Locomotiva DB 184: differenze tra le versioni
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Le locomotive del '''gruppo 184''' della [[Deutsche Bundesbahn|Ferrovia Federale Tedesca (DB)]] sono state le prime [[Locomotiva elettrica|locomotive elettriche]] quadricorrente<ref name="mezzi polisistema" group="Nota">I mezzi polisistema, cioè i rotabili in grado di operare sulle reti ferroviarie con diversi sistemi di elettrificazione, si distinguono nelle seguenti tipologie:
* "bitensione", atti a funzionare con corrente della stessa natura (continua o alternata) a due tensioni diverse (per esempio: locomotiva bitensione a 1,5 e 3 kV[[Corrente continua|=]], locomotiva bitensione a 16 e 25 kV 50 Hz);
* "bifrequenza", atti a funzionare con corrente alternata a due frequenze diverse (per esempio: locomotiva bifrequenza a 15 kV 16⅔ Hz e 25 kV 50 Hz);
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== Premesse ==
All'inizio degli [[anni 1960|anni sessanta]] lo sviluppo dell'[[elettronica di potenza]], e in particolare dei [[Tiristore|tiristori]], detti anche "diodi controllati al silicio" o SCR<ref name="SCR">SCR: acronimo di ''silicon controlled rectifier''.</ref>, dimostrò la possibilità di superare i problemi di ingombro e di massa che fino ad allora avevano rallentato l'introduzione di mezzi di trazione polisistema<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /><ref>{{cita|Mayer, ''La scelta''|pp. 252-254|IF1978-3}}.</ref><ref>I mezzi polisistema delle prime generazioni utilizzavano, quali raddrizzatori, gli [[ignitron]]i o gli eccitroni. Cf Ugo Cantutti, ''Il treno'', in ''Il mondo della tecnica'', sotto la direzione di [[Gustavo Colonnetti]], vol. 4°, Torino, UTET, 1962, p. 31.</ref>.
Tra i mezzi polisistema della generazione precedente all'introduzione dell'elettronica di potenza erano notevoli i casi delle [[Société nationale des chemins de fer français|ferrovie francesi (SNCF)]] che disponevano di locomotive alimentate con due, tre o quattro tipi di corrente<ref>{{cita|Vicuna, ''Organizzazione''|pp. 427-428|OTF}}.</ref>, e dell'elettrotreno [[Trans Europ Express|TEE]] quadricorrente<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> delle [[Ferrovie Federali Svizzere|ferrovie federali svizzere (FFS)]] [[Elettrotreno FFS RAe 1050|RAe 1050]] che raggiungeva regolarmente [[Parigi]] e [[Milano]]<ref name="iT63-19">{{cita|''Gli elettrotreni''|p. 19|iTreni 63}}.</ref>.
== Progetto e costruzione ==
Le locomotive elettriche {{TA|E 410}} (in seguito gruppo 184) della [[Deutsche Bundesbahn|Ferrovia Federale Tedesca (DB)]] nacquero allo scopo di eliminare i tempi morti per il cambio del mezzo di trazione alle frontiere con [[Paesi Bassi]], [[Belgio]], [[Lussemburgo]] e [[Francia]], le cui reti ferroviarie usavano sistemi di elettrificazione diversi da quello adottato dalle ferrovie tedesche<ref name="DBTRAINS">{{cita|Wilbrink, ''E 310/E 410''||E310-E410}}</ref>.
Sulla base dell'esperienza acquisita con i tre prototipi di locomotiva bifrequenza<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> equipaggiati con [[Diodo a giunzione|raddrizzatori al silicio]] {{TA|E 320 01}}<ref>Nel 1981 la locomotiva {{TA|182 001}} (ex {{TA|E 320 01}}), già accantonata dalla DB, fu concessa in uso alla [[AEG-Telefunken]] che vi montò a proprie spese un'apparecchiatura sperimentale con [[Motore trifase|motori trifasi]] che intendeva sviluppare soprattutto per le reti straniere con alimentazione monofase a {{TA|25 kV 50 Hz}}, ma che poteva essere provata anche sulla rete tedesca a {{TA|15 kV 16⅔ Hz}}. Con la trasformazione, eseguita dalla AEG a Monaco Freimann, la locomotiva fu equipaggiata con un carrello con due motori trifasi della potenza nominale complessiva di {{TA|2 870 kW}}, mentre i motori originali dell'altro carrello furono esclusi dal circuito di trazione. In occasione della trasformazione la {{TA|182 001}} fu ridipinta nello schema di coloritura rosso, beige e grigio perla. Cf ''Notizie flash'' in ''I treni oggi'', 2 (1981), n. 13, p. 7.</ref>, 11 e 21<ref name="IF4/T12">{{cita|Machefert-Tassins, ''I diversi''|n. 4, tabella XII, p. 408|IF 2,3,4}}.</ref><ref name="BR181DB/39-42">Nel 1968 i tre prototipi {{TA|E 320 01}}, 11 e 21 furono riclassificati nel gruppo 182 rispettivamente come {{TA|182 001}}, 011 e 021. Cf {{cita|Ruge, ''Die Elektrolokomotiven''|pp. 39-49|BR181DB}}.<br />In seguito il gruppo 182 fu riutilizzato dalla [[Deutsche Bahn|Deutsche Bahn AG]] per classificare le 25 locomotive a {{TA|15 kV 16⅔ Hz}} e {{TA|25 kV 50 Hz}} {{TA|ES 64 U2}} immesse in servizio nel 2001-2002. Cf {{cita|Ruge, ''Die Elektrolokomotiven''|pp. 47-49|BR181DB}}.</ref> che svolsero servizio a partire dal 1960 sulla relazione [[Homburg (Saarland)|Homburg]]–[[Saarbrücken]]–[[Forbach]]–[[Metz]], elettrificata in Germania a {{M|15|k|V}} {{M|16⅔||Hz}} e in Francia a 25 kV 50 Hz<ref name="DBTRAINS" />, gli uffici centrali della DB<ref name="BZA"/> di [[Monaco di Baviera]] svilupparono con l'industria tedesca il progetto di una nuova famiglia di locomotive elettriche polialimentazione<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> che comprendeva<ref name="DBTRAINS" />:
* le locomotive bifrequenza {{TA|E 310}} (in seguito [[Locomotiva DB 181|gruppo 181]]), previste per circolare sotto le reti elettrificate in [[corrente alternata]] a {{TA|15 kV 16⅔ Hz}} delle ferrovie tedesche (DB) e a {{TA|25 kV 50 Hz}} delle [[Société nationale des chemins de fer français|ferrovie francesi (SNCF)]] e [[Société Nationale des Chemins de Fer Luxembourgeois|lussemburghesi (CFL)]];
* le locomotive quadricorrente<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> {{TA|E 410}}, previste per circolare anche sotto le reti elettrificate in [[corrente continua]] a {{TA|1,5 kV}} delle [[Nederlandse Spoorwegen|ferrovie olandesi (NS)]] e a {{TA|3 kV}} delle [[Société nationale des chemins de fer belges|ferrovie belghe (SNCB)]].
Le suddette locomotive erano inoltre in grado di funzionare sotto le [[Linea aerea di contatto|catenarie]] di altri Stati in cui non era prevista espressamente la loro circolazione, cioè le reti elettrificate in corrente alternata a {{TA|15 kV 16⅔ Hz}} delle ferrovie svizzere (FFS) e [[Österreichische Bundesbahnen|austriache (ŐBB)]] e, limitatamente alle {{TA|E 410}}, le reti elettrificate in corrente continua a {{TA|1,5 kV}} delle ferrovie francesi (SNCF) e a {{TA|3 kV}} delle [[Ferrovie dello Stato|ferrovie italiane (FS)]]<ref name="ReferenceA">{{cita|Bachman, ''The BR 184''||The BR 184}}</ref>.
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===== Motori di trazione =====
I motori di trazione tipo {{TA|UZ 116 64H}} furono derivati da quelli a corrente ondulata<ref name="motori a corrente ondulata">I motori a corrente ondulata vengono usati tipicamente nei rotabili a corrente monofase a frequenza industriale, dove vengono alimentati con la corrente, detta "pulsante" o "ondulata", fornita dai ponti raddrizzatori. Sono sostanzialmente dei motori a collettore a corrente continua a cui viene aggiunta in serie un'[[induttanza]] di spianamento, detta "self", usata generalmente da sola o in combinazione con un leggero shuntaggio ohmico dei circuiti induttori. I motori di trazione a corrente continua non possono essere infatti alimentati direttamente con la corrente raddrizzata, poiché la componente alternata di tale corrente creerebbe nell'indotto lo stesso fenomeno della "f.e.m. di trasformazione" che turba la commutazione dei "motori diretti". Cf {{cita|Machefert-Tassin, ''I diversi''|n. 3, pp. 297-298|IF 2,3,4}} e {{cita|Mayer, ''La scelta''|p. 252|IF1978-3}}.</ref> utilizzati dalla stessa AEG sulla locomotiva bifrequenza<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> {{TA|E 320 01}} (successivamente 182.001), ulteriormente sviluppati con un sistema di ancoraggio a tre punti ed equipaggiati con la trasmissione cardanica ad anello di gomma "Gummiring-Kardan-Antrieb"<ref name="BR181DB/58-59"/>.
I quattro motori, caratterizzati da una tensione di alimentazione massima di {{TA|1 050 V}} e una potenza oraria di {{TA|800 kW}} ciascuno, azionavano singolarmente le [[Sala montata|sale]] dei [[Carrello (ferrovia)|carrelli]] della locomotiva (schema di [[rodiggio]] Bo'Bo'), fornendole complessivamente una [[Rapporto potenza-peso|potenza massica]] di {{TA|38,2 kW/t}}<ref name="BR181DB/58-59"/>.
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==== Circuito di trazione BBC ====
Diversamente da quella dell'AEG, la parte elettrica delle locomotive {{TA|E 410 011-012}} (in seguito {{TA|184 111-112}}) non aveva alcuna caratteristica innovativa: la BBC ricorse infatti alla soluzione, comunemente adottata al tempo per i mezzi di trazione quadricorrente<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" />, che prevedeva l'uso di motori alimentati in corrente continua con [[avviamento reostatico|regolazione reostatica]] direttamente dalle catenarie a {{TA|1,5 kV}} e {{TA|3 kV}} e tramite trasformatore e ponte raddrizzatore dalle catenarie a {{TA|15 kV 16⅔ Hz}} e {{TA|25 kV 50 Hz}}<ref name="BR181DB/62-64">{{cita|Ruge, ''Die Elektrolokomotiven''|pp. 62-64|BR181DB}}.</ref>.
La regolazione di velocità dei motori era ottenuta escludendo progressivamente per mezzo di [[Contattore|contattori]] le resistenze del reostato di avviamento, con un totale di 72 passi di accelerazione<ref name="BR181DB/62-64"/>.
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La scelta dell'azionamento elettromeccanico fece sì che le locomotive {{TA|184 111 e 112}}, con parte elettrica ABB, non creassero i problemi di interferenza elettromagnetica causati dall'azionamento elettronico AEG delle {{TA|184 001-003}} sul sistema di [[Segnalamento ferroviario|segnalamento]] delle ferrovie belghe<ref name="BR181DB/62-64"/>.
I motori di trazione a corrente ondulata<ref name="motori a corrente ondulata"/> tipo {{TA|MBg 810}} furono sviluppati dalla BBC facendo ricorso all'esperienza maturata nell'isolamento a {{TA|3 kV}} con altri tipi di motori per locomotive monotensione e richiamandosi al progetto dei motori utilizzati sulla locomotiva bifrequenza<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> {{TA|E 320 11}} (in seguito {{TA|182 011}})<ref name="IF4/T12"/><ref name="BR181DB/62-64"/>. <br />
Erano adatti sia al funzionamento in corrente alternata raddrizzata, con potenza oraria di {{TA|810 kW}}, che a quello in corrente continua, con potenza oraria di {{TA|850 kW}}, ed erano progettati per una tensione di esercizio di {{TA|1,5 kV}} che rendeva necessario collegare in serie i motori di ciascun carrello nel funzionamento sotto la linea aerea a {{TA|3 kV}}<ref name="BR181DB/62-64"/>.
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=== Sperimentazioni in Italia ===
Fin dagli [[anni 1950|anni cinquanta]], sulla spinta delle esperienze straniere, gli ambienti tecnici italiani avevano preso in considerazione la possibilità di costruire mezzi di trazione polisistema<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> per i servizi internazionali<ref name="iT182">{{cita|Mascherpa, ''Un progetto''|pp. 16-17|iTreni 182}}.</ref>.
Il dibattito tecnologico trovò ampio riscontro nelle riviste tecniche, tra cui ''Ingegneria ferroviaria'', ''La tecnica professionale'' e ''L'elettrotecnica''<ref>Cf la rassegna di {{cita|Yves Machefort-Tassin, ''I diversi''||IF 2,3,4}}</ref>.
Le FS, che avevano già una vasta esperienza con i rimorchi per elettromotrici [[Automotrice FS ALe 840|Le 840.200]] e che avevano considerato la possibilità di modificare quattro [[Elettrotreno FS ETR 200|elettrotreni ETR.200]] per impiegarli anche con l'alimentazione a [[Trazione trifase|corrente alternata trifase]], verso il 1965 avevano studiato la possibilità di espletare servizi internazionali equipaggiando con convertitori alcuni rimorchi {{TA|Le 601}} tramite i quali alimentare delle [[ALe 601]] o costruendo delle locomotive quadricorrente<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> basate sul progetto meccanico delle [[D.443]]<ref name="iT182"/>.
Nell'aprile del 1972 la {{TA|184 003}} venne inviata in Italia a seguito di un accordo tra FS e DB per eseguire una serie di prove inquadrate in un programma coordinato dall'[[Office de Recherches et d'Essais|Office de Recherches et d'Essais (ORE)]], l'ufficio per le ricerche e le sperimentazioni dell'[[Union internationale des chemins de fer|Union Internationale des Chemins de fer (UIC)]]<ref name="iT109-32-33">{{cita|''Locomotive policorrenti''|pp. 32-33|iTreni 109}}.</ref>.
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Dopo numerose prove in linea le 184 del deposito di Colonia Deutzerfeld furono messe in servizio sul [[TEE Paris-Ruhr]] nel 1969 e sul [[TEE Parsifal]] nel 1970<ref name="TEE-80n">{{cita|Mertens, Malaspina, ''TEE''|p. 80|TEE}}. La stessa fonte sostiene che le 184 furono messe in servizio anche sul [[TEE Goethe]] a partire dal 1970, circostanza che risulta assai improbabile perché le locomotive assegnate al TEE Goethe erano di stanza nel deposito di Saarbrücken, mentre tutte le 184 erano assegnate a quello di Colonia. L'unica locomotiva che potrebbe aver prestato servizio regolare sul TEE Goethe è la {{TA|184 002}}, trasferita a Saarbrücken nel 1974 dopo il declassamento a macchina bifrequenza.</ref>, istituendo in questa occasione un turno giornaliero sul percorso [[Dortmund]]–Liegi–Aquisgrana–Liegi–Dortmund<ref name="BR181DB/60-61"/><ref name="BR181DB/65"/>, in cui le 184 coprivano i tratti Dortmund–Liegi in testa al TEE Paris Ruhr, Liegi–Aquisgrana–Liegi con la coppia di TEE Parsifal, e Liegi–Dortmund in testa al TEE Paris Ruhr<ref>{{cita|Mertens, Malaspina, ''TEE''|pp. 180-183, 200-205, 338-341}}.</ref>. Il turno rimase pressoché invariato anche dopo la limitazione a [[Düsseldorf]], nel settembre 1971, del TEE Paris Ruhr e l'ulteriore limitazione a Colonia, nel giugno 1975, del [[TEE Molière]] che l'aveva sostituito quasi sulla stessa traccia oraria dal giugno 1973<ref>{{cita|Mertens, Malaspina, ''TEE''|pp. 338-341}}.</ref>.
Nel 1974 una manovra errata sulla locomotiva {{TA|184 002}} provocò un gravissimo guasto nella sezione a [[corrente continua]], che risultò praticamente distrutta<ref name="BR181DB/60-61"/>. L'entità dei danni fu tale da determinare la decisione di rimuovere completamente le apparecchiature per il funzionamento a 1,5 e a {{TA|3 kV}} in corrente continua, compresi i [[Pantografo (trasporti)|pantografi]] 1 e 4, declassando così la {{TA|184 002}} a locomotiva bifrequenza<ref name="mezzi polisistema" group="Nota" /> e rendendola analoga alle macchine del [[Locomotiva DB 181|gruppo 181]]<ref name="BR181DB/60-61"/>. Dopo l'intervento di ripristino la {{TA|184 002}} fu trasferita al deposito locomotive di [[Saarbrücken]], dove fu affiancata alle 181 nei turni del servizio interfrontaliero con la Francia<ref name="BR181DB/60-61"/>.
Anche le {{TA|184 001}} e 003 si dimostrarono poco affidabili nel funzionamento in corrente continua, essendo soggette a una serie di avarie provocate dai picchi di tensione che si verificavano sulla [[Linea aerea di contatto|linea di contatto]] alimentata a {{TA|3 kV}} della rete ferroviaria belga<ref name="Elk">{{cita|Schmitz, ''Die Europalok''||Europalok}}</ref>. Le sovratensioni erano causate dall'immissione di energia in linea da parte delle locomotive SNCB durante la [[Freno elettrico|frenatura elettrica a recupero]]<ref name="Elk"/>, che provocava, in particolari condizioni<ref>L'aumento della tensione oltre i limiti di tolleranza si verificava quando non poteva essere utilizzata l'energia immessa in linea dalle locomotive SNCB in fase di frenatura elettrica a recupero. Questo avveniva quando sui binari alimentati dalla stessa sottostazione elettrica non era presente nessuna locomotiva sottoposta a sforzo di trazione, impegnata cioè nel traino di un convoglio in fase di accelerazione o su un percorso in salita. L'avaria poteva dunque verificarsi nelle suddette condizioni quando la 184 era ferma, impegnata in un percorso in discesa o, meno facilmente, aveva già raggiunto la velocità impostata in orario su un percorso pianeggiante, condizione in cui l'assorbimento di corrente è limitato a quello necessario per vincere le resistenze aerodinamiche e per garantire l'alimentazione dei servizi del treno.</ref>, un aumento della tensione media fino a {{TA|4 kV}} con picchi di {{TA|7 kV}}<ref name="BR181DB/60-61"/>. Questi valori non comportavano conseguenze sulle locomotive ad azionamento elettromeccanico della SNCB, ma, non esistendo ancora una componentistica di protezione adeguata, erano deleteri per l'inverter che equipaggiava le 184 AEG, costringendo alla fine la DB a ritirarle dal servizio internazionale con il Belgio<ref name="BR181DB/60-61"/>.
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== Note ==
<references group="Nota"/>
=== Riferimenti ===
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