Linea aerea di contatto

La linea aerea di contatto o linea aerea di presa è un sistema usato per trasmettere l'energia elettrica a tram, filoveicoli e treni, anche a distanza dai punti di generazione elettrica.

Caso particolare di doppia alimentazione per coesistenza di transito di mezzi con alimentazione diverse sullo stesso percorso, (rotaia a 1200 V CC, 15 000 V CA, ferrovie del Sihltal e del Uetliberg - Svizzera), le linee di alimentazione hanno collocazioni disimmetriche rispetto all'asse rotaia e quindi pantografi sono disassati nei mezzi delle due linee, per poter captare ognuno la propria corrente.
Linea di contatto a 3 kV cc sulla rete ferroviaria statale italiana. Si distinguono: la mensola, che regge l'insieme e lo connette al palo; la fune portante (in alto); i due conduttori della linea di contatto (in basso); i pendini (verticali) che connettono la fune portante alla linea di contatto; gli isolatori della fune portante e della linea di contatto.

Il mezzo di trasporto, spostandosi, sposta il punto di presa dalla linea, mentre l'energia è prelevata da un conduttore collocato in posizione fissa presso il percorso del mezzo, in questo caso al di sopra del mezzo stesso. La linea è alimentata, tramite le sottostazioni, da connessioni alla rete di distribuzione, connessa a sua volta ad un sistema di generazione elettrica.

GeneralitàModifica

I mezzi di trasporto pubblico elettrici (per esempio tram e treni) che si alimentano tramite le linee aeree utilizzano un dispositivo tra i seguenti: archetto tranviario, trolley a stanga rigida o pantografo. La corrente viene prelevata dalla linea aerea, viene utilizzata dal mezzo e "ritorna" al sistema di generazione, chiudendo il circuito, in genere attraverso le rotaie di corsa del mezzo stesso. Nel caso di mezzo senza rotaie metalliche, cioè su gomma come nel caso del filoveicolo, il ritorno avviene invece con un secondo filo: in tal caso la doppia linea aerea è nota come bifilare.

La trasmissione con linea aerea di contatto (sopratesta) è stata la evoluzione finale del sistema di erogazione elettrica di energia ai mezzi di trasporto, con generazione fissa esterna al mezzo.

Un sistema di origine con terza rotaia poneva indubbi problemi di sicurezza; la terza rotaia, sollevata di qualche centimetro dal suolo ed appoggiata su isolatori sulla quale scorrono i pattini di presa, era relativamente economica, ma pericolosa e complessa, soprattutto nei passaggi a livello.

Le linee ferroviarie italiane adottano due tipi di elettrificazione, con poche eccezioni su alcune ferrovie:

  • sulle linee tradizionali la tensione erogata è di 3 kV a corrente continua; questo standard viene utilizzato anche in altri paesi europei, ma è ormai ritenuto insufficiente per le moderne linee ad alta velocità;
  • sulle linee ad alta velocità viene erogata una tensione di 25 kV a corrente alternata a frequenza di 50 Hz; questo si avvia ad essere lo standard nell'Unione Europea.

Struttura costruttivaModifica

 
Verificatori di linea che con un mezzo apposito riparano la linea di contatto

Per permettere un contatto continuo ottimale, anche con elevate velocità del mezzo, occorre che il filo segua il percorso del mezzo stesso ed abbia una distanza abbastanza uniforme dal livello delle rotaie; questo è tanto più importante quanto più è veloce il mezzo, dato che altrimenti le variazioni di livello del filo potrebbero far staccare il pattino di presa ed interrompere pericolosamente l'alimentazione.

Di norma quindi per i treni si adotta, sovrapposto al filo "di contatto" un altro filo, detto "catenaria" (il cui nome deriva dalla omonima curva geometrica), dal quale a brevi intervalli scendono dei fili verticali, detti "pendini", che sono accuratamente previsti in lunghezza per fare in modo che i fili di contatto si trovino sempre alla stessa altezza.

Il collegamento tra fili di contatto e catenarie permettono, tra l'altro, di avere una maggiore sezione di passaggio della corrente di alimentazione che scorre nei fili (ci sono più fili che conducono la corrente).

Il filo di contatto, tra un pendino ed un altro, tende comunque a piegarsi verso il basso a causa del proprio peso, ma per effetto del breve tratto tra un pendino ed un altro e dalla tensione meccanica del filo stesso, la curvatura è molto limitata e non compromette il contatto tra il filo ed il collettore del mezzo.

La tensione del filo è molto importante ed è ottenuta utilizzando sistemi con pesi e carrucole che suddividono la linea in tratti piuttosto brevi, mantenendo teso ogni tratto e limitando così le oscillazioni, che, se create dall’interazione tra filo e pattino di presa in movimento (soprattutto ad alta velocità), se sono troppo violente possono provocare il mancato contatto elettrico tra le parti ed il danneggiamento del filo e degli organi di presa dell'elettricità.

Per ridurre le oscillazioni, che possono essere causate anche dal vento, si possono utilizzare dei mass damper opportunamente posizionati sulle linee di sostegno, non su quelle alimentate, per “assorbire” oscillazioni a specifiche frequenze.

 
Tensionatori di linea

Il filo di contatto, in caso a presa a pattino piatto del pantografo, non è mai collocato in direzione perfettamente parallela alla rotaia, ma è leggermente spostato, ad ogni attacco, un po' da un lato e un po' dall'altro, alternativamente. Se il filo fosse perfettamente lineare, il contatto del filo con il pattino avverrebbe sempre nello stesso punto, provocando una rapida usura localizzata del pattino stesso. Con la disposizione a zig-zag si ha lo scorrimento su tutta la superficie del pattino, riducendo il riscaldamento e l'usura.

La disposizione a zig-zag nei treni non è realizzata con sistemi di aste di captazione a guscio (come nei filobus) o a rotella, in cui il punto di contatto è obbligato dalla forma stessa del sistema di captazione: d'altra parte tali sistemi di captazione sono previsti per mezzi operanti a velocità medio-basse.

Altezza della linea di contattoModifica

L'altezza della linea di contatto è oggetto di un compromesso relativo limitazione dei costi nella costruzione dell'infrastruttura di trasporto su rotaia, in quanto la linea più alta indurrebbe costruzione di pali più alti per il sostegno dei fili, ma anche gallerie di maggiori dimensioni o ponti di sovrappasso della ferrovia più alti; d'altra parte fili più bassi limitano l'altezza dei mezzi stradali che possono transitare ai passaggi a livello. Attualmente vi è la tendenza ad eliminare i passaggi a livello, sostituendoli con sottopassaggi o sovrappassaggi, che elimina il rischio di pericolose collisioni dei mezzi stradali con la linea aerea di contatto (oltre alla necessità per i mezzi stradali di sostare per attendere il transito di quelli su rotaia).

Allo scopo evitare eccessivi dimensionamenti della linea aerea di contatto, essa è suddivisa in tratte; ogni tratta è separatamente alimentata da un sistema di alimentazione esterno, spesso realizzato da una normale linea elettrica di trasmissione ad alta tensione; i punti di alimentazione della linea aerea di contatto sono equipaggiati di stazioni di trasformazione, che provvedono a trasformare la corrente ad alta tensione in quella necessaria al sistema di trazione, modificando tensione e tipologia di corrente.

Galleria d'immaginiModifica

BibliografiaModifica

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Voci correlateModifica

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