Ferrovia a cremagliera

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Binari di una cremagliera a Losanna

Una locomotiva a vapore a cremagliera

La ferrovia a cremagliera è un sistema di trazione ferroviaria impiegato quando la pendenza del binario supera la capacità di aderenza naturale dei mezzi destinati a trainare i treni - locomotive o automotrice - ovvero si renda necessario per garantirne o migliorare la frenatura.

Si basa sull'impiego di una rotaia dentata (detta anche cremagliera) collocata parallelamente al binario, normalmente al centro fra le rotaie ma talvolta anche fuori asse. I veicoli sono dotati di una o più ruote dentate (anche pignone) collegate ai meccanismi di trazione oppure ad un sistema di frenatura. I convogli possono così muoversi indipendentemente dall'inclinazione del tracciato. Talvolta il termine cremagliera è sinteticamente utilizzato per indicare l'intero impianto. Spesso viene confuso con la funicolare che si basa invece sull'impiego di una fune.

La maggior parte degli impianti a cremagliera si trova inserita in linee ferroviarie ad aderenza naturale. Lo scopo principale di questa soluzione è permettere ai veicoli di superare solo tratti parziali, più o meno lunghi, che presentino pendenze elevate. Questo cosiddetto "sistema misto" concede quindi una maggiore elasticità alla progettazione del tracciato e all'esercizio ma limita l'inclinazione ottenibile in quanto le vetture normalmente devono mantenere il piano di calpestio parallelo a terreno.

Non mancano numerosi esempi di impianti interamente a cremagliera per cui assi e ruote del treno possono eventualmente essere liberi, cioè non collegati ai motori. Questo sistema permette, rispetto al precedente, il superamento di dislivelli superiori su lunghezze minori.

[modifica] Sistemi di cremagliera

Differenti sistemi di cremagliera. Da sinistra: Riggenbach, Strub, Abt, Locher

Esistono diversi sistemi di cremagliera:

Il sistema Riggenbach, il primo progettato, è un binario composto da due piastre in acciaio parallele, unite da barre di sezione circolare poste a distanza regolare a formare la dentiera. Rispetto ad altri sistemi, ha lo svantaggio che la posa della rotaia fissa è molto più complicata ed i costi di costruzione sono maggiori. È noto anche come sistema di Marsh, dal nome di Sylvester Marsh, il progettista americano che lo ha ideato nello stesso periodo, ed ha anche costruito la ferrovia di Mount Washington.
Il sistema Abt (binario a dentiera a denti sfalsati) fu ideato da Roman Abt, un ingegnere ferroviario svizzero, che considerò di perfezionare il sistema Riggenbach durante la messa in opera. La sua struttura consiste in piastre d'acciaio dritte e parallele alle rotaie, con ingranaggi a sezione regolare per facilitare l’incastro con i denti del pignone. Si usano due o tre sistemi paralleli di piastre, ed un analogo numero di pignoni è presente sulla locomotrice per assicurare che almeno un dente del pignone si incastri perfettamente durante il trasporto.
Simile al precedente è il sistema Strub, di facile manutenzione, che consiste in un’unica linea di rotaie in acciaio.
Il sistema Locher presenta un ingranaggio dentato posto a lato, anziché sopra le rotaie, che si incastra con le due ruote dentate della locomotrice, permettendo l’uso su dislivelli più accentuati in confronto agli altri sistemi, in cui i denti potrebbero fuoriuscire dalla loro sede. È il sistema adottato lungo la ferrovia del Monte Pilatus.
Il sistema Fell, che in realtà non è un sistema a rotaia, si basa su un binario rialzato centrale, cui si aggancia un meccanismo presente sulla motrice.

La maggior parte delle ferrovie a cremagliera usa il sistema Abt, anche se in Italia si è diffuso il sistema Strub in virtù della sua maggiore semplicità costruttiva (vedasi elenco: Italia).

[modifica] Locomotive a cremagliera

Una locomotiva a vapore a cremagliera che mostra il livello inclinato della caldaia su un tratto in pendenza

Un tempo, quasi tutti i trasporti su ferrovia avvenivano per mezzo di locomotive a vapore che necessitano di una costante manutenzione per essere sempre efficienti in simili circostanze. Infatti, a differenza della locomotrice diesel o elettrica, quella a vapore funziona soltanto se la centrale termica, in questo caso la caldaia a vapore, è sufficientemente a livello. La caldaia della locomotiva deve contenere acqua sufficiente a ricoprire in ogni istante i tubi e gli strati interni del forno, in particolare il cielo del focolaio, ossia il rivestimento metallico superiore, che altrimenti fonderebbe a causa del calore, fino a cedere per la pressione della caldaia con conseguenze disastrose.

Su sistemi a cremagliera molto ripidi, la caldaia, la cabina e la struttura completa della locomotrice sono inclinate in avanti rispetto alle ruote, in modo da trovarsi in posizione quasi orizzontale su tratti di ferrovia molto ripidi. Spesso, queste motrici non riescono a percorrere tragitti in pianura e così l’intera linea ferroviaria, comprese le officine per la manutenzione, devono trovarsi su un dislivello.

Asse motore di una locomotiva a cremagliera - Collalbo, Renon (Bolzano), aprile 2007

In un trasporto su ferrovia solo a cremagliera, per motivi di sicurezza sono le motrici a spingere le carrozze, dato che sono fornite di freni potenti e, spesso, di ganci o morsetti che le tengono agganciate fermamente alla rotaia a dentiera, e devono essere poste "a valle" anche nel tratto in discesa. Alcune locomotrici sono dotate di un sistema di freni che si aziona automaticamente quando la velocità è troppo elevata, evitando incidenti. A volte, quando tutto il percorso è fortemente inclinato, la motrice non viene agganciata al treno, dal momento che la forza di gravità spingerà sempre il vagone in basso verso la motrice.

[modifica] Lista di ferrovie a cremagliera

[modifica] Australia

West Coast Wilderness Railway in Tasmania, aperta nel 1896 per una miniera, è stata rimessa in funzione nel 2003
Mount Morgan
SkiTube nelle Snowy Mountains

[modifica] Austria

Achenseebahn, Tirolo
Erzbergbahn, Stiria
Schafbergbahn, Alta Austria
Schneebergbahn, Bassa Austria

[modifica] Brasile

Cremagliera di Corcovado
Estrada de Ferro Santos a Jundiaí, San Paolo di Brasile (tratto di cremagliera maneggiato per "MRS Logística", a treni ad merci, con locomotivas elettricas giapponesas Hitachi).

[modifica] Germania

Cremagliera di Drachenfels
Cremagliera di Wendelstein
Cremagliera dello Zugspitze
Cremagliera di Stoccarda (Zahnradbahn Stuttgart)

[modifica] Grecia

Cremagliera Diakofto-Kalavrita

[modifica] Francia

Cremagliera del Monte Bianco
Cremagliera di Montenvers
Linea C della Metropolitana di Lione

[modifica] India

Cremagliera di Nilgiri

[modifica] Italia

Ferrovia a Cremagliera S.Ellero - Saltino inaugurata il 25 settembre 1892, prima in Italia
Cremagliera di Superga, (Torino)
Tranvia di Trieste (tratta a cremagliera sostituita con funicolare)
Ferrovia a cremagliera del Vesuvio (smantellata nel 1955)
Ferrovia del Renon (tratto a a cremagliera non più attivo, sostituito dalla funivia Bolzano-Renon)

Linee con cremagliera sistema Strub:

Linea Lagonegro-Castrovillari-Spezzano Albanese delle Ferrovie Calabro Lucane (chiusa all'esercizio, a tratte, a partire dagli anni sessanta)
Linea Vibo Valentia-Mileto delle Ferrovie Calabro Lucane
Cremagliera Rocchette-Asiago - la più alta d'Italia (inaugurata il 10/2/1910, chiusa il 31/7/1958)
Cremagliera Catanzaro Città - Catanzaro Sala delle Ferrovie della Calabria (sostituita con funicolare nel 1997)
Ferrovia Paola-Cosenza delle F.S. (chiusa e sostituita con tunnel di base)
Ferrovia a cremagliera Principe-Granarolo (Genova)
Ferrovia Cecina - Volterra (chiusa all'esercizio e smantellata nel tratto a cremagliera)
Ferrovia Dittaino-Leonforte (chiusa all'esercizio e smantellata)
Ferrovia Dittaino-Piazza Armerina (chiusa all'esercizio alla fine degli anni sessanta)
Ferrovia Lercara Bassa-Filaga-Palazzo Adriano (chiusa all'esercizio e smantellata negli anni sessanta)