Pendolino
Pendolino è il nome brevettato che definisce il tipo di treno ad assetto variabile progettato dalla FIAT Ferroviaria, in grado di percorrere normali tratte ferroviarie a una velocità superiore del 25-35% rispetto a quella dei convogli tradizionali, grazie a specifiche apparecchiature che inclinano la cassa verso l'interno delle curve. L'assetto variabile del treno è di tipo attivo, in quanto l'inclinazione è prodotta dall'azione di specifici attuatori.
Storia
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Già negli anni sessanta, presso varie amministrazioni ferroviarie europee, si era diffusa l'esigenza di aumentare le velocità di servizio dei treni per tenere testa sia allo sviluppo della motorizzazione su strada, favorito dalla costruzione di autostrade, sia a quello dell'aviazione civile. La realizzazione di nuove linee ferroviarie ad alta velocità, oppure la rettifica di lunghe tratte in territori spesso intensamente abitati, richiedeva notevoli investimenti pubblici che non sarebbero stati facilmente ottenibili per un mezzo di trasporto considerato in apparente declino.
Principalmente per questo motivo si pensò di elevare le prestazioni dei convogli intervenendo direttamente sui rotabili, sviluppando veicoli più veloci in grado di compensare l'accelerazione trasversale in curva. Nacque così il principio della "cassa oscillante", che consentiva di ridurre gli effetti delle forze laterali sul veicolo durante la percorrenza delle curve.
Fra i numerosi esperimenti effettuati, in particolare in Francia, Gran Bretagna e Svizzera, si distinse il progetto della FIAT Sezione Materiale Ferroviario, completato nei dettagli all'inizio del 1969, circa due anni dopo l'inizio degli studi. Il sistema venne inizialmente verificato sperimentalmente mediante l'installazione di un sedile oscillante sull'automotrice FIAT ALn 668.1999, immatricolata temporaneamente come veicolo privato nel parco FS per consentire lo svolgimento delle prove. Successivamente venne costruita l'automotrice laboratorio FIAT Y 0160, con la quale fu messo a punto il sistema di pendolamento definitivo. Fu proprio questo veicolo a ricevere per primo il soprannome "Pendolino", destinato in seguito a caratterizzare l'intera famiglia di rotabili a cassa oscillante.[1]
Il successo della campagna sperimentale svolta con la FIAT Y 0160 portò le Ferrovie dello Stato a ordinare nel 1974 un treno a quattro casse che avrebbe dovuto costituire il prototipo del nuovo gruppo di elettrotreni FS ETR 400. Il progetto rimase tuttavia limitato a un unico esemplare, classificato ETR.401 secondo il criterio di numerazione utilizzato all'epoca dalle FS.
Il treno fu seguito quasi subito da un'unità similare denominata Tren Basculante, ordinata dalle ferrovie spagnole (RENFE), che avevano anch'esse la necessità di incrementare le velocità commerciali su una rete caratterizzata da numerosi tratti tortuosi.[2][3]
L'ETR.401 venne messo in servizio nel 1976, inizialmente sulla relazione Roma-Ancona, successivamente prolungata fino a Rimini, e venne inoltre impiegato per cicli dimostrativi presso varie amministrazioni ferroviarie europee. Dagli anni 1990 fu utilizzato come treno charter e successivamente accantonato ad Ancona.
Secondo i piani iniziali delle FS, l'ETR.401 avrebbe dovuto essere affiancato da altri tre treni identici, numerati ETR.402, ETR.403 ed ETR.404. I finanziamenti furono tuttavia destinati ad altri progetti e l'ETR.401 rimase un esemplare unico.[4]
Il ripensamento delle FS portò nel maggio 1985 all'ordine di quattro ETR.450, successivamente integrato il 3 luglio 1986 con altri dieci elettrotreni. Le vicende relative alla definizione della composizione definitiva degli ETR.450 furono piuttosto complesse e si conclusero nel 1992 con la costruzione degli elementi necessari alla realizzazione del quindicesimo elettrotreno.[5]
Tra il 1988 e il 1989 vennero prodotti 14 treni completi a composizione bloccata di otto casse, successivamente portate a nove con l'aggiunta della rimorchiata "RH" dotata di ristorante, bar e posto per persone con disabilità. Un quindicesimo complesso venne realizzato nel 1992, per un totale di 135 veicoli.
Pur essendo un diretto sviluppo dell'ETR.401 per quanto riguarda la parte meccanica, l'ETR.450 venne completamente rivisto nell'elettronica di trazione e nelle apparecchiature di comando del pendolamento. Il sistema era dotato di due sole stazioni giroscopiche, una in testa e una in coda, con un calcolatore incaricato di comandare i movimenti delle casse intermedie.
L'ETR.450 entrò in servizio commerciale nel 1988 sulla relazione Milano-Roma, riuscendo a percorrere l'intero tragitto in meno di quattro ore.
Tra il 1988 e il 1995, anno in cui iniziò l'affiancamento in servizio con i Pendolini di nuova generazione, il parco degli ETR.450 percorse circa 26 milioni di chilometri, mentre i passeggeri trasportati passarono dai circa 220.000 del 1988 ai 2,2 milioni del 1995.
Nel 1994 il progetto Pendolino venne sottoposto a un importante aggiornamento tecnologico e a un restyling firmato da Giugiaro, dando origine alla cosiddetta "terza generazione". Da questo progetto nacquero gli ETR.460, costruiti in sette esemplari per le FS, oltre a tre unità destinate ai servizi internazionali FS/SNCF.
Gli ETR.460 erano composti da nove casse, raggruppate in tre unità di trazione formate ciascuna da due veicoli motore e una rimorchiata. Una delle vetture rimorchiate era adibita a servizio bar-ristorante.
Il progetto introdusse numerose innovazioni rispetto all'ETR.450, tra cui una nuova soluzione per il sistema oscillante, con i pistoni incaricati di controllare l'inclinazione spostati nel sottocassa anziché sulla fiancata. Ciò permise di aumentare lo spazio disponibile per i passeggeri. Vennero inoltre introdotti un nuovo sistema di controllo attivo del serpeggio e una configurazione ridondante degli ammortizzatori antiserpeggio.
Gli ETR.460 erano caratterizzati da un'attenta progettazione aerodinamica, sviluppata mediante studi CAD e prove in galleria del vento. Gli interni erano climatizzati e insonorizzati e le apparecchiature erano in gran parte collocate nel sottocassa.
Gli ETR.460 sono stati successivamente ritirati dal servizio e non fanno più parte del materiale rotabile in esercizio commerciale.
Nel 1996, su commissione della società italo-svizzera Cisalpino, il progetto venne ulteriormente aggiornato, portando alla costruzione degli ETR.470, costituiti da nove treni di nove veicoli ciascuno e destinati ai servizi intercity veloci sulle linee di montagna.
Per le FS vennero successivamente costruiti gli ETR.480, realizzati in 15 esemplari per un totale di 135 veicoli. Parte di questi treni venne successivamente trasformata negli ETR.485 in occasione dell'installazione delle apparecchiature necessarie alla circolazione sotto alimentazione a 25 kV 50 Hz.
Nel 1998 vennero realizzati dieci esemplari per la società spagnola RENFE. Composti da sole tre casse, vennero inizialmente identificati come "IC 2000" e successivamente commercializzati come Alaris 490.
Nel 2000 il controllo di FIAT Ferroviaria venne acquisito completamente da Alstom per 300 milioni di euro. In quel momento FIAT Ferroviaria disponeva di commesse per oltre 900 milioni di euro, in gran parte relative al progetto Pendolino.
Nello stesso anno entrò in produzione l'S220 destinato alla Finlandia, una versione elettrica alimentata a 25 kV 50 Hz progettata per operare in condizioni climatiche estreme, comprese temperature comprese tra +45 °C e −40 °C.
A ottobre 2007 erano stati venduti complessivamente 440 treni Pendolino in 12 diverse nazioni.[6]
A partire dal 2004 il progetto venne completamente rielaborato, portando alla creazione della famiglia denominata Nuovo Pendolino.
I rotabili derivati dal progetto "Pendolino"
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Il primo paese a mostrare un interesse concreto per la tecnologia dell'assetto variabile fu la Germania. L'amministrazione ferroviaria tedesca DB si avvicinò inizialmente al sistema con una filosofia di impiego diversa da quella italiana: avendo in costruzione o in progetto numerose linee ad alta velocità e diversi interventi di rettifica dei tracciati esistenti, ritenne di destinare questi rotabili soprattutto a linee secondarie caratterizzate da traffico elevato.
La DB realizzò quindi nel 1992 venti convogli a cassa oscillante attiva, che formarono la serie 610, acquistando da FIAT Ferroviaria i carrelli e il sistema di pendolamento e sviluppando autonomamente la parte relativa alla trazione.
Le principali differenze rispetto ai Pendolini italiani erano la composizione a due casse, con possibilità di accoppiamento multiplo, e la trazione Diesel-elettrica. Ogni motrice era dotata di un motore turbodiesel intercooler a 12 cilindri da 485 kW, collegato a un generatore sincrono trifase da 460 kVA che alimentava tre motori elettrici da 250 kW posti nel sottocassa. La velocità massima era di 160 km/h.
Dal punto di vista estetico, le fiancate rastremate verso l'alto ricordavano l'origine del progetto, mentre le testate furono ridisegnate secondo lo stile di altre serie di automotrici tedesche.
I convogli entrarono in servizio sulle relazioni fra Norimberga, Hof, Bayreuth, Weiden e Furth im Wald.
La formula si rivelò efficace sia dal punto di vista tecnico sia commerciale: i treni mostrarono una buona affidabilità e una relativa economicità di esercizio e, grazie alla riduzione dei tempi di percorrenza, ottennero un significativo aumento del numero dei viaggiatori sulle linee servite.
A questo primo gruppo seguirono nel 1996 cinquanta esemplari della nuova serie 611, con trazione diesel-idraulica, possibilità di accoppiare fino a quattro treni e un diverso sistema di pendolamento ad azionamento elettrico, che fu tuttavia inizialmente soggetto a numerosi guasti.
Nel 2000 entrarono in servizio i primi esemplari del gruppo 612, costruiti in circa 190 unità e consegnati a diverse direzioni regionali della DB Regio. Evoluzione dei 611, presentavano numerose novità, tra cui i motori Diesel Cummins a sei cilindri con potenza portata a 559 kW, una diversa distribuzione degli spazi interni e un'ulteriore evoluzione del sistema di pendolamento.
Nel 2001 entrarono in servizio i treni della serie 605, soprannominati "Diesel-ICE" per la somiglianza estetica con gli ICE tedeschi. I 19 convogli, composti ciascuno da quattro casse, erano dotati di quattro motori Diesel-elettrici Cummins da 560 kW e potevano raggiungere i 200 km/h in esercizio.
Fra il 1999 e il 2001 iniziarono inoltre a circolare gli ICE T, serie 411 e 415, convogli automotori a trazione elettrica composti rispettivamente da sette e cinque casse. Tra le principali novità vi erano lo spostamento dei motori e dei meccanismi di pendolamento all'interno dei carrelli. La velocità massima era di 230 km/h.
Altre versioni derivate
[modifica | modifica wikitesto]La tecnologia del Pendolino è stata utilizzata anche per numerosi altri treni, tra cui il CDT 680 ceco, l'Alfa Pendular portoghese, l'ETR 310 sloveno e il Virgin 390 britannico, oltre al già citato Alaris 490 spagnolo.
I Pendolini FS si distinguono da alcune delle versioni derivate per la maggiore potenza installata, pari a 5880 kW, e per il baricentro particolarmente basso, caratteristiche sviluppate in relazione alle peculiarità della rete ferroviaria italiana, caratterizzata da numerosi tratti tortuosi e curve di raggio ridotto.
Oltre alle versioni entrate in servizio, vennero sviluppati anche progetti sperimentali o rimasti allo stadio di prototipo. Tra questi si possono ricordare:
- l'ATR 410, un'automotrice Diesel-elettrica ad assetto variabile composta da due casse, capace di raggiungere i 160 km/h e destinata all'impiego su linee secondarie non elettrificate. L'ATR 410 è conservato presso il Museo Ferroviario Piemontese di Savigliano;
- l'elettrotreno svizzero RABDe 500 (ICN), sviluppato con la SIG Schienenfahrzeuge AG e destinato alla rete ferroviaria svizzera. Il progetto introdusse diverse innovazioni al sistema di pendolamento, al pantografo e all'elettronica di bordo.
Caratteristiche generali
[modifica | modifica wikitesto]Il pendolamento attivo permette di affrontare le curve a velocità più elevate senza un eccessivo incremento dell'accelerazione trasversale non compensata, dovuta alla sopraelevazione della rotaia esterna, riducendo di conseguenza la sensazione di accelerazione centrifuga percepita dai viaggiatori.
L'inclinazione della cassa raggiunge generalmente gli 8° e consente di compensare l'accelerazione trasversale fino a circa 1,35 m/s². Nell'ETR 401, primo prototipo del Pendolino italiano, l'inclinazione poteva raggiungere i 10°.
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La prima e più numerosa famiglia di Pendolino è costituita dai rotabili italiani, sviluppati dalle Ferrovie dello Stato italiane e dagli stabilimenti della FIAT Ferroviaria di Savigliano, successivamente acquisiti da Alstom.
I Pendolino sono stati sviluppati principalmente per consentire velocità più elevate sulle linee ferroviarie tradizionali, soprattutto su quelle caratterizzate da numerose curve, senza richiedere necessariamente interventi di rettifica del tracciato o la costruzione di nuove infrastrutture dedicate. Alcune versioni sono state inoltre progettate per raggiungere velocità dell'ordine dei 250 km/h e sono state impiegate anche su linee ad alta velocità.
Il nome "Pendolino" è un marchio registrato e identifica i treni ad assetto variabile sviluppati originariamente da FIAT Ferroviaria.
In Italia sono stati impiegati diversi gruppi di Pendolino, tra cui l'ETR 401, l'ETR 450, l'ETR 460, l'ETR 463, l'ETR 470, l'ETR 480 e l'ETR 485. Attualmente, gli unici Pendolino italiani ancora in servizio sono gli ETR 470 e gli ETR 485; gli altri gruppi sono stati ritirati dal servizio.
Gli ETR 485 derivano dagli ETR 480, progressivamente dotati di apparati politensione per il funzionamento a 3 kV in corrente continua e 25 kV in corrente alternata a 50 Hz, così da poter circolare anche sulle linee ad alta velocità.
Gli ETR 460 furono inoltre equipaggiati, in alcuni esemplari, con apparecchiature che ne consentivano la circolazione sulla rete ferroviaria francese meridionale, elettrificata a 1,5 kV in corrente continua.
Gli ETR 450, negli ultimi anni di servizio, hanno viaggiato con il sistema di pendolamento escluso a causa dell'irreperibilità dei giroscopi di ricambio, con i carrelli bloccati in posizione fissa e il conseguente declassamento al "rango C".
Gli ETR 460 e gli ETR 463, in seguito a una ristrutturazione, ricevettero un nuovo sistema elettronico di riconoscimento della curva che ne consentì il ritorno al funzionamento in "rango P". Nel dicembre 2016 il sistema di pendolamento attivo venne tuttavia definitivamente disattivato e i convogli furono nuovamente declassati al rango C, prima del successivo ritiro dal servizio.
Gli ETR 470, gli ETR 480 e gli ETR 485 sono dotati di sistemi elettronici per il controllo del pendolamento, differenti da quello basato sui giroscopi impiegato sulle prime generazioni di Pendolino.
I Pendolino sono stati costruiti e impiegati in numerosi paesi, tra cui Germania, Svizzera, Finlandia, Italia, Regno Unito, Polonia, Portogallo, Spagna, Repubblica Ceca, Slovenia e Grecia, dando origine a numerose versioni derivate dal progetto originale italiano.
Tecnica
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I Pendolini sono treni realizzati in lega leggera di alluminio, con carrozzeria monoscocca costituita da grandi estrusi. A partire dalla serie ETR 460 la testata è realizzata in materiale composito ed è montata su una scocca in lega leggera.
La propulsione è del tipo a potenza distribuita. Ogni unità motrice dispone di due motori di trazione collocati nel sottocassa, il cui moto viene trasferito ai carrelli mediante alberi e giunti cardanici. Ogni cassa poggia su due carrelli; grazie ai materiali impiegati e alla distribuzione delle masse, il peso per asse è di circa 13 tonnellate, valore particolarmente contenuto.
I carrelli sono dotati di molle elicoidali di tipo flexicoil, caratterizzate da prestazioni superiori rispetto alle tradizionali molle cilindriche, e di un sistema di sospensione laterale.
L'intera famiglia è dotata di un doppio sistema frenante: un circuito principale comandato da elettrovalvole azionate dalla cabina di guida e un secondo circuito di emergenza di tipo tradizionale. Il sistema primario, sviluppato originariamente per l'ETR 401, consente di ridurre il ritardo nella frenatura dell'ultimo veicolo dovuto alla propagazione della pressione nell'impianto pneumatico.
Una delle principali caratteristiche del sistema di pendolamento sviluppato in Italia consiste nell'impiego di trasduttori giroscopici e accelerometrici installati sui carrelli di testa. Questi consentono di rilevare l'inizio della curva attraverso l'analisi dell'andamento del tracciato e della sopraelevazione ferroviaria. In questo modo la cassa può iniziare a inclinarsi prima dell'ingresso completo in curva, riducendo le oscillazioni e gli sbilanciamenti.
Il sistema di pendolamento funziona mediante un'unità master, posta sul primo carrello del convoglio, che riconosce l'inizio della curva e ne determina le caratteristiche tramite i sensori giroscopici. Un computer di bordo misura attraverso sensori accelerometrici l'accelerazione trasversale da compensare e calcola l'inclinazione necessaria in funzione della velocità del treno. Il comando viene quindi trasmesso alle unità successive, denominate slave, nelle quali apposite centraline comandano l'inclinazione della cassa mediante attuatori idraulici. Gli attuatori sono indipendenti e consentono di modificare rapidamente l'assetto della cassa, permettendo al convoglio di affrontare le curve con maggiore velocità e comfort.
Per garantire la corretta posizione del pantografo durante il pendolamento, evitando discontinuità nella captazione dell'energia e possibili danni alla catenaria, il dispositivo di captazione è vincolato a una struttura solidale con il relativo carrello. Tale struttura attraversa la cassa e raggiunge l'imperiale, mantenendo il pantografo indipendente dai movimenti della cassa.
La sicurezza è incrementata dalla configurazione ridondante dei principali sistemi, dall'impiego di dispositivi di autodiagnostica in grado di raccogliere dati sulle prestazioni del convoglio e dalla presenza di sistemi di registrazione degli eventi di marcia e dei parametri di funzionamento.
Vantaggi rispetto ai veicoli convenzionali
[modifica | modifica wikitesto]- Elevato comfort di marcia, grazie alla riduzione delle accelerazioni trasversali percepite dai passeggeri, all'isolamento acustico e alla climatizzazione delle casse.
- Riduzione della necessità di realizzare nuove linee ferroviarie, poiché i Pendolino possono raggiungere velocità superiori rispetto ai convogli convenzionali anche su linee tradizionali, senza richiedere necessariamente infrastrutture dedicate.
- Maggiore sicurezza, grazie alla ridondanza dei principali sistemi di controllo e di sicurezza.
- Riduzione dei tempi di percorrenza sulle linee caratterizzate da numerose curve, grazie alla possibilità di mantenere velocità più elevate rispetto ai convogli convenzionali.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ↑ Santanera, I treni Fiat, pp. 194-196.
- ↑ FIAT, Prodotti, p. 29.
- ↑ Santanera, I treni Fiat, p. 198.
- ↑ Santanera, I treni Fiat, p. 199.
- ↑ Modesti e Nascimbene, Il Pendolino, pp. 19, 26-28.
- ↑ Il Pendolino arriva a San Pietroburgo, su corriere.it, 5 ottobre 2007. URL consultato il 5 ottobre 2007.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- L'impiego di materiale pendolante sulle reti ferroviarie[collegamento interrotto], su ingegneri-ca.net.
- Andrea Giuntini, Una storia che pendola. Successi e sconfitte dell'Alta velocità ferroviaria in Italia, Milano, Franco Angeli, 2006.
- Giovanni Klaus Koenig, Oltre il Pendolino. Alta velocità e assetto variabile negli elettrotreni italiani, Roma, Valerio Levi Editore, 1986.
- Giovanni Klaus Koenig, Gli elettrotreni ad assetto variabile. Storia del progetto Fiat Y 1060: l'ETR.400 e l'ETR.450, Roma, Valerio Levi Editore, 1986.
- FIAT, Prodotti e sistemi ferroviari, Torino, FIAT Ferroviaria Savigliano, pubblicazione non datata (fine decennio 1980).
- Oreste Santanera, I treni Fiat. Ottant'anni di contributo Fiat alla tecnica ferroviaria, Milano, Automobilia, 1997, ISBN 88-7960-045-1.
- Vittorio Mario Cortese, Assetto variabile nel mondo, in I treni, anno 18º, n. 180, marzo 1997, pp. 14-20, ISSN 0392-4602.
- Angelo Nascimbene, Dieci anni di Pendolino, in Tutto treno, anno 11º, n. 110, giugno 1998, pp. 22-29, ISSN 1124-4232.
- Pendolino. Storia e prospettive di un treno italiano, intervista con il Prof. Franco Di Majo a cura di Angelo Nascimbene, in Tutto treno, anno 11º, n. 113, ottobre 1998, pp. inserto centrale di 12 pagine non numerate, ISSN 1124-4232.
- Giancarlo Modesti, Angelo Nascimbene, Il Pendolino. 25 anni di servizi - Storia e tecnica degli elettrotreni italiani ad assetto variabile, in Tutto Treno Tema, n. 28, marzo 2013, ISSN 1124-4232.
Voci correlate
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