Deviatoio: differenze tra le versioni

Un deviatoio è caratterizzato da due estremità: una punta, ossia il lato del corretto tracciato provenendo dal quale è possibile impegnare o meno il ramo deviato, ed un tallone (o calcio) che è il lato opposto<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref>.

Dal punto di vista geometrico un deviatoio è caratterizzato da<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref>:

Parte più delicata del deviatoio, il cuore è formato dall'intersezione delle due rotaie del corretto tracciato e del ramo deviato. Esso viene materializzato non nell'esatto punto matematico di intersezione delle due rotaie convergenti, ma in posizione più arretrata in quanto sussistono dei vincoli meccanici all'eccessivo assottigliamento delle rotaie (qualche decina di millimetri, variabili in funzione del modello di deviatoio)<ref name="AgostinacchioCiampaOlita2005">{{cita|Agostinacchio, Ciampa, Olita|p.&nbsp;637-657|AgostinacchioCiampaOlita2005}}</ref>. Questa interruzione di continuità delle due rotaie (spazio nocivo) è comunque necessaria, come già detto, per permettere al bordino di attraversare la rotaia. Al diminuire dell'angolo α (che caratterizza il deviatoio) l'ampiezza dello spazio nocivo aumenta: si genera quindi un limite fisico alla massima ampiezza dello spazio nocivo stesso, che deve essere tale da assicurare il sostegno verticale alla ruota che vi transiti (che in quel momento ha perso la guida laterale proprio per l'esistenza dello spazio nocivo)<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref><ref name="Mayer2003|216"/>.

Nel caso di deviatoi destinati ad essere percorsi ad alta velocità il cuore è ''a punta mobile'': esso, così come gli aghi, si sposta in modo da annullare lo spazio nocivo, che sarebbe altrimenti molto ampio e incompatibile con le esigenze di comfort e sicurezza, dato che le tangenti di questi deviatoi sono molto piccole<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref><ref name="Merlo1992">{{cita|Merlo|p.&nbsp;22-26|Itreni1992-126}}</ref>. Con il cuore del tipo a punta mobile, eliminandosi lo spazio nocivo, non è più necessario l'impiego delle controrotaie<ref name="Curia2014">{{cita|Curia|p.&nbsp;20-30|Curia2014}}</ref>.

Il telaio degli aghi è la parte mobile del deviatoio; grazie al suo movimento avviene l'instradamento del veicolo sull'uno o sull'altro ramo di deviazione, garantendo la continuità meccanica delle rotaie. Le due rotaie che formano il telaio degli aghi sono quella esterna alla curva e quella del ramo di corretto tracciato rivolta verso la curva stessa. I due aghi vengono realizzati per assottigliamento delle due rotaie, in modo che queste possano giustapporsi perfettamente al profilo interno delle rotaie. La parte finale di ciascun ago va quindi a scomparire sotto il fungo della rotaia a cui esso si accoppia, che prende il nome di ''contrago''<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref>.

Il movimento può avvenire o attraverso una rotazione attorno ad un perno verticale (aghi a cerniera) o per deformazione elastica dell'ago stesso (aghi elastici)<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref>. Per facilitare il movimento degli aghi, questi appoggiano su appositi cuscinetti, denominati ''di scorrimento'', che grazie alla loro superficie levigata e lubrificata, riducono gli attriti<ref name="AgostinacchioCiampaOlita2005">{{cita|Agostinacchio, Ciampa, Olita|p.&nbsp;637-657|AgostinacchioCiampaOlita2005}}</ref>.

La distanza tra rotaie e controrotaie è di 40–41&nbsp;mm, con due inviti alle estremità che si portano ad una larghezza di 56–65&nbsp;mm<ref name="Mayer2003|216"/><ref name="AgostinacchioCiampaOlita2005">{{cita|Agostinacchio, Ciampa, Olita|p.&nbsp;637-657|AgostinacchioCiampaOlita2005}}</ref>.

Simile al doppio, è composto anch'esso da due deviatoi (destro e sinistro) compenetrati, ma in questo caso totalmente: gli aghi vengono a trovarsi alla stessa altezza e di conseguenza i due cuori. Nella pratica, i due cuori coincidono con i due aghi esterni, riferendosi alle curve. I deviatoi tripli, per via del ridotto ingombro, trovano applicazione nei depositi e sulle navi traghetto<ref group=Nota>La denominazione di deviatoio "triplo", presente nella bibliografia in lingua italiana, fu contestata dallo storico delle ferrovie ingegner [[Erminio Mascherpa]], che in una sua nota anonima sostenne essere più corretta quella di deviatoio "doppio simmetrico" Cf {{cita|''Scambi''|pp.&nbsp;24-27|Itreni1987-77}}.</ref>. In tutti gli altri casi sono stati abbandonati<ref group=Nota>Le ''Istruzioni sugli armamenti dei binari e sui congegni fissi. Armamenti'', parte terza ''Deviatoi, intersezioni, comunicazioni e bivi'', pubblicate dal Servizio Centrale del Mantenimento delle Ferrovie dello Stato nel 1911 (Bologna, Stab. tip. Giuseppe Civelli), a p. 11 definivano gli scambi tripli come "ora abbandonati". Come documentato anche fotograficamente dalla bibliografia (cf {{cita|''Scambi''|pp.&nbsp;24-27|Itreni1987-77}}) essi erano ancora in uso alla fine del [[Novecento]].</ref>, soprattutto a causa della loro scarsa robustezza<ref name="Itreni1987-77">{{cita|''Scambi''|pp.&nbsp;24-27|Itreni1987-77}}</ref>.

Il deviatoio inglese, chiamato anche scambio-intersezione, è un dispositivo che permette sia l'intersezione tra due binari, sia il passaggio da un binario all'altro. Può classificarsi come semplice o doppio, a seconda che la comunicazione sia permessa provenendo da una sola direzione o da entrambe. Nel primo caso è presente solo una coppia di aghi, nel secondo caso due<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref>.

Il cuore ha la forma di un quadrilatero, con due angoli acuti (nella direzione parallela all'asse di simmetria tra i due binari) e due angoli ottusi (nella direzione perpendicolare a quest'ultimo). Per limitare l'estensione dello spazio nocivo in prossimità dei cuori la tangente deve essere almeno di 0,12<ref name="Serra2013">{{cita|Serra|p.&nbsp;50-53|Serra2013}}</ref>.

I deviatoi con azionamento elettromeccanico furono introdotti per la prima volta in [[Francia]] tra il [[1888]] e il [[1893]], dapprima con azionamento a solenoide (come quello dei tram) e poi con un vero e proprio motore elettrico<ref name="Merlo1992">{{cita|Merlo|p.&nbsp;22-26|Itreni1992-126}}</ref>. In Italia non comparvero prima del [[1924]], anno in cui venne realizzato a [[Stazione di Sestri Levante|Sestri Levante]] il primo apparato centrale elettrico<ref name="Merlo1992">{{cita|Merlo|p.&nbsp;22-26|Itreni1992-126}}</ref>. Il movimento avviene ad opera di una cassa di manovra elettrica in grado di trascinare gli aghi del deviatoio nelle due configurazioni possibili. Detta cassa è dotata di tiranti che in un deviatoio semplice (costituito da due aghi) sono quattro, dei quali due di manovra e due di controllo. Viceversa, nei deviatoi inglesi (costituiti da quattro aghi) si hanno due tiranti di manovra (in grado di trascinare i quattro aghi grazie ad un particolare bilanciere di unione) e quattro tiranti di controllo, per controllare la corretta posizione di ogni singolo ago indipendentemente.

Le casse di manovra sono costituite da un motore a corrente continua a eccitazione serie alimentato a 144 Vcc in grado, attraverso riduttori meccanici e trasformatori di moto (da rotativo ad alternativo), di azionare i tiranti di manovra. Il motore è dotato di due distinti avvolgimenti, che lo fanno ruotare nei due versi: i due avvolgimenti sono alimentati da due distinti circuiti, che corrispondono alle due manovre che il deviatoio può compiere. Una volta raggiunta la posizione voluta (deviatoio normale o rovescio) interviene il dispositivo di fermascambiambiatura, contenuto nella cassa e in grado di bloccare i tiranti (e quindi gli aghi) nella posizione voluta. Nel contempo viene rilevata attraverso contatti elettrici, anch'essi contenuti nella cassa, la corretta posizione dei tiranti di controllo consentendo, attraverso un circuito alimentato a 48 Vcc, di verificare sia la posizione del deviatoio (normale o rovescio) che la corretta distanza tra aghi e contraghi. Il controllo viene affidato sia ai tiranti di controllo che a quelli di manovra, per garantire la sicurezza qualora uno di questi si guastasse. Questo permette l'apertura del segnale, a protezione dell'itinerario che il treno andrà ad impegnare e nel quale incontrerà il deviatoio stesso<ref name="MovIS2004|57">{{cita|Guida, Milizia|p.&nbsp;57|GuidaMilizia2004}}</ref><ref name="Mayer2003|734">{{cita|Mayer|p.&nbsp;734-735|Mayer2003}}</ref>.

In questo tipo di deviatoi gli aghi vengono mossi tramite le azioni esercitate dagli attuatori su più punti, il cui numero varia in funzione del modello; per esempio, i punti di manovra sono 4 nel deviatoio FS di tipo S.0.1. Gli attuatori hanno sia la funzione di azionare il deviatoio sia quella di garantire la sua fermascambiatura<ref name="GuidaMilizia">{{cita|Guida, Milizia|pp.&nbsp;339|GuidaMilizia}}</ref>.

I deviatoi tallonabili sono destinati ad essere percorsi a velocità inferiore o uguale a 30&nbsp;km/h, mentre per velocità superiori è richiesto che questi siano intallonabili, per garantire una sicurezza maggiore<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref><ref name="Mayer2003|225"/>.

Infatti, alte velocità provocano delle vibrazioni nella struttura dello scambio che possono portare allo scostamento oltre tolleranza dell'ago accosto: per un rotabile che percorra di punta il deviatoio si materializza il rischio che le ruote percorrano le due rotaie esterne, con l'inevitabile conseguenza dello svio per ''abbracciamento degli aghi''<ref name="Merlo1992">{{cita|Merlo|p.&nbsp;22-26|Itreni1992-126}}</ref>.

I deviatoi impiegati in ambito [[Tram|tranviario]] invece sono di norma tutti tallonabili<ref name="tram">[http://www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref>. Durante una manovra di tallonamento è necessario che il convoglio percorra interamente il deviatoio prima di poter procedere al suo azionamento; inoltre il rotabile non deve effettuare inversione di marcia prima di aver oltrepassato per intero lo scambio stesso<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref>.

Quando sia previsto che un deviatoio operi in condizioni di gelo e neve, esso viene dotato di un apparato riscaldante, denominato ''scaldiglia''. Detto apparato ha il compito di mantenere sugli organi mobili una temperatura tale per cui non si formi ghiaccio, che potrebbe impedire il corretto movimento del telaio degli aghi, con conseguenze deleterie sulla circolazione e sulla sicurezza<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref>.

Nelle infrastrutture tranviarie i deviatoi hanno peculiarità proprie di questo modo di trasporto. La manovra avviene per azione diretta del manovratore dal veicolo in approccio allo scambio, e non tramite apparati ad opera di chi gestisce la circolazione (come avviene invece in ambito ferroviario). Gli aghi sono anche chiamati ''lingue'', ed i deviatoi sono tutti tallonabili<ref name="tram>[http:"//www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref>.

Come per i deviatoi di tipo ferroviario, i deviatoi tranviari si distinguono per il tipo di azionamento<ref name="tram>[http:"//www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref>.

Vengono azionati manualmente dal manovratore, che deve pertanto scendere dal tram. Per il movimento egli si avvale di una leva, chiamata ''ferro da scambio''. La manovra manuale può essere impiegata anche sugli scambi manovrati elettricamente, qualora la manovra elettrica non sia avvenuta in maniera corretta<ref name="tram>[http:"//www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref><ref name="Viganò">{{cita|Viganò|p.&nbsp;26-29|Itreni2000-219}}</ref>.

Sono manovrati elettricamente, su comando del manovratore. Il deviatoio è dotato di un motore elettrico, inserito in un circuito del quale fa parte anche la linea di contatto. Nelle antecedenze dello scambio è presente un breve tratto di linea collegato elettricamente al motore; dando trazione in quel tratto, la corrente circolante provoca il movimento dello scambio da una configurazione all'altra, mentre togliendo la trazione lo scambio resta nella posizione in cui si trova. La corrente deve essere sufficientemente elevata per azionare il motore elettrico, ma non eccessivamente per non bruciarlo; nei tram più datati questa operazione si basa sulla perizia del manovratore, mentre nei tram più recenti un apposito apparato regola automaticamente la corrente sul valore adeguato (70 [[Ampere|A]])<ref name="Viganò">{{cita|Viganò|p.&nbsp;26-29|Itreni2000-219}}</ref>.

Per rendere più sicuro ed affidabile il sistema di azionamento elettrico dei deviatoi tranviari, si è sviluppato un sistema semi-automatico ad onde radio. Il comando di deviazione, dato dal manovratore, viene trasmesso dal veicolo ad un'antenna posizionata tra i binari e collegata col motore di azionamento del deviatoio. Sia per i deviatoi ad impulso di corrente che per quelli a radio-frequenze, un indicatore luminoso posto in antecedenza allo scambio stesso comunica al manovratore l'attuale configurazione e l'eventuale avvenuta manovra<ref name="Viganò">{{cita|Viganò|p.&nbsp;26-29|Itreni2000-219}}</ref>.

Sono l'equivalente degli scambi a ritorno elastico, vengono usati nei capolinea di ribattuta per le reti che impieghino mezzi bidirezionali. Impiegando questa tipologia di deviatoio non è necessario l'intervento del manovratore, in quanto lo scambio viene preso di punta e quindi tallonato, o viceversa<ref name="tram>[http:"//www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref>.

Nei depositi sono impiegati dei deviatoi particolari, definiti ''a pettine''; essi presentano solo un ago, quello esterno alla curva, risparmiando quindi lo spazio interno. Per questa caratteristica essi devono essere percorsi a velocità ridotte. Questo permette una disposizione in serie di molti deviatoi e quindi un accesso compatto a molti binari paralleli, configurazione tipica dei depositi<ref name="tram>[http:"//www.tramditorino.it/binari.htm Scambi ferroviari su tramditorino.it]</ref>.

Le velocità massime ammesse sul ramo deviato sono commisurate al suo raggio di curvatura, e sono dimensionate in modo da prevedere un'accelerazione laterale sul veicolo di circa 0,6&nbsp;m/s². Fanno eccezione le deviate da 400 metri di raggio, dove l'accelerazione laterale raggiunge quasi il valore di 0,7&nbsp;m/s²<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref>. La ragione di questa eccezione è essenzialmente storico/progettuale: progettare un deviatoio con un'accelerazione minore avrebbe richiesto raggi maggiori, e questo avrebbe creato delle difficoltà nell'inserimento di queste deviate in uno scenario esistente. La sicurezza viene comunque salvaguardata: per lo svio di un veicolo sarebbero necessarie accelerazioni laterali ben maggiori (circa 5 volte tanto), mentre i limiti esistenti sono fissati essenzialmente per il comfort dei passeggeri<ref name="Policicchio|100">{{cita|Policicchio|p.&nbsp;100|Policicchio2007}}</ref><ref>{{cita web|url=http://www.segnalifs.it/it2/ac/N_deviatoi.htm|titolo=Deviatoi su segnalifs.it|accesso=11 aprile 2014}}</ref>.

* [{{cita web|http://www.segnalifs.it/it/ac/N_deviatoi.htm#top |Segnali FS]}}