Il deviatoio (nel linguaggio comune detto scambio ferroviario)La denominazione di "scambio", in uso nel linguaggio corrente e nel gergo ferroviario, non è utilizzata dalle norme UNI-UNIFER, che accettano solo quella di "deviatoio". Vedi . La scelta quale termine da preferirsi di "deviatoio" è confermata dai repertori terminologici ufficiali: es. ., è un dispositivo ferroviario che congiunge due o più binari permettendo ad un veicolo ferroviario di passare dall'uno all'altro, deviandone o meno la corsa....
Le sue componenti si possono distinguere in cambiamento, che è la parte che consente al materiale rotabile di cambiare la via percorsa, e incrociamento, che è la parte che consente ai bordini delle ruote di attraversare la rotaia che non verrà percorsa.
I deviatoi possono essere classificati per geometria (in particolare in funzione del raggio del ramo deviato e della tangente), per tipologia, o per tipo di azionamento.
Presente nell'infrastruttura ferroviaria fin dalla sua origine, il tipo di deviatoio di uso generale è quello detto ad aghi mobili, introdotto poco prima del 1882 dall'ingegnere tedesco naturalizzato statunitense William (nato Wilhelm) Lorenz (Osnabrück 1826-Reading (Pennsylvania) o Filadelfia (Pennsylvania) 1884), all'epoca ingegnere capo della società Philadelphia and Reading Railroad.C. Saviotti, Ferrovie, in Enciclopedia delle arti ed industrie, compilata colla direzione dell'ingegnere m.se Raffaele Pareto e del cav. ingegnere Giovanni Sacheri, Torino, UTET, 1882, vol. 3°, pp. 449-529, qui pp. 487-488Alessandro Crisafulli, Vecchi scambi: spunti per una ricerca. Lettera, in I treni, 41 (2020), n. 432, p. 46.Alessandro Crisafulli, Ancora sull'inventore dello scambio. Lettera, in I treni, 41 (2020), n. 436, p. 44.
Caratteristiche
Nella terminologia ferroviaria corrente il tracciato originario dove il deviatoio è installato prende il nome di corretto tracciato, mentre il ramo che da questo si distacca prende il nome di ramo deviato o, più semplicemente, di deviata.. Però va notato che nei regolamenti di esercizio ferroviario la posizione "normale" e la posizione "rovescia" sono indicate dal disegno del piano schematico costruttivo dell'impianto, perciò se in questo piano risulta per qualche deviatoio l'indicazione "normale" per il ramo deviato, e "rovescia" per il corretto tracciato, le leve di comando del deviatoio rispetteranno queste caratteristiche.
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, e un tallone (o calcio) che è il lato opposto.
Dal punto di vista geometrico un deviatoio è caratterizzato da: valore della tangente: è il valore della tangente dell'angolo compreso fra l'asse del corretto tracciato e la tangente all'asse del ramo deviato nel suo punto finale raggio del ramo deviato: caratteristica principale di distinzione dei deviatoi dal punto di vista prestazionale; in funzione di questa è determinata la velocità massima di percorrenza del ramo deviato
In un deviatoio si distinguono inoltre:. aghi: sono le componenti mobili del deviatoio; grazie al loro spostamento è permesso ai veicoli di cambiare direzione, impegnando il ramo di corretto tracciato o il ramo deviato. La rotaia verso cui essi si appoggiano si definisce contrago. cuore: punto nel quale convergono le due rotaie interne dei due rami.
Per permettere al bordino di attraversare una delle due rotaie, in corrispondenza del cuore, le stesse sono interrotte: questo si definisce spazio nocivo. In questo punto il bordino della ruota ferroviaria non trova vincolo e, per evitare lo svio, in corrispondenza della rotaia opposta è posizionata una contro-rotaia, avente la funzione di trattenere il bordino dell'altra ruota, evitando che questo si possa allontanare più del previsto, assicurando la guida all'asse..
Componenti Cuore
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)..
L'interruzione di continuità delle due rotaie (spazio nocivo) è comunque necessaria, come già detto, per permettere il passaggio del bordino. Di conseguenza, in corrispondenza di tale spazio, viene a mancare l'appoggio per una delle due ruote di ogni sala. La dimensione dello spazio nocivo aumenta al diminuire dell'angolo α, di deviazione dei tracciati..
Si genera quindi un limite fisico alla massima ampiezza dello spazio nocivo, 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).
Il cuore può essere ottenuto unendo con bulloni ad alta resistenza le due estremità delle rotaie, opportunamente lavorate, o come monoblocco di acciaio fuso al manganese. A seconda del tipo di cuore cambia il tipo di collegamento ai binari che si attestano allo scambio.. Con il cuore realizzato con rotaie il deviatoio viene collegato ai binari tramite giunzioni, mentre con quello monoblocco viene saldato. In entrambi i casi si tiene conto della dilatazione termica dei binari.
Nel caso di deviatoi destinati ad essere percorsi ad alte 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.. Con il cuore del tipo a punta mobile, eliminandosi lo spazio nocivo, non è più necessario l'impiego delle controrotaie..
Telaio degli aghi 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.
I due aghi possono essere diversamente configurati: telaio ad aghi legati: i due aghi sono rigidamente collegati da tiranti di accoppiamento, in modo tale che sia assicurato il loro movimento contemporaneo; telaio ad aghi slegati: i due aghi hanno ciascuno il proprio tirante di manovra e possono, entro certi limiti, muoversi in maniera indipendente l'uno dall'altro.
In entrambi i casi, nelle due configurazioni (normale e rovescia), si ha sempre uno dei due aghi accosto e l'altro discosto.
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).. 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.
Controrotaie
Nel momento in cui la ruota del veicolo percorre lo spazio nocivo, questa perde il vincolo di guida. Per garantire che il veicolo venga comunque guidato si posizionano, a fianco alle due rotaie esterne, due controrotaie che hanno la funzione di trattenere il bordino sul suo lato interno. Viene assicurato così il passaggio delle ruote dal lato corretto della punta del cuore, senza che queste vengano a toccarla fisicamente..
La distanza tra rotaie e controrotaie è di 40-, con due inviti alle estremità che si portano ad una larghezza di 56-.
Azionamento Il telaio degli aghi viene mosso tramite un leveraggio, che può essere a sua volta manovrato manualmente o tramite un motore contenuto in una cassa di manovra. Nei deviatoi più lunghi, destinati alle alte velocità, i punti di manovra possono essere più di uno.
Tipi di deviatoi I deviatoi possono presentarsi in diverse configurazioni: semplice, doppio, inglese e possono essere con cuore a punta fissa o mobile (questi ultimi per alta velocità)..
Deviatoio semplice Il deviatoio semplice è il tipo più comune. È costituito solo dal ramo di corretto tracciato e dal ramo deviato, con il relativo dispositivo d'azionamento.
Deviatoio doppio
Un deviatoio doppio consiste di due deviatoi (uno destro e uno sinistro) che si susseguono a distanza ridotta, parzialmente compenetrati per risparmiare spazio: il cuore del primo deviatoio viene a trovarsi in corrispondenza del tallone del secondo deviatoio. Di fatto si vengono a realizzare tre cuori anziché due, di conseguenza la sua complessità costruttiva è maggiore rispetto a due deviatoi semplici posti in sequenza; anche la manutenzione si fa giocoforza più onerosa. Un deviatoio doppio si può chiamare destro o sinistro a seconda di quale sia la direzione del primo ramo deviato. La loro diffusione è limitata agli scali secondari o a particolari situazioni di scarsità di spazio; in particolare essi furono eliminati in tutte le linee attrezzate con l'alimentazione elettrica a corrente alternata trifase: già uno scambio semplice si presentava particolarmente complesso da realizzare dal punto di vista delle linee di contatto (che dovevano rimanere isolate l'una dall'altra), per cui si percorse la strada di non avere, in quelle linee, deviatoi di questo tipo..
Deviatoio triplo
Simile al doppioLa 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 ., 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. In tutti gli altri casi sono stati abbandonatiLe 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, Stabilimento tipografico Giuseppe Civelli), a p. 11 definivano gli scambi tripli come "ora abbandonati". Come documentato anche fotograficamente dalla bibliografia (cf ) essi erano ancora in uso alla fine del Novecento., soprattutto a causa della loro scarsa robustezza.
Deviatoio inglese
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.
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.
L'applicazione del deviatoio inglese è utile per ridurre l'ingombro del dispositivo; per ottenere la stessa funzione altrimenti sarebbero necessari due deviatoi semplici in successione, che richiederebbero una lunghezza maggiore. I loro uso è abbondante nei piazzali di stazione, dove non sono ampi gli spazi a disposizione.
Deviatoio in curva