BINARI E SCAMBI

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.

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. A Torino lo scartamento dell'intera rete è di 1445 mm (che diventa 1450 mm in curva), 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. Le uniche altre reti che utilizzano lo scartamento di 1445 mm sono: Milano, Roma e Trieste.

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.

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.

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.

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

• l'incremento dello scartamento (in rettilineo lo scartamento è pari a 1445 mm mentre in curva può arrivare fino a 1450 mm)
• 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.

L'interbinario è 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 segnalazione aziendale, deve fermarsi e dare la precedenza al mezzo che arriva dal senso di marcia opposto.

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).

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 6. 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.

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.