazioni medio piccole e scambiatori per pendolari in grandi aree metropolitane, nonché piccole stazioni o fermate per comuni di piccole dimensioni; le stazioni medie di centri urbani importanti (capoluoghi di provincia), quando possiedono più di 2 binari per ogni direzione (è il caso delle stazioni di diramazione, poste in corrispondenza di una biforcazione della linea); tali stazioni sono in genere collocate all'interno del tessuto urbano più denso e sono veri poli attrattori; a tali stazioni si possono assimilare stazioni secondarie di grandi aree metropolitane (ad es., Milano Lambrate o Firenze Rifredi); le grandi stazioni di grandi aree metropolitane o di città sede di altre stazioni di nodo; tali stazioni, molto spesso con tipologia di testa, sono in genere collocate all'interno del tessuto urbano più denso ed hanno forte ruolo di polarizzazione. Secondo la specializzazione funzionale, le stazioni ferroviarie si distinguono in: stazioni viaggiatori alta velocità (di interesse internazionale e nazionale) specializzate per il traffico dei treni superveloci; stazioni viaggiatori grandi linee (di interesse internazionale, nazionale e interregionale); stazioni viaggiatori linee di interesse regionale (metropolitane regionali); stazioni ferroviarie di linee di interesse locale (metropolitane) scali merci; (esiste tutta una complessa gerarchia degli scali merci) stazioni merci e stazioni di smistamento, poste in prossimità dei nodi, dove si selezionano i carri in arrivo verso un numero ristretto di destinazioni; stazioni miste (di norma per le stazioni di piccola e media dimensione). In relazione al servizio di movimento treni le stazioni possono essere: di capotronco, che delimitano un tratto di linea dove si svolgono operazioni di gestione relative alla circolazione dei treni; di diramazione; di comunicazione, tra tratte eterogenee: per esempio a semplice/doppio binario; a scartamento diverso. Nella suddetta classificazione, si considerano i seguenti impianti: posti di movimento, ubicati lungo la linea o all interno del piazzale delle grandi stazioni, non adibiti al servizio del pubblico ma preposti alle operazioni legate alla circolazione dei treni; bivi, all esterno della stazione propriamente detta, dove convergono più linee; stazioni di smistamento dove si ordinano i carri merci dei treni in arrivo per formarne altri con rotabili tutti diretti verso una stessa direzione.

14 È poi possibile una classificazione basata sull ubicazione dei fabbricati viaggiatori rispetto al fascio dei binari, e cioè: le stazioni di testa. Tale tipologia, tipica delle grandi città capolinea, è caratterizzata da un gran fascio di binari che si restringe man mano si collega con le linee di arrivo e partenza, da notevole complessità e costo di esercizio; si noti comunque che può essere utilizzata per stazioni estreme o intermedie; le stazioni di transito (o di passaggio); le stazioni a cuneo, in corrispondenza di biforcazioni; le stazioni ad isola, circondate dalle linee che vi fanno capo. Un ultimo criterio si fonda sulla ubicazione del piazzale della stazione rispetto alle linee che vi confluiscono. Si distinguono, allora: le stazioni estreme o terminali, ubicate al termine di più linee; le stazioni intermedie, poste lungo le linee (di testa o di transito); le stazioni di diramazione e/o convergenza di due o più linee. Fig.18 Tipologie di stazioni ferroviarie Fasci elementari di binari di stazione Si definisce manovra qualunque spostamento di mezzo motore o di veicolo nell'ambito di una stazione o, più genericamente, nell'ambito di un impianto ferroviario. In particolare si considera manovra qualunque spostamento di un treno o di una parte di esso, durante la sosta in stazione e prima che sia dato l'ordine di partenza. I fasci elementari di binari che servono per i movimenti dei treni e le manovre nell'interno di una stazione sono: i binari di incrocio; i binari di precedenza; i fasci di binari, propriamente detti. Un binario di incrocio o di precedenza è un binario parallelo a quello di corsa e da esso derivato con due scambi, o due comunicazioni, alle estremità. Costruttivamente un binario del genere non presenta caratteristiche

15 particolari; per esso si usa un armamento più leggero di quello dei binari di corsa. Si definisce lunghezza utile o modulo di un binario di incrocio o di precedenza la distanza in metri fra le traverse limiti dei due scambi di estremità.

16 Fig.19 Stazioni intermedie Un gruppo di più binari paralleli, tra loro collegati da scambi, prende il nome di fascio dei binari. Il collegamento può avvenire da un solo lato ed in tal caso si ha un fascio di binari tronchi; da ambedue i lati ed allora il fascio viene detto di binari passanti. Tutti i binari di un fascio convergono in un unico binario rettilineo, di opportuna lunghezza, oltre l'ultimo scambio. Tale binario prende il nome di asta di manovra e consente il recupero di veicoli ferroviari, isolati o in colonna, da un binario del fascio, ed il loro passaggio in altro binario parallelo. Fig.20 Fasci di binari In linea di massima la lunghezza dei binari di un fascio si stabilisce di volta in volta. La lunghezza dell'asta si determina in relazione a quella utile del binario più lungo del fascio, aumentata della lunghezza del mezzo di trazione normalmente usato per le manovre. La geometria del fascio e la posizione degli scambi si studiano in modo tale da ottenere la massima lunghezza utile possibile evitando, contemporaneamente, l'impiego di curve di piccolo raggio. Il raggruppamento dei binari può avvenire, fondamentalmente, in tre modi diversi: a raggruppamento retto, curvo e misto. Nel raggruppamento retto gli scambi si susseguono o con tutti i rami allineati (prima figura) o con tutti i rami deviati allineati (seconda figura).

17 Fig.21 Fascio a raggruppamento retto con rami retti allineati Fig.22 Fascio a raggruppamento retto con rami deviati allineati Nel raggruppamento curvo, invece, con il ramo deviato di uno scambio si allinea quello retto dello scambio successivo. Fig.23 Fascio a raggruppamento curvo Nel raggruppamento misto, i due sistemi precedenti vengono entrambi. È il sistema più usato. Fig.24 Fascio a raggruppamento misto Nel caso dei binari passanti il collegamento di estremità si effettua con uno dei tre sistemi. Per le estremità del fascio si possono applicare sistemi differenti. Nel sistema a raggruppamento retto con rami deviati allineati da ambo le parti, vi sono binari tutti decrescenti di lunghezza diversa via via che ci si allontana dal binario principale.

18 Fig.25 Fascio retto allineato su binario deviato Adottando per le due estremità raggruppamenti retti diversi si hanno binari tutti della stessa lunghezza. Fig.26 Fascio retto con applicazione di raggruppamenti retti diversi alle estremità Stesso risultato della configurazione precedente si può ottenere con il sistema detto a losanga che impiega ad ambedue gli estremi il raggruppamento retto con allineamento dei rami deviati, ma provoca l'inconveniente di non aver più un binario di corretto tracciato. In qualche caso, come indicato in figura, si inserisce anche una comunicazione intermedia con scambi inglesi interessanti tutti o parte dei binari. Il collegamento dei fasci tronchi o passanti ai binari di circolazione viene realizzato con opportune comunicazioni. In corrispondenza del collegamento vi è un'asta di manovra. Fig.27 Fascio a losanga In alcuni casi il fascio si considera suddiviso in due fasci paralleli, ciascuno con la sua asta di manovra. Ciò consente di svolgere manovre indipendenti o di far partire e giungere un treno nel primo fascio, senza interrompere l'esecuzione di manovre sul secondo. Fig.28 Fascio a binari paralleli