Tecnica tramviaria

[ing]

http://www.tramroma.com/common/letterat ... vigano.htm

Segnalo un'interessante articolo su pregi e difetti dei tram a pianale tutto ribassato, apparso anni fa su Ingegneria Ferroviaria, e rilanciato sul sito di Formigari.

[LUCATRAMIL]

Bellissimo,
non ho tempo per leggerlo tutto, mannaggia,
sarebbe da mettere nella sezione "Amicus Curiae"

[dedorex]

Uso questo topic per linkare una presentazione di Lucchini fatta al CIFI
C'è un esempio (verso la fine) di ruota per tram adatta per ridurre lo stridio in curva
Se funzionasse bene, potrebbe eliminare uno dei problemi dei tutto ribassato
http://www.cifi.it/UplDocumenti/Rumore% ... viario.pdf

[skeggia65]

Il rumore non è caratteristico dei tram ribassati, ma dei tram in generale.

[S-Bahn]

Nei ribassati viene tutto esaltato dal fatto che si è tornati alla architettura Edison.
Ci sono stati vari tentativi di affrontare questi problemi, specie lo stridio in curva. In genere sono stati dei flop, come quello della ruota libera con motore che ha prodotto molti più inconvenienti di quelli risolti, peraltro parzialmente.
Anche l'inserimento di parti elastiche ha avuto dei problemi di durata innanzitutto, e poi anche di fenomeni di risonanza non voluti su altre frequenze.

Questo, letto velocemente, mi sembra comunque un tentativo serio con soluzioni ad hoc su un'ampia base di studio.
Sicuramente più serio (in ambito ferroviario) che non piazzare chilometri e chilometri di barriere ad esclusivo beneficio di chi si aggiudica la fornitura.

[GLM]

...in mezza europa il tram che curva non fa alcun rumore....

[serie1928]

Adesso non esageriamo, diciamo che sono poche le situazioni in cui accade e che a Milano è abbastanza endemico. Per altri versi, invece, il rumore c'è ma più cupo, meno acuto, con una nota anche piacevole da sentire. Bisognerebbe far "accordare" le ruote ad un costruttore di campane, e non ad un "rude" operaio al tornio...e non sto scherzando

[Dimitrakis]

Ragazzi buona sera e scusatemi se tiro su questo vecchio topic, trovato casualmente. Molto interessante l' articolo dell' Ing. Viganò e volevo fare qualche domanda e/o osservazione.

La qualità di marcia dei tram multiarticolati con i "carrozzini" è stata peggiorata da 2 fattori (indipendentemente se la rete sarebbe recente o no):
Il primo è scritto in modo chiaro e preciso e sarebbe l'aumento (anche enorme) delle masse non sospese.
(parentesi: il motore "attaccato" alla ruota e non più sospeso dalla casa, peggiora ancora le cose?)

Il secondo fattore, se ho capito bene, deve essere la semplificazione della sospensione, sopratutto quella secondaria che non ci sia opp. è stata semplificata
(parentesi: nei tram sarebbe meglio la sospensione pneumatica?)


Inoltre, non essendo di mestiere, non riesco a capire le seguenti due paragrafi (nella sezione: 3. Si azzarda sempre di più...)

Oltre a rendere ancora più critica l’iscrizione in curva, l’allungamento degli sbalzi delle casse sui carrelli ha accentuato la tendenza allo "intraversamento", con le casse - soprattutto quelle di estremità - che possono disporsi con un angolo accentuato rispetto al binario.

Se da un lato i tram multiarticolati vantano una fascia d’ingombro più ristretta in confronto ai rotabili convenzionali (a parità di distanze fra i carrelli). d'altro canto il fenomeno dell' intraversamerno rende più complicata l'interfaccia fra soglie delle porte e bordi delle banchine delle fermate, perché la distanza fra rotabili e banchine deve tenere conto non solo dei normali giuochi, consumi e movimenti cinematici, ma anche di tale comportamento di marcia.

Inoltre, sia dall'articolo dell'Ing. Viganò che da vari posts qui, se si sceglie un tram semi-ribassato devono essere i carrelli estremi, a tutti i costi, di tipo classico (cioè che ruotano rispetto alla casa) e solo loro (ma solo loro) motorizzati.
I "carrozzini" intermedi possono avere le ruote indipendenti o non, con o senza sala, diametro piccolo o normale, con o senza sospensione, ma devono assolutamente essere solo portanti ed il modulo-carrozzino deve essere più leggero e corto (in lunghezza) possibile. Inoltre di passo corto (meno di 1,5 m). In questo caso non si nota (o non si vede chiaramente) un significativo peggioramento di marcia. Dico giusto?

Avrei qualche altra domanda, ma per l' ora mi fermo qui.
Anzi aggiungerei che per tutte queste situazioni problematiche con i 100% ribassati, il colpevole sarebbe... lo studio Zagato! Se darebbe il piacevole disegno con il bellissimo frontale dell'Eurotram, al (bruttissimo) S-350 LRV di Socimi, penso che oggi la storia sarebbe tutt'altra!!
(parentesi: da una foto travata in rete, non mi pare così stretta la zona dei carrelli. E nemmeno così scomodo salire un gradino sui sedili sopra il carrello. Ma le foto possono confondere: qualcuno è salito e lo ricorda?)

[Carrelli1928]

Andiamo con ordine.

Avere un motore “attaccato” alle sale non è un concetto nuovo, tant’è che nella tecnica tramviaria (con la M, per motivi storici) questa si chiama proprio “soluzione tramviaria”, altrimenti chiamata “con motori appesi per il naso”.
Tradizionalmente, i vantaggi venivano dall’estrema semplicità del sistema, che venivano pagati appunto con maggiori masse non sospese, che si traducono in una maggiore aggressività sui binari. Le locomotive FS E626 hanno motori appesi per il naso e questo ha comportato una riduzione di velocità a 95 km/h; rimanendo sui tram, a Milano le 1928 scaricano circa metà del peso di ciascun motore (più di 500 kg ciascuno) direttamente su ciascun asse, il resto del peso è sospeso semplicemente tramite otto molle elicoidali per carrello (due molle per fiancata sono visibili dall’esterno, le rimanenti due per lato sono concentriche a quelle visibili ed interne ad esse).
Questo è causa del caratteristico rumore “sferragliante” delle 1928. La serie APN, ossia le 1928 trasformate, aveva ruote elastiche (le famose “ruote resilienti”) che riducevano il peso non sospeso a quello dei soli cerchi, rendendo le vetture silenziosissime.
In breve: i motori vincolati alle ruote senza sospensioni sono da evitare. Nei treni ad alta velocità (già nei “Pendolino” ETR450, ma anche sui “Frecciarossa” ETR500) i motori sono completamente sospesi, sulla cassa, e sono collegati alle sale mediante due giunti cardanici ed un albero telescopico, per assecondare i movimenti relativi fra cassa e carrelli.

Il discorso sulla sospensione secondaria, secondo me, è delicato. La sua presenza è sicuramente fondamentale all’interno della scuola tradizionale, ma quale sia il suo ruolo in mezzi che costruttivamente “non sono più tram” (così come un elettrotreno non ha niente a che vedere con una locomotiva a carbone) è tutto da vedere.

Le sospensioni pneumatiche non mi risulta abbiano reali vantaggi sulla sospensione in sè. Vengono usate dove delle molle normali avrebbero un’escursione inaccettabile fra mezzo a pieno carico e mezzo vuoto. Chissà, però, se su un tram si potrebbe ottenere un sistema simile al “kneeling” degli autobus di fine anni Novanta / anni Duemila.

I paragrafi che hai riportato si riferiscono al fatto che, a causa della geometria degli attuali tram a pavimento basso, essi potrebbero avere ingombri in curva maggiori di quelli che hanno i tram a carrelli. Per risolvere questa questione si potrebbero rastremare le casse, ma questo allontanerebbe le porte (come sulla coda delle 4900, che inizialmente aveva la porta a filo del marciapiede ma lo sbalzo in curva era tanto accentuato da risultare pericoloso, da qui il taglio della cassa del 1981, quando i tram più vecchi avevano sì e no 5 anni).

La questione di avere carrelli motori alle estremità e carrellini centrali risolve alcuni problemi, ma ne mantiene o crea altri.
Innanzitutto, le ruote di piccolo raggio hanno comportamenti peggiori; soprattutto, scegliere ruote indipendenti significa perdere l’allineamento automatico del tram all’asse del binario, con conseguente consumo elevato dei bordini (vedi deragliamenti degli Eurotram, più di una volta nel rettifilo di via dei Missaglia).

Gli interni del “Socimino” ribassato erano un enorme compromesso, ai limiti del possibile. A me non ispira molto per l’accessibilità, ma dovrebbe parlare un anziano che si è seduto.

[S-Bahn]

Mi ritrovo perfettamente con le tue osservazioni, aggiungo solo una cosa che già avevo detto in altre occasioni.

La ruota indipendente era vista non molti anni fa come la soluzione definitiva al problema della differenza di percorrenza tra esterno e interno della curva.
In realtà si è poi visto che i problemi indotti dalla perdita dell'effetto autocentrante dell'assile superavano i vantaggi ottenuti in curva

La ruota motore nasceva anch'essa per coniugare i vantaggi della ruota indipendente con quelli di un minore ingombro, ma anche qui con risultati complessivi inferiori alle attese.

La richiesta del tutto ribassato in qualche modo ha fatto pensare che si potessero dimenticare tecniche ed esperienze maturate in quasi un secolo, ma alla fine non è andata proprio così.

[Dimitrakis]

Grazie mille sia a Carrelli1928 che a S-Bahn per gli ottimi post. Avrei qualche domandina ancora.

@Carrelli1928:
Circolano ancora qualche "serie APN"? Io ero all' oscuro di questa variante, ma nei miei anni milanesi (1999-2006) non ricordo nessuna "1928" così silenziosa. Una rapida ricerca sulla rete li indica come radiate/demolite (perché???) opp. (ri-)trasformate come normali (secondo perche... avevano dato qualche problema?)

Il discorso sulla sospensione secondaria, secondo me, è delicato. La sua presenza è sicuramente fondamentale all’interno della scuola tradizionale, ma quale sia il suo ruolo in mezzi che costruttivamente “non sono più tram” (così come un elettrotreno non ha niente a che vedere con una locomotiva a carbone) è tutto da vedere.

Questo paragrafo non l'ho capito Alla fine la secondaria è indispensabile/utile o no? Non conosco veicolo ferroviario classico senza ed anche le confortevolissime 4900 ce l'hanno.
Anche se la primaria, in quella forma "obliqua" pare strana. Come mai sia così?


Dallo stesso sito (mudeto.it) vedo un disegno delle 4900, mai visto prima:

Era questo l' originario progetto proposto dalla Breda? Questo semi-ribassato, non sarebbe l' uovo di Colombo per tutte le reti tranviarie? Buona se non grossa parte accessibile a tutti e senza i problemi di sospensioni, motori, stridii, consumi eccessivi, contraccolpi ecc... ecc...)


@S-Bahn

La ruota indipendente era vista non molti anni fa come la soluzione definitiva al problema della differenza di percorrenza tra esterno e interno della curva.

S-Bahn, interessante questo punto, ma che problema è? Potresti scrivere qualche dettaglio? 'E un problema solo dei tram opp. anche dei veicoli ferroviari classici/pesanti?
Grazie!

[Carrelli1928]

Circolano ancora qualche "serie APN"? Io ero all' oscuro di questa variante, ma nei miei anni milanesi (1999-2006) non ricordo nessuna "1928" così silenziosa. Una rapida ricerca sulla rete li indica come radiate/demolite (perché???) opp. (ri-)trasformate come normali (secondo perche... avevano dato qualche problema?)

Le APN sono state soppresse negli anni '70, quando arrivarono le 4900 (1976-1979) e, scegliendo cosa eliminare per fare spazio nei depositi, si optò per le APN che essendo più complesse delle normali K35 (le 28 "semplici") erano più onerose da mantenere.
Del resto, proprio la semplicità delle 1928 ha permesso a questa serie di rimanere in esercizio di linea per più di novant'anni ininterrotti, oggi su cinque linee. Non è mica poco!

Se vuoi, posso darti più dettagli sulle APN - ci sarebbe molto da dire, ma a quest'ora sono stanco :)
Per inciso, è sopravvissuta solo la n. 1524, restaurata da un privato.
Piccola curiosità: la 1928 numero 1928 era una APN.
Altra curiosità: il secondo prototipo, la 1502, che montava circuiti Westinghouse anziché General Electric / CGE, fu danneggiata dalla guerra e ricostruita come 1667; sotto a questo numero, fu una delle uniche tre APN su oltre novanta a non essere demolita, ma ad essere riconvertita in K35, con rinumerazione in 1908, proseguendo la sua carriera almeno fino ai primi anni 2000, anni in cui compare in una foto (mai pubblicata) che la mostra al dep. Ticinese pronta per prestare servizio sul 4; le ultime immagini la mostrano accantonata e risalgono a un po' di anni fa.

Questo paragrafo non l'ho capito :-( Alla fine la secondaria è indispensabile/utile o no? Non conosco veicolo ferroviario classico senza ed anche le confortevolissime 4900 ce l'hanno.
Anche se la primaria, in quella forma "obliqua" pare strana. Come mai sia così?
https://www.mudeto.it/img/jumbo_tram/ju ... _img16.jpg

Intendevo che la sospensione secondaria nei tram è importante, ma i veicoli a pianale basso possono davvero essere confrontati con gli altri? Costruttivamente, ci sono più differenze che somiglianze. Per questo non darei per scontata la necessità della sospensione secondaria. Bisognerebbe vedere, sperimentare.
La sospensione primaria delle 4900 è in un materiale speciale, di cui mi sfugge il nome. Non so spiegare il perché di quella posizione particolare - dovrebbe essere legata al materiale. Non so di preciso, non me ne intendo troppo di 4900.

Dallo stesso sito (mudeto.it) vedo un disegno delle 4900, mai visto prima:
https://www.mudeto.it/img/jumbo_tram/ju ... _img06.jpg
Era questo l' originario progetto proposto dalla Breda? Questo semi-ribassato, non sarebbe l' uovo di Colombo per tutte le reti tranviarie? Buona se non grossa parte accessibile a tutti e senza i problemi di sospensioni, motori, stridii, consumi eccessivi, contraccolpi ecc... ecc...)

Semi-ribassato? Cosa ti fa pensare che questo lo sia? Le porte sono basse e la parte bassa delle casse è carenata, come sulle 4900 che conosciamo.
Peraltro, queste vetture nacquero con un pavimento così alto perché erano previste delle banchine alte sulla metrotranvia per la quale furono costruite, che avrebbe dovuto sostituire la filovia 90/91:



Purtroppo, non riesco più a trovare il disegno della 4900 con porte alte (rimasto solo sulla carta).

S-Bahn, interessante questo punto, ma che problema è? Potresti scrivere qualche dettaglio? 'E un problema solo dei tram opp. anche dei veicoli ferroviari classici/pesanti?
Grazie!

Mi intrometto per mostrare un paio di carrozze FS che hanno montato carrelli sperimentali a ruote indipendenti: la prima è una comune UIC-Z per treni Intercity, la seconda era una carrozza a cassa autoportante:





Gli esperimenti non hanno avuto seguito.
Il problema è che i treni seguono i binari non solo grazie ai bordini sulle ruote, ma soprattutto grazie al fatto che le ruote stesse sono leggermente coniche - hanno un diametro maggiore verso l'interno. Questo significa che appena una carrozza si discosta dall'asse del binario, si ritrova con le ruote di diametro maggiore da una parte e minore dall'altra; poiché esse sono calettate su assi rigidi, la loro velocità angolare è sempre uguale; così, date le medesime velocità angolari ed i diversi raggi, le vetture tendono a curvare da sole, riportandosi sempre verso il centro del binario. Quasi sempre. Circa. Questa è la teoria. La realtà è più complicata. Ma funziona abbastanza bene.
Se le ruote non sono più rigidamente collegate tra sinistra e destra, si perde questo effetto ed i bordini sfregano continuamente sui funghi delle rotaie.

[Dimitrakis]

Grazie mille Carrelli1928. Spiegazioni e notizie storiche molto interessanti.

Ritorno su questo topic per chiedere se l' adozione delle ruote autosterzanti (sui semi-ribassati ovviamente) potrebbe aiutare molto l' andamento sulle curve. 'E stato adottato sulle Re 460 e sui GTW, cioè in condizioni di sforzo ed usura ben peggiori. Sui tram non funzionerebbe?

Anche l'inserimento di parti elastiche ha avuto dei problemi di durata innanzitutto, e poi anche di fenomeni di risonanza non voluti su altre frequenze.

Mi è sfuggita questa frase, molto interessante. Innanzitutto tutte le ruote tranviarie non sono elastiche? (cioè con un anello di gomma tra corpo ruota e disco di rotolamento?)
Questi fenomeni di risonanza non voluti su altre frequenze cosa sarebbero? Grazie!

[Carrelli1928]

Non avevo mai sentito parlare di questo sistema di sterzo ed in rete non riesco a trovarlo. Avresti qualche articolo o qualche sito da consigliarmi, per cortesia?

Tendenzialmente, le ruote ferroviarie e tranviarie sono costituite da due pezzi: una vela, ossia una corona circolare di grande diametro esterno con un piccolo foro al centro, ottenuta per fusione e rifinita al tornio sulle superfici laterali (bordo e foro); un ulteriore anello, che viene calettato intorno alla vela ed è quello che poi effettivamente poggia sulle rotaie. Immaginalo (ma il paragone è solo per spiegare la disposizione dei pezzi) come una gomma montata su una ruota.
L'anello esterno è quello che poi con l'esercizio si rovina (consumo, sfaccettature etc.) e di tanto in tanto è necessario tornirlo per farlo tornare circolare:
https://www.youtube.com/watch?v=U2nw6svq1M8
Ovviamente così facendo si riduce progressivamente il diametro, finché, superata la linea di fede (una scanalatura nel pezzo, nel video si vede a malapena), è necessario rimpiazzare il cerchio esterno, sfilandolo dalla vela. Così facendo si evita di buttare via l'intera ruota ogni volta.

Ora, il problema è che l'anello esterno viene calettato semplicemente scaldandolo (così che il suo diametro aumenti per dilatazione), montandolo sulla vela e lasciandolo raffreddare. Essendo il suo diametro leggermente minore di quello della vela, i due pezzi rimangono fissi uno sull'altro.
Finché il primo non si riscalda più del secondo; situazione che può avvenire in esercizio. È in particolare un problema dei mezzi con freni a ceppi, che agiscono direttamente sulle ruote.
Normalmente questo non dà problemi, se non su ferrovie di montagna quando non ci si attiene al regolamento (e qui partirebbe un altro discorso sulla frenatura a dente di sega), ma in ogni caso per verificare che non sia avvenuto lo scalettamento esistono delle linee, verniciate a cavallo tra le due parti della ruota (e visibili nel video: sono quelle bianche, radiali) che, se non interrotte, testimoniano la salute della ruota.


In questo contesto, l'ultima cosa che si potrebbe desiderare è interporre un anello di gomma tra i due componenti.


Sono state quindi inventate le "ruote resilienti", ossia vele in materiali che attutiscono lievemente le vibrazioni; essi non sostituiscono minimamente le sospensioni, ma smorzano a sufficienza gli urti sui binari, specialmente quelli provenienti dalle masse non sospese (peso delle sale e, come nel caso delle 28 e di alcune locomotive, parte del peso dei motori).
Le ruote resilienti portano però altri problemi. Il primo è che già le ruote delle 28 APN, che dovevano sopportare una forza di meno di 30 kN (urti a parte), erano parecchio ingombranti, tanto che fu necessario sostituire completamente le boccole ed il relativo sistema di lubrificazione per liberare uno spazio sufficiente.

[S-Bahn]

Ritorno su un paio di cose.

I moderni tram con configurazione multiarticolata sono, come giustamente detto, un prodotto molto - o comunque sensibilmente - diverso dal tram tradizionale fino all'avvento del ribassato (che fossero 1500 a cassa unica o 4900 con tre casse su quattro carrelli).
Più che pormi la domanda se la sospensione secondaria sia utile sui multiarticolati, mi chiederei se si riesce a implementarla dato il tipo di architettura e la scarsa escursione delle casse imposta dal tutto ribassato. In altre parole, sarebbe bello averla ma non ci sta, o non ci sta facilmente.

Altra cosa, sulle ruote indipendenti e sul motivo per cui sono state inventate, si può ormai dire, senza successo.
Riassumendo. In una curva la ruota che percorre l'esterno della curva segue un percorso leggermente più lungo della ruota che sta all'interno, pertanto deve girare più velocemente.
Se le ruote sono calettate su un asse devono per forza girare alla stessa velocità. Ci sarà pertanto uno slittamento della ruota interna o della ruota esterna (o di entrambe) a seconda delle condizioni di carico ecc..., con usura e rumore.
Se rendi le ruote indipendenti e libere di girare ciascuna alla sua velocità il problema è brillantemente risolto, no?
Non proprio. Innanzitutto le ruote sono costruite con una conicità tale da correggere, almeno parzialmente, il problema della velocità di rotolamento, e giù questo rende questa differenza più tollerabile.
La stessa conicità aiuta a tenere centrato l'assile ferroviario sul binario, aiutandolo a fare la curva e tenendolo ben centrato in rettilineo. Con la ruota indipendente la conicità non lavora e tanto in curva quanto in rettilineo il mantenimento delle ruote in posizione avviene per continuo strisciamento del bordino contro la rotaia.

Alla fine si è visto che questo difetto è più grave e fastidioso di quello che si voleva risolvere, per di più con carrelli più complicati e delicati di quelli formati da un assile in un solo pezzo senza rotazioni relative tra le parti.
Quanto detto vale tanto per il ferroviario quanto per il tranviario. In quest'ultimo campo però i raggi di curvatura sono talmente piccoli nelle svolte in città che la differenza di velocità tra le ruote è tale da rendere più giustificabile che nel ferroviario l'adozione della ruota indipendente, anche se a quanto mi risulta l'idea è ormai stata abbandonata sui nuovi progetti.