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Caso particolare di doppia alimentazione per coesistenza di transito di mezzi con alimentazione diverse sullo stesso percorso, (rotaia a 1 200 V CC, 15 000 V CA, ferrovie del Sihltal e del Uetliberg - Svizzera), le linee di alimentazione hanno collocazioni disimmetriche rispetto all'asse rotaia e quindi pantografi sono disassati nei mezzi delle due linee, per poter captare ognuno la propria corrente.

Linea di contatto a 3 kV cc sulla rete ferroviaria italiana FS/RFI. Si distinguono: la mensola, che regge l'insieme e lo connette al palo; la fune portante (in alto); i due conduttori della linea di contatto (in basso); i pendini (verticali) che connettono la fune portante alla linea di contatto; gli isolatori della fune portante e della linea di contatto.

La linea aerea di contatto o linea aerea di presa è usata per trasmettere l'energia elettrica a tram, filoveicoli e treni, anche a distanza dai punti di generazione elettrica.

Resta comune il concetto che il mezzo di trasporto, spostandosi, sposta il punto di presa dalla linea, mentre l'energia è prelevata da un conduttore, spesso uno o più fili, collocati in posizione fissa presso il percorso del mezzo, in questo caso al di sopra (sopratesta) del mezzo stesso. La linea è per sua parte alimentata, tramite le sottostazioni da connessioni alla rete di distribuzione, connessa a sua volta ad un sistema di generazione elettrica.

Generalità |

I mezzi (per esempio tram e treno elettrico) che prelevano la corrente dalla "linea aerea di presa" utilizzano un dispositivo tra i seguenti: archetto tranviario, trolley a stanga rigida o pantografo. Il circuito della corrente si conclude con il "ritorno" della corrente al sistema di generazione realizzata spesso attraverso le rotaie di corsa del mezzo stesso. Nel caso di mezzo senza rotaie metalliche, cioè su gomma come nel caso del filoveicolo, il ritorno avviene con un secondo filo: in tal caso la doppia linea aerea è nota come bifilare.

La trasmissione con linea aerea di contatto (sopratesta) è stata la evoluzione finale del sistema di erogazione elettrica di energia ai mezzi di trasporto, con generazione fissa esterna al mezzo.

Un sistema di origine con terza rotaia poneva indubbi problemi di sicurezza; la terza rotaia, sollevata di qualche centimetro dal suolo ed appoggiata su isolatori sulla quale scorrono i pattini di presa, era relativamente economica, ma pericolosa e complessa soprattutto nei passaggi a livello.

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Le linee ferroviarie italiane adottano due tipi di elettrificazione, con poche eccezioni su alcune ferrovie:

• sulle linee tradizionali la tensione erogata è di 3 kV a corrente continua; questo standard viene utilizzato oltre che in Italia anche in altri paesi europei ma è ormai ritenuto insufficiente per le moderne linee ad alta velocità;


• sulle linee moderne ad alta velocità viene erogata una tensione di 25 kV a corrente alternata a frequenza di 50 Hz; questo si avvia ad essere lo standard nell' Unione Europea.

Struttura costruttiva |

Verificatori di linea che con un mezzo apposito riparano la linea di contatto

Per permettere un contatto continuo ottimale, anche con elevate velocità del mezzo, occorre che il filo segua il percorso del mezzo stesso ed abbia una distanza abbastanza uniforme rispetto al livello della rotaia; questo è tanto più importante quanto più è veloce il mezzo, dato che altrimenti le brusche variazioni di livello del filo potrebbero far staccare il pattino di presa ed interrompere la alimentazione.

Di norma quindi per i treni si adotta sovrapposto al filo "di contatto" un altro filo, detto "catenaria" (il cui nome deriva dalla omonima curva geometrica), dal quale a brevi intervalli scendono dei fili verticali, detti "pendini", che sono accuratamente previsti in lunghezza per sostenere i fili di contatto sempre alla stessa altezza.

La presenza di uno o, spesso, due fili di contatto e la presenza fili di catenaria connessi permette, tra l'altro, di avere una maggiore sezione di passaggio della corrente di alimentazione che scorre nei fili (ci sono più fili che conducono la corrente).

Il filo di contatto, tra un pendino ed un altro, tende comunque ad assumere una curva verso il basso ad effetto del proprio peso, ma per effetto del breve tratto tra un pendino ed un altro e dalla tensione meccanica del filo stesso, la curvatura è molto limitata e non compromette il contatto tra il filo ed il collettore del mezzo.

Il tiro del filo è molto importante ed è realizzato utilizzando sistemi con pesi e carrucole che suddividono la linea in tratti piuttosto brevi, mantenendo in tensione meccanica ogni tratto e limitando così le oscillazioni.

Queste, create dall’interazione tra filo e pattino di presa in movimento (soprattutto ad alta velocità), se sono troppo violente possono provocare il mancato contatto elettrico tra le parti ed inoltre il danneggiamento del filo e del pantografo stessi.

Per ridurre le oscillazioni, che tra l’altro possono essere causate anche dal vento, si possono utilizzare dei mass damper opportunamente posizionati sulle linee di sostegno, non su quelle alimentate, per “assorbire” oscillazioni a specifiche frequenze.

Tensionatori di linea

Il filo di contatto, in caso a presa a pattino piatto del pantografo, non è mai collocato in modo perfettamente lineare con la rotaia, ma è volutamente disposto a zig-zag (leggermente spostato, ad ogni attacco, un po' da un lato e dall'altro).
Se fosse perfettamente lineare, il contatto del filo con il pattino finirebbe con l'avvenire sempre nello stesso punto, provocando una rapida usura localizzata del pattino stesso. Con la disposizione a zig-zag lo scorrimento si ha su tutta la superficie del pattino, riducendo il riscaldamento e l'usura.

La disposizione a zig-zag non è volutamente realizzata con sistemi di aste di captazione a guscio (come nei filobus) o a rotella, in cui il punto di contatto è obbligato dalla forma stessa del sistema di captazione: d'altra parte tali sistemi di captazione sono previsti per mezzi operanti a velocità medio-basse.

Altezza della linea di contatto |

La elevazione in altezza della linea di contatto è un compromesso tra la limitazione dei costi nella costruzione delle opere legata alla ferrovia, la linea più alta indurrebbe costruzione di pali più alti per il sostegno dei fili, ma anche gallerie di maggiori dimensioni o ponti di sovrappasso della ferrovia più alti; d'altra parte fili più bassi limiterebbero in altezza il transito di mezzi stradali ai passaggi a livello.

Data la pericolosità del transiti dei mezzi stradali ai passaggi a livello, di norma esistono barriere fisiche (portali metallici) che impediscono fisicamente l'accesso in zona del passaggio a livello ai mezzi stradali eccedenti in altezza.
La tendenza attuale è comunque di eliminare i passaggi a livello (mediante la realizzazione di sottopassi o sovrappassi) per eliminare il rischio di pericolose collisioni dei mezzi stradali con la linea aerea di contatto.

Ad evitare eccessivi dimensionamenti della linea aerea di contatto, questa ultima è suddivisa in tratte; ogni tratta è separatamente alimentata da un sistema di alimentazione esterno, spesso realizzato da una normale linea elettrica di trasmissione ad alta tensione, i punti di alimentazione della linea aerea di contatto sono equipaggiati di stazioni di trasformazione, che provvedono a trasformare la corrente ad alta tensione in quella necessaria (per tensione, tipo di corrente, ecc.) al sistema di trazione.

Galleria d'immagini |

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  Linea di contatto a 15 Kv, 16 2/3 Hz, corrente alternata in Svizzera
  

  
  

  
  


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  Linea di contatto a 25 Kv, 50 Hz, corrente alternata in Gran Bretagna
  

  
  

  
  


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  Linea di contatto a 25 Kv, 50Hz, corrente alternata in Danimarca
  

  
  

  
  


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  Linea di contatto a 25 Kv, 50 Hz, corrente alternata in Romania
  

  
  

  
  


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  Linea di contatto rigida sul RER di Parigi
  

  
  

  
  


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  Linea di contatto a 3 KV, corrente continua in Spagna
  

  
  

  
  


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  A Meppel, nei Paesi Bassi in presenza di un ponte girevole la linea di contatto termina prima del ponte e riparte subito dopo esser giunti sull'altra sponda. Nell'immagine il treno ha il pantografo alzato ma la catenaria non c'è.
  

  
  

  
  

Bibliografia |

• Guido Corbellini, Il cinquantenario delle Ferrovie dello Stato, in 1905-1955. Il Cinquantenario delle Ferrovie dello Stato, in Ingegneria ferroviaria, 9 (1955), n. 5-6, pp. 333-528, ISSN 0020-0956. Ristampe in volume: Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 1955; Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani-Ponte San Nicolò, Duegi, 2005, ISBN 88-900979-0-6.


• Luigi Prosperi, L'elettrificazione in Italia, in Ingegneria Ferroviaria, 16 (1961), n. 7-8, pp. 699-714


• Alfredo D'Arbela, La locomotiva elettrica, in Ingegneria Ferroviaria, 16 (1961), n. 7-8, pp. 715-729


• Enrico Bianco, Direttissima Roma-Firenze. Gli impianti di trazione elettrica. Le attrezzature di sostegno, in Ingegneria Ferroviaria, 33 (1978), n. 1, pp. 75–82


• Mario Comolo, Direttissima Roma-Firenze. Gli impianti di trazione elettrica. Modalità costruttive, in Ingegneria Ferroviaria, 33 (1978), n. 1, pp. 83–89


• Alberto De Santis, Trecentomila pali reggono la linea aerea FS, in I Treni Oggi, 3 (1982), n. 23, pp. 12-20


• Roberto Rolle, Impianti elettrici FS: facciamo il punto, in Tutto treno, 11 (1998), n. 109, pp. 19–23


• Roberto Rolle, Impianti elettrici FS: facciamo il punto, in Tutto treno, 11 (1998), n. 110, pp. 14–18


• Lucio Mayer, Impianti ferroviari. Tecnica ed esercizio, 3^a ed. a cura di Pier Luigi Guida ed Eugenio Milizia, Roma, Collegio Ingegneri Ferroviari Italiani, 2003


• Giuseppe Guidi Buffarini, L'elettrificazione ferroviaria in Italia ha compiuto 100 anni, in Ingegneria Ferroviaria, 58 (2003), n. 9, pp. 791-818


• Maurizio Severino, Evoluzione della linea di contatto in corrente continua, in La tecnica professionale, n. s. 15 (2008), n. 12, pp. 5–18


• Gruppo Savona E 431, Geometrie del trifase, in Tutto treno, 24 (2011), n. 256, pp. 28–41

Voci correlate |

• Bifilare


• Pantografo (trasporti)


• Trolley a stanga


• archetto tranviario

Altri progetti |

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