Carrello (ferrovia): differenze tra le versioni
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Il '''carrello''' è quella parte di un [[veicolo ferroviario]] che comprende il [[rodiggio]] e la struttura portante ad esso connessa. Può anche essere munito di [[motore elettrico di trazione|motori di trazione]]<ref>{{cita|Enciclopedia della tecnica e della meccanica|p. 122}}.</ref> nel qual caso viene spesso indicato come "carrello motore".
[[File:306._One_of_the_Bogie_Trucks_of_a_Valtellina_Motor_Carriage,_with_Three-Phase_Motors.jpg|thumb|Carrello motore di locomotiva trifase per la Valtellina]]
I carrelli dei veicoli ferroviari sono comunemente a due assi ma, nel caso dei carri per trasporto di merci speciali o di massa elevata, possono essere a 3 o più assi.
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==Storia==
Agli albori della ferrovia le costruzioni di veicoli ferroviari prevedevano l'uso di pochi assi per ciascun veicolo. Le locomotive di massima avevano un asse motore ed uno portante e i veicoli trainati erano a due assi montati fissi sotto il telaio portante di ciascun rotabile.
Con l'aumento della lunghezza e della massa dei veicoli trainati si pose presto la necessità di studiare un sistema che ne migliorasse l'inscrivibilità in curva e nello stesso tempo ne diminuisse il peso per asse<ref name="ReferenceA">{{cita|Veicoli ed impianti|p. 101}}.</ref>. Per le locomotive si presentava oltre alla necessità di ridurre il più possibile il passo rigido quello di sviluppare un sistema di assi "sterzanti", nel senso della marcia, che seguissero il contorno delle curve guidandone la corsa senza pericolo di svio.
La prima idea nota di un carrello per l'inscrizione in curva di una locomotiva è quella che venne brevettata, il 30 dicembre 1812 (brevetto nº 3632) dai fratelli William ed Edward Walton Chapman<ref>{{cita|C.F.Marshall|pp.61-62}}.</ref>
Le prime realizzazioni di carrelli per veicoli ferroviari di cui si è a conoscenza sono state operate negli [[Stati Uniti d'America|USA]] intorno al 1830 e si resero necessarie allo scopo di diminuire il peso per asse dei carri e delle carrozze e per migliorarne la tenuta di strada nelle linee costruite; determinante fu anche lo sviluppo del trasporto di grandi quantità di merci richiesto dallo sviluppo impetuoso dello Stato americano<ref>[http://www.drehgestelle.de/1/Vorl.html Güterwagen-Drehgestelle (in tedesco)]</ref>. In [[Europa]] l'introduzione del carrello per carri merci fu molto più tarda e ciò probabilmente a causa della minore necessità di trasporti pesanti. In Germania venne costruito un tipo di carrello per le ferrovie del Württemberg nel 1845.
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===La struttura===
[[File:Bogie Vehicle Schematic (French).svg|thumb|schema di veicolo a carrelli]]
Un carrello è di massima costituito da due fiancate in lamiera di acciaio collegate da profilati che realizzano un telaio indeformabile, con le guide per le boccole degli assi e le sospensioni primarie<ref name="ReferenceB">{{cita|Veicoli ed impianti|p. 103}}.</ref>; al centro è disposta trasversalmente una trave su cui poggia un perno di rotazione di cui è provvisto il carro del veicolo<ref>{{cita|Nozioni generali sulla traz. elettrica|p. 38}}.</ref>; ai due laterali sono presenti due pattini che hanno funzione di equilibrio trasversale. Il perno (o la ralla) può anche avere solo funzione di guida quando sono i due pattini laterali a supportare direttamente il carico. Altri organi sono, il sistema frenante e gli eventuali organi di trazione e repulsione. La sospensione primaria dei carrelli, inizialmente era a balestre, in seguito a molle ad elica. Le guide delle boccole furono realizzate a glifo, sistema che permane ancora nelle realizzazioni più elementari e per i carri merci<ref name="ReferenceC">{{cita|Enciclopedia della tecnica e della meccanica|p. 123}}.</ref>.
[[File:ASF-BASIC-TRUCK.jpg|thumb|left|Carrello americano tipo ASF-basic; la struttura è realizzata in acciaio stampato]]
Un miglioramento presto introdotto fu l'uso di una [[trave oscillante]] al posto di quella fissa che venne a costituire l'elemento di collegamento tra il telaio principale del veicolo e il carrello stesso. Su questa trave, disposta trasversalmente, è applicato il peso della cassa (tramite una ralla semisferica o due pattini); il collegamento con il carrello si realizza mediante due coppie di [[biella (meccanica)|biellette]] che le consentono la possibilità di oscillazione trasversale. La trave oscillante può anche essere costituita da due pezzi tra i quali si trova una coppia di molle a balestra contrapposte; la parte inferiore, sospesa su appoggi a lama di coltello sostenuti da due biellette per lato fissate al telaio del carrello vi scarica il peso della cassa. Due arresti laterali in questo caso ne limitano l'ampiezza delle oscillazioni trasversali. La posizione di montaggio verticale o inclinata delle biellette ha influenza sullo smorzamento delle oscillazioni della cassa; quella inclinata è preferibile in quanto le forze orizzontali generate essendo in opposizione tendono ad elidersi dando stabilità al veicolo in marcia<ref name="ReferenceB"/>.
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La necessità del carrello nella costruzione delle locomotive si evidenziò molto presto con l'evoluzione del rodiggio delle stesse quando dal rodiggio C (a tre assi) si cercò di passare ad un numero di assi superiore per ragione sia di maggiore [[Forza di trazione|sforzo di trazione]] che di [[Peso assiale|massa per asse]]. Il semplice spostamento trasversale del primo asse non garantiva una stabilità di marcia accettabile appena si aumentava anche di poco la modesta velocità raggiungibile. Si studiò quindi un sistema che permettesse la ''spostabilità radiale'' del primo asse (portante): oltre ai sistemi che usavano [[boccola radiale|boccole radiali]] quali i sistemi Adams, Webb ed altri, un sistema che ebbe molto successo fu quello implementato nel [[1857]] da [[Levi Bissel]] che da lui prese nome ([[Carrello Bissel]])<ref>Jackson, Alan A. (2006). ''The Railway Dictionary'', IV ed., Sutton Publishing, Stroud, p. 28</ref>.
Il carrello Bissel, ad un solo asse, venne applicato alle locomotive sia anteriormente, come carrello sterzante, che posteriormente come carrello portante. Era costituito da un semplice telaio triangolare, del tutto indipendente dal telaio principale della locomotiva, a cui era collegato mediante un semplice perno posto al vertice del triangolo; l'asse era quindi libero di ruotare lateralmente inscrivendosi agevolmente in curva. Veniva richiamato poi in posizione da un sistema di molle e caricato di una parte della massa della locomotiva<ref>{{Cita|La locomotiva a vapore|p. 149}}.</ref>.
Quando il carrello è costituito da due assi costituisce, a differenza del Bissel, un piccolo veicolo vero e proprio indipendente in quanto il telaio che lo costituisce abbraccia le quattro boccole, ha la sua sospensione ed è unito al telaio della locomotiva da un perno accoppiato ad una ralla posta in posizione centrale; questi due elementi servono anche a trasmettere parte della massa della locomotiva sui due assi portanti. Perché il carrello si adatti alla curva da percorrere la ralla deve poter traslare lateralmente e ciò è ottenuto collocandola ad un sostegno sospeso mediante quattro tiranti al telaio stesso del carrello; tale sostegno viene chiamato ''traversa oscillante''. Questo schema di massima descrive la struttura dei carrelli di locomotiva dei tipi ''[[carrello americano|americano]]'' o ''inglese'', [[carrello Krauss-Helmholtz|Krauss-Helmholtz]] e la sua variante, il [[carrello italiano]]<ref>{{Cita|La locomotiva a vapore|pp. 150-151}}.</ref>.
[[File:HPS Bissel Krauss Helmholtz schema.svg|thumb|Disegno schematico di carrello Krauss-Helmholtz]]
Una particolarità dell'uso del carrello è quella adottata sulle [[locomotiva Mallet|locomotive Mallet]] le quali sono costituite da due sezioni articolate per potersi inscrivere agevolmente nelle curve le quali supportano tutte le apparecchiature che costituiscono la locomotiva. Queste sono divise rispettivamente, sul carrello posteriore, che supporta il telaio generale su cui è montata la [[generatore di vapore|caldaia]] anche il meccanismo motore ad alta pressione con i due o tre assi accoppiati e su quello anteriore, che supporta la camera a fumo, il meccanismo motore a bassa pressione con gli assi accoppiati. In sostanza la locomotiva risulta costituita da due grossi carrelli motori articolati per mezzo di un robusto perno centrale<ref>{{Cita|La locomotiva a vapore|p. 156}}.</ref>.
Altro esempio di utilizzazione di carrelli motori è costituito dalle [[Locomotiva Garratt|locomotive Garratt]] nelle quali i due carrelli con gli assi accoppiati e le rispettive motorizzazioni sono simmetrici e supportano, mediante ralle e perni, tutto il blocco caldaia-forno-cabina che risulta sospeso su due punti e consente una migliore inscrivibilità nelle strette curve rispetto alle ''Mallet''
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