Il binario è una struttura composta da due rotaie fissate parallelamente a traverse tramite dei bulloni o degli attacchi speciali; le traversine (in legno o cemento) sono annegate nella massicciata, una struttura composta da pietrisco il cui scopo è quello di ripartire uniformemente sulla strada i carichi dovuti al passaggio, in maniera tale da evitare cedimenti strutturali. Il fatto che il pietrisco sia solo appoggiato garantisce anche il drenaggio dell'acqua piovana. In fondo alla pagina è presentato dettagliatamente la modalità di posa del binario.

Binari in posa

Si definisce scartamento, la distanza fra le tangenti dei bordi interni delle rotaie, calcolata 14 mm sotto il piano di rotolamento. Lo scartamento non è universale: reti differenti possono avere scartamenti diversi. Lo scartamento nominale di Torino è di 1445 m in rettilineo, 1450 mm in curva, sugli incroci come da norma UNI 3648. Relativamente agli incroci l’allargamento dello scartamento a 1450 mm negli ultimi anni è stato abbandonato, a favore del criterio di restringere le gole al minimo della transitabilità con: bordino nuovo, massimo materiale riportato sul bordino e passo del carrello pari a 2000 mm. A Torino lo scartamento è di un centimetro più largo dello scartamento "standard" di 1435 mm (utilizzato ad esempio dalle Ferrovie dello Stato), direttamente derivato dallo scartamento usato da George Stephenson per presentare la prima locomotiva. Oltre a Torino le uniche altre reti che utilizzano (o hanno utilizzato) lo scartamento di 1445 mm sono: Milano, Roma, Bologna (soppressa 1963) e Trieste (chiusa nel 1970).

Lo scartamento del binario, il diametro delle ruote, il passo del carrello e l'interperno dei veicoli concorrono direttamente al raggio minimo percorribile. Sotto un certo valore limite, una delle due ruote dell'assale (che è rigido) è costretta a strisciare sulla rotaia, dissipando energia e causando un notevole incremento dello sforzo di trazione. Linterperno, ovvero la distanza tra i perni dei carrelli, influisce direttamente sull'iscrivibilità in curva del veicolo. Questo significa che più crescono i valori dell'interperno, dello scartamento e del diametro delle ruote, maggiore è il raggio minimo che quel veicolo può percorrere. A Torino il raggio minimo della rete è di 15 metri che è il raggio minimo percorribile dai tram serie 5000, i veicoli con l'interperno maggiore. I binari che erano percorsi dai tram serie 7000 (la metropolitana leggera che aveva un interperno ancora maggiore) avevano un raggio minimo di 25 metri.

A seconda della destinazione d'uso, cambiano i tipi di acciaio, le dimensioni, il peso massimo dei mezzi in passaggio e la velocità massima ammissibile.

L’interbinario è la distanza tra due rotaie parallele. Valori tipici presenti sulla rete di Torino, in rettilineo, sono compresi tra 1420 mm e 1440 mm, ma possono scendere in alcuni casi anche a 1440 mm.

In Italia le dimensioni e i requisiti dei binari sono classificati da un'apposita normativa UNI, la UNIFER UNI 3141, che codifica il profilo della sezione trasversale della rotaia, l'area relativa, i momenti d'inerzia e i moduli di resistenza rispetto all'asse di simmetria ed all'asse neutro ad esso perpendicolare. La codifica UNI distingue 7 tipi principali:

• 21 UNI avente massa di 21,737 kg/m e prodotto nella lunghezza di 12 m;
• 27 UNI avente massa di 27,350 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 12, 15, 18 m;
• 30 UNI avente massa di 30,152 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 12, 15, 18 m;
• 36 UNI avente massa di 36,188 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 12, 15, 18 m;
• 46 UNI avente massa di 46,786 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 12, 18, 36 m;
• 50 UNI avente massa di 49,850 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 18, 36 m;
• 60 UNI avente massa di 60,340 kg/m e prodotto nelle lunghezze di 36, 48 m;

I tipi più usati sono il 36 UNI ed il 50 UNI per linee tranviarie e metropolitane e il 60 UNI per linee ferroviarie.

• In rettilineo su sede promiscua si impiegano le rotaie a gola di tipo 60R2 secondo la norma UNI EN 14811:2010 per gli impianti realizzati negli anni più recenti; in passato erano impiegate le rotaie a gola di tipo 52R1 secondo la norma UNI EN 14811:2010.
• In rettilineo su sede propria si impiegano le rotaie a fungo di tipo 50E5 secondo la norma UNI EN 13674-1:2011 per gli impianti realizzati negli anni più recenti; in passato erano impiegate le rotaie a fungo di tipo 36E1 secondo la norma UNI EN 13674-1:2011.
• In curva si impiegano le rotaie a gola di tipo 62R2 secondo la norma UNI EN 14811:2010 per gli impianti realizzati negli anni più recenti; in passato erano impiegate le rotaie a gola di tipo 56R1 secondo la norma UNI EN 14811:2010.
• Negli incroci si impiegano le rotaie a fungo pieno 105C1 secondo la norma UNI EN 14811:2010 abbinate al massello 310C1 secondo la norma UNI EN 14811:2010 sulle quali vengono realizzate le gole; in passato erano impiegate le rotaie a gola di tipo 61C1 secondo la norma UNI EN 14811:2010.

I binari della rete tranviaria torinese compongono una complessa griglia che garantisce la circolazione lungo i normali percorsi di linea, i collegamenti con tutti i depositi tranviari e permette alcune possibilità di deviazioni dei percorsi in caso di blocchi stradali. In tempi meno recenti, anche grazie ad una rete più fitta, queste alternative erano più numerose. L'attuale parco vetture tranviarie ha imposto l'eliminazione di tutte le curve con raggio inferiore a 15 metri, per permetterne una libera circolazione. Sono infine presenti diversi tronchini dove possono sostare vetture che in seguito a guasti non possono proseguire il normale percorso e sono in attesa di un traino verso il deposito.

I binari non sono tutti uguali. Lungo i percorsi dove transitano esclusivamente i tram, di norma vengono posizionati i binari a "fungo", il cui profilo è definito Vignola (dal nome all'inventore, l'inglese Charles Vignoles): sono pressoché identici ai binari ferroviari. In sede promiscua si usano i "binari a gola", il cui profilo è definito Phoenix: in essi vi è una controrotaia che protegge la gola del binario (fondamentale se il binario è annegato nell'asfalto o nel pavé) in modo da permettere il passaggio del bordino della ruota senza incontrare ostacoli.
In curva i binari a "gola" più recenti hanno una controrotaia rinforzata, più spessa.
In presenza di incroci si usano "binari a gola riempita": in essi la gola riduce gradualmente la sua profondità con lo scopo di sollevare la ruota per farla rotolare esclusivamente sul bordino, evitandone l'urto con la struttura dell'incrocio, limitando così al minimo i danni ai binari e alla ruota stessa. Il lato negativo di questo binario è che il manovratore deve prestare massima attenzione durante il transito poiché la stabilità, la direzionalità e la frenata sono penalizzate per la riduzione della superficie di contatto tra la ruota e il binario. Un approfonimento sugli incroci è disponibile più in avanti nella pagina.

LE CURVE

I tram non hanno il differenziale, quindi il differente numero di giri per ruota in curva, viene compensato sfruttando:

• l'incremento dello scartamento
• la particolare forma conico-troncata del bordino della ruota;
• la forza centrifuga che in curva spinge il tram verso l'esterno

L'effetto differenziale è prodotto dal diverso raggio di rotolamento delle due ruote della sala: raggio minore per la ruota interna alla curva; raggio maggiore per la ruota esterna alla curva; a parità di giri delle ruote lo spazio percorso risulta proporzionale al raggio di rotolamento.

Per ottenere un elevato comfort di marcia, i tratti di binario curvo non sono a raggio costante ma a raggio variabile nel passaggio rettifilo-curva circolare o nei raccordi di continuità. Questi raccordi di transizione sono anche detti clotoidi: con clotoide si indica una curva la cui curvatura varia linearmente lungo la sua lunghezza, studiata per la prima volta probabilmente dal matematico Bernoulli nel XVII secolo. Più in basso si tratta anche il sovralzo in curva.

La rete è perlopiù caratterizzata da assenza di sopraelevazione in curva in sede promiscua, mentre sono presenti casi di sopraelevazione in alcune curve in sede propria (max. 30 mm). In ogni caso, lo scartamento nominale in curva passa da 1445 mm a 1450 mm. La rete tramviaria torinese presenta raccordi di transizione fra curva e rettilineo (Torino ha adottato praticamente ovunque una policentrica di Searles o spirale Lorain-Allen) per i raggi più stretti, compresi fra 15 e 60 m, mentre non sono presenti raccordi di transizione per le curve a raggio superiore. Il raggio minimo è di 14,801 m, misurati sulla rotaia interna della curva piena del capolinea della linea 4 in Strada del Drosso. Le curve sono costruite con rotaie piegate a freddo.

Il termine interbinario indica anche la distanza tra le sagome di due mezzi tranviari che procedono paralleli nello stesso senso o nel senso opposto. Secondo la normativa UNIFER - UNI 7156-72, non deve essere inferiore a 40 cm. Se la distanza è inferiore a 40 cm, il manovratore che lungo il percorso trova l'apposito segnale aziendale, deve fermarsi e dare la precedenza al mezzo che arriva dal senso di marcia opposto..

PENDENZA

La pendenza massima sulla rete di Torino, restando ai tratti dove si viaggia per aderenza naturale (quindi esclusa la linea Sassi-Superga) è pari all’8% e la lunghezza del tratto a pendenza massima varia secondo le zone, ma comunque non supera mai 200 m.

GLI SCAMBI

Lo scambio o deviatoio è il tratto dell'impianto tranviario che consente la diramazione di un binario su due diverse direzioni (in questo caso si parla di "scambio di entrata") oppure la confluenza di due binari su un'unica direzione ("scambio di uscita"). L'elemento mobile che determina la diramazione o la confluenza è costituito dalle “lingue” (evidenziate in rosso) mentre il punto in cui si incrociano i due binari, è detto "cuore" (evidenziato in blu).

Gli scambi sono di tipo a lingua elastica; standardizzati in linea su raggio pari a 60 metri sulla rotaia interna ad esclusione dei depositi che hanno standard a raggio 28 metri; anche per gli scambi il transito sui cuori avviene con appoggio del bordino sul fondo della gola. Per quanto riguarda gli scambi sui pettini questi hanno un ago solo. Date le particolari caratteristiche costruttive, lo scambio è il tratto più delicato della circolazione su rotaia e pertanto è obbligatorio affrontarlo con molta cautela. Sulla rete tranviaria torinese sono attualmente presenti due diverse tipologie di scambio, a seconda delle caratteristiche meccaniche e/o elettriche della cassa di manovra che produce lo spostamento delle lingue:

cassa di manovra tradizionale: è di ridotte dimensioni; i meccanismi di azionamento sono costituiti da un bilanciere ed una molla collegati alla barra di accoppiamento delle lingue che le rende solidali; superato il “punto morto” del bilanciere, la molla spinge le lingue e le mantiene nella posizione di retta o di deviata. Tra le lingue e le rispettive controrotaie sono realizzate due feritoie per l'azionamento manuale con il "ferro da scambio" in dotazione su tutte le motrici tranviarie; le feritoie sono posizionate ad opportuna distanza rispetto ai punti di snodo delle lingue per ridurre al minimo lo sforzo fisico necessario. Per l'azionamento a distanza della cassa di manovra tradizionale si utilizza un “ blocco elettromeccanico” (un'elettrocalamita) installato al di fuori della cassa stessa e collegato alla barra di accoppiamento delle lingue: l'alimentazione di tale blocco elettromeccanico, che provoca lo spostamento delle lingue, viene generata dal sistema di comando a radiofrequenza.
 
cassa di manovra moderna: è di maggiori dimensioni rispetto alla tradizionale perché contiene i dispositivi per l'azionamento a distanza che possono essere elettrici o elettroidraulici (ultima generazione); appositi perni bloccano le lingue nella posizione di retta o di deviata agendo sulla barra di accoppiamento. Sul coperchio della cassa (in asse al binario fra le punte delle lingue) è realizzata la feritoia dentro la quale è alloggiata l'asola in cui si inserisce la paletta per l'azionamento manuale dello scambio; l'azionamento manuale deve essere effettuato agendo unicamente sulla citata asola perché provoca la momentanea esclusione dei perni di blocco durante il movimento delle lingue; non è possibile azionare manualmente lo scambio agendo direttamente sulle lingue. L'alimentazione dei dispositivi che provocano l'azionamento a distanza dello scambio viene generata dal sistema di comando a radiofrequenza.
Gli scambi torinesi con cassa di manovra moderna sono attualmente prodotti da due fabbriche: la tedesca Hanning & Kahl e la ceca Prazska Strojirna
 

Esistono quattro tipi di scambi:

• Scambi manuali
• Scambi a radiofrequenza
• Scambi a molla
• Scambi multipli (detti anche "pettine")
   

Gli scambi manuali sono controllati a vista dal manovratore e, se non sono posizionati per la propria direzione di marcia, occorre fermarsi e azionarli manualmente con l'ausilio dell'apposita paletta (il cosiddetto "ferro da scambio").

Gli scambi a radiofrequenza sono azionati dal manovratore tramite un comando remoto posizionato in cabina. La cassa di manovra può essere tradizionale o moderna. Il sistema di comando a RF consente l'azionamento dello scambio quando la motrice tranviaria si trova circa 23 m prima dello scambio stesso. Maggiori informazioni nella pagina ad essi dedicata.

Gli scambi a molla sono dotati di cassa di manovra tradizionale nella quale è installata una molla che spinge le lingue sempre dalla stessa parte mantenendo lo scambio costantemente posizionato o in retta, o in deviata secondo l'esigenza. In totale, sull'intera rete torinese, sono 7. Consentono l'accesso alla zona successiva ma impediscono l'uscita in contromano. Sono necessari per l'inversione di marcia per i tram bidirezionali (7000 in Piazza Hermada e 6000 alla Falchera) o il transito in uscita/entrata su ingressi a binario banalizzato (ingresso Officina Centrale e ingresso posteriore Stabilimento San Paolo). La molla impedisce l'inserimento su un binario in contromano e vengono normalmente impegnati sia in entrata che in uscita; durante il transito in uscita i bordini delle ruote di ciascun carrello della motrice tallonano le lingue che ritornano nella posizione iniziale spinte dalla molla non appena il carrello libera lo scambio. E' vietato effettuare manovra di regresso se un carrello ha già oltrepassato le lingue dello scambio perché la motrice subirebbe lo sviamento. Lo scambio a molla, viste le sue caratteristiche, non può essere dotato di comando a radiofrequenza. Sono segnalati da un cartello aziendale e dalla cassa di manovra dipinta a bande bianche-rosse.

I "pettini" sono scambi particolari, utilizzati solamente nei depositi, in cui vi è un unico ago che serve per dare la direzionalità. Il grosso vantaggio è la riduzione dello spazio necessario per lo scambio ma, per contro, i tram in transito hanno molte più probabilità di deragliare.

POSA DI UN BINARIO TRANVIARIO

Esistono numerose tecniche per la preparazione e la posa dei binari tranviarii. L’armamento torinese è caratterizzato dalle seguenti configurazioni:

• armamento di tipo tradizionale su ballast di pietrisco, su traverse in legno o in cemento armato precompresso,
• armamento su piattaforme in cemento armato sia prefabbricate che gettate in opera,
• armamento su traverse annegate nel cemento armato e isolato a mezzo materassini antivibranti (le pose più recenti)

Nelle suddette pose le rotaie di tipo 52R1 e 60R2 sono armate con attacco diretto ormai solamente più negli impianti datati, viceversa negli impianti più recenti la loro armatura è avvenuta con attacco indiretto. Altresì esistono alcuni tratti di binario in Via Rossini, tra Via Verdi e Corso San Maurizio, il sottopasso di corso Regina Margherita angolo Corso Principe Oddone e in Corso Turati (40 metri sperimentali) nei quali la rotaia è bendata da gomma antivibrante, il tutto annegato nella platea in cemento armato non fissata con traverse o similari alla rotaia parallela.

Qui di seguito è presentata la modalità più moderna in opera a Torino, ovvero l'armamento su traverse annegate nel cemento armato e isolato a mezzo materassini antivibranti. Le foto ritraggono il cantiere di via Nicola Fabrizi nel marzo 2010.

CURVE E SOVRALZO

Binario curvo sovralzato alla Falchera.

Nella tecnica ferroviaria il sovralzo della rotaia esterna (detta anche sopralzo o sopraelevamento) indica il dislivello esistente tra la rotaia esterna e quella interna del binario nelle curve: serve a dare un’inclinazione al veicolo in curva in modo da creare una componente del peso opposta alla forza centrifuga con conseguente riduzione della spinta del bordino della ruota contro la rotaia esterna; è tanto maggiore quanto più è piccolo il raggio della curva e raggiunge, nelle ferrovie dello stato, un massimo di 160 mm.
In ambito tranviario, a Torino, normalmente la sopraelevazione della rotaia esterna rispetto a quella interna ha valori variabili in funzione della possibile velocità di percorrenza, in ogni caso è fortemente condizionata dall'andamento della pavimentazione stradale, pertanto dove è possibile, cioè dove la strada ha una pendenza naturale favorevole alla curva, i valori vanno da 10 a 30 mm (sempre in funzione della possibile velocità di percorrenza). Dove il piano stradale ha pendenza contraria alla curva, quest'ultima viene posata con sopraelevazione nulla (ovvero 0 mm).
Un importante vincolo è dato dalla presenza di intersezioni formate tra due curve o tra una curva e un rettilineo: anche in questo caso se la livelletta del rettilineo ha una pendenza favorevole che determina la naturale sopraelevazione del tratto di curva presente nell'intersezione, anche il resto della curva potrà avere la stessa sopraelevazione, tenendo anche presente che da un deviatoio le uscite in corrispondenza del "cuore" sono sempre, teoricamente, in piano. Quando il binario è in sede propria e la curva non è interessata da deviatoi o intersezioni, la sopraelevazione è portata anche a valori prossimi a 50 mm (sempre in funzione delle possibili velocità di percorrenza). In ogni caso non è ammesso binario con pendenza contraria.
Alcune reti di nuova concezione, come quella di Firenze, hanno imposto in fase di progettazione l'assenza della sopraelevazione in curva.

GLI INCROCI

Complesso incrocio di binari tra corso Vittorio Emanuele II e via Accademia Albertina.

Una delle parti fondamentali dell'impianto tranviario è l'incrocio, ovvero il punto in cui due rotaie distinte si intersezionano. L'incrocio può avvenire in corrispondenza di uno scambio oppure quando due linee separate si intersecano. L'angolo di incidenza parte da un minimo di 10° fino ad arrivare all'angolo retto di 90°.

L'incrocio, nella situazione comune, ha una scanalatura per consentire il passaggio del bordino della ruota nei due sensi. Il passaggio in sicurezza della sala montata su questo punto è garantito anche dalla presenza della controrotaia sulla rotaia esterna e dalla fascia di rotolamento della ruota che è sufficientemente ampia da permettere il superamento dello spazio vuoto, pur mantenendo un contatto continuo con la rotaia.
Grazie alle differenze di diametro delle ruote, dei diversi profili e degli angoli di incrocio, è possibile far lavorare il bordino delle ruote su questo breve tratto di rotaia perché il tram è più leggero rispetto ai veicoli ferroviari e, di solito, procede a velocità molto più basse: le implicazioni dinamiche in questa zona sono assolutamente trascurabili e non inficiano la sicurezza della marcia. Per ottenere questo risultato si impiegano rotaie con la gola riempita che hanno un profilo diverso rispetto alle normali rotaie a gola al fine di rendere il più efficiente possibile il contatto ruota-binario

La profondità della scanalatura è progettata in correlazione con l'altezza del bordino della ruota e le tolleranze di usura della scanalatura. Usando questo approccio la ruota corre sul bordino e la direzionalità viene assicurata dalla scanalatura della rotaia opposta. Una volta che l'intersezione è passata, il fondo della gola si abbassa gradualmente fino alla sua profondità normale.

Un'applicazione ingegnosa della gola riempita è nell'incrocio sfalsato, presente in alcune reti come quella del Metrolink di Manchester su Aytoun Street:

Tale incrocio ha la caratteristica di essere molto efficiente in situazioni di uso preferenziale di una delle due direttrici mentre l'altra direzione è impegnata solo sporadicamente. La linea principale è continua, il binario è dotato della gola e nella pratica nulla lo distingue da un qualuqnue altro tratto di binario. L'area dell'incrocio viene superata viaggiando sulla fascia di rotolamento senza alcun salto. Quando è invece percorso il ramo secondario, la gola viene gradualmente riempita fino a sollevare la ruota e a farla girare sul bordino, come in un normale incrocio a gola riempita, con la differenza che è presente un piccolo salto in corrispondenza della gola della linea principale, rendendo di fatto l'intersezione assimilabile ad un normale incrocio tra rotaie a gola senza alcun riempimento, salvo il dettaglio che in un caso il veicolo appoggia sulla fascia di rotolamento mentre qui, solo sul bordino.

Nel 2014 questo sistema ha visto la sua comparsa anche sulla rete di Torino con la posa del primo cuore sperimentale in largo Berardi, nello scambio 336, ovverosia quello che svolta a sinistra verso l'ospedale Gradenigo: a differenza delle altre due direttrici, usate rispettivamente dal 15 e dal 3, la deviata sinistra è impegnata solo in occasioni sporadiche da veicoli in prova o diretti dall'officina centrale al deposito Tortona.
I risultati dei test sono stati ottimi, con notevole riduzione di usura delle ruote, del binario e attenuazione di rumore e vibrazioni dovute al salto. Si è pertanto deciso di adottare lo stesso stratagemma anche nell'incrocio di via Barrili con corso Unione Sovietica, lungo la linea 4 (foto in alto della posa nel 2016). Anche qui l'asse preferenziale resta quello dove transita di norma la linea 4 mentre sull'altro binario passano tram solo in occasione di deviazioni e comunque in modo molto sporadico.

Riepilogo delle tipologie di incroci tranviari con binari Phoenix: