Appunti Sistemi elettrici per la mobilità

SERCIZIO IN REGIME NORMALE

In regime normale le SSE alimentano ciascuna due sezioni, quella di destra quella di sinistra, separate da un

sezionamento che può essere shuntato, in caso di guasto della SSE stessa, attraverso dei sezionatori per

continuare ad alimentare in bilaterale grazie alla sottostazione successiva. Normalmente ogni linea di

contatto (sia del binario pari che del dispari) è protetta da due interruttori.

Figura 168 - Schema di massima dell'alimentazione della linea di contatto

Un treno sotto una sezione viene quindi alimentato da 2 sottostazioni in maniera proporzionale alla distanza

del treno da esse. Al passaggio del treno sotto un sezionamento, ad esempio quello della SSE2 in Figura 168,

parte del carico si sposta dalla SSE1 alla SSE3 in maniera tanto più repentina tanto più il treno è veloce. Queste

variazioni di carico determinano delle fluttuazioni di tensione lato corrente alternata: idealmente quello che

si vorrebbe è un profilo di potenza piatto lato distributore.

Figura 169 - Esempio di potenza istantanea e potenza media assorbita da una SSE

che alimenta una linea con traffico omotachico di ETR 500 cadenzati a 5 min

I vantaggi dell’esercizio in bilaterale sono:

• Lato utente

o Riduzione delle cadute di tensione

o Contenimento del riscaldamento dei conduttori (per le minori correnti drenate)

• Lato distributore Esercizio delle linee di trazione in c.c. 167

o Limitazione delle fluttuazioni di tensione (il carico della SSE aumenta gradualmente fino al

valore massimo e poi riscende, non ha quindi un andamento a gradino)

Il problema delle fluttuazioni di tensione lato distributore è rilevante quando la SSE viene alimentata in

antenna da un nodo di rete (il nodo vede la potenza meno “filtrata”). Quando invece ho più SSE alimentate

in entra-esce, anche dalla stessa linea primaria, il problema è minore (perché il nodo vede un carico con meno

fluttuazioni).

Il circuito unico costituito dalle linee di contatto deve essere sezionabile non solo in corrispondenza delle SSE

ma anche lungo linea, al fine di poter disalimentare, in caso di guasto o di necessità di lavori o manutenzione,

solo tratte relativamente limitate. Il sezionamento deve essere fatto in punti facilmente ispezionabili lungo

linea. Punti critici della linea sono i posti di servizio e le stazioni di fermata.

Figura 170 - SSE di una linea tramviaria

7.3 S

EZIONAMENTI

La necessità di sezionamenti per avere discontinuità elettrica tra le tratte in presenza di guasti o

manutenzione porta al bisogno di sezionatori di collegamento tra le varie sezioni per consentire il normale

funzionamento della linea.

Tra i possibili sezionamenti risultano fondamentali quelli che suddividono:

❖ Le linee di contatto dei binari di corsa delle stazioni da quelle dei binari di piena linea (consentono di

suddividere la linea tra due SSE in tratte successive)

❖ Le linee di contatto dei binari di corsa pari e dispari

❖ Le linee di contatto dei binari di circolazione da quelli dei vari fasci

❖ Le linee di contatto dei binari di fasci diversi

Gli obiettivi principali di un sezionamento sono: Esercizio delle linee di trazione in c.c. 168

• Garantire il dovuto isolamento tra la tratta in tensione e quella a terra (per guasto o per lavori);

• Garantire la continuità della regolare captazione di corrente da parte di un pantografo che vi transiti

quando ambedue le tratte siano regolarmente alimentate.

Risulta impossibile il transito senza danno di uno strisciante sotto il sezionamento se:

- Una sola delle due tratte è alimentata e l’altra disalimentata (arco, danni al conduttore di

sezionamento se il pantografo sta assorbendo);

- Una sola delle due tratte è alimentata e l’altra a terra (corto circuito, danni al pantografo e ai

conduttori del sezionamento).

Questo perché il pantografo passa per una zona in cui i conduttori delle due sezioni sono paralleli e

complanari e quindi lo strisciante stesso le cortocircuita.

Per quanto riguarda i provvedimenti in piena linea si possono avere:

1. Sezionamento semplice

I due conduttori risultano complanari in un solo punto. Per i problemi esposti sopra la tratta in questione

deve essere percorsa con pantografi abbassati e quindi il treno deve procedere per inerzia. Va da sé che

questa tipologia non può essere impiegata ovunque, vedi in presenza di livellette, punti di frenatura, tratte a

bassa velocità. Figura 171 - Simbolo semplice sezionamento

2. Doppio sezionamento con tratto neutro

Prevede un tratto intermedio chiamato tratto neutro che è permanentemente disalimentato. Il tratto

neutro deve essere sufficientemente lungo da potere accogliere un treno con entrambi i pantografi in

presa. D’altra parte, non deve essere troppo lungo da portare al rischio che il treno rimanga fermo nel

tratto neutro senza alimentazione. In ogni caso per i problemi sopra citati il sezionamento va affrontato

con motori disinseriti. Il tratto neutro viene usato per evitare mutue interazioni tra sezioni di linee con

caratteristiche diverse (vedi storica e Direttissima).

Figura 172 - Simbolo doppio sezionamento

3. Doppio sezionamento con tratto tampone

Utilizzato per l’alimentazione sotto Rimesse Locomotive; il tratto intermedio è alimentabile attraverso lo

stesso sezionatore che alimenta le linee sotto rimessa. Il tratto tampone viene alimentato quando sono

alimentate le linee sotto rimessa e disalimentato quando le linee sotto rimessa sono disalimentate e a terra.

Questa tipologia non viene mai utilizzata in linea perché necessita di un alimentatore dedicato che arriva

dalla SSE. Risolve il problema del tratto percorso ad inerzia nelle stazioni, dove la velocità è bassa.

Esercizio delle linee di trazione in c.c. 169

Figura 173 - Doppio sezionamento con tratto tampone

Con le premesse fatte possiamo passare a descrivere i diversi tipi di sezionamento usati per le linee di

contatto in corrente continua delle FS.

7.3.1 Sezionamento a spazio d’aria tra portali

Sono tra quelli più importanti, separano elettricamente, all’uno e all’altro estremo delle stazioni, le linee di

contatto della piena linea da quella dei binari di corsa della stazione stessa. Dato che si desidera tipicamente

che questi sezionamenti separino anche meccanicamente le linee (per evitare interferenze nel caso di guasto

di una delle due) viene realizzato un sezionamento a spazio d’aria fra portali, con principio analogo alla

contrappesatura di piena linea di Figura 156. La disposizione del conduttore, in corrispondenza dei due

portali, non differisce peraltro da quella di detta figura, se non per la differenza fondamentale che tra i due

portali passano ambedue le funi rimanendo tra di loro parallele ed elettricamente isolate.

Figura 174 - Portale di ormeggio su linea a doppio binario

È quindi l’intera conduttura, fili e fune, proveniente dalla piena linea, che va ad ormeggiarsi al portale più

vicino alla stazione (portale interno) mentre l’intera linea di contatto della stazione va ad ormeggiarsi al

Esercizio delle linee di trazione in c.c. 170

portale esterno, quello più distante dalla stazione. Le due sospensioni applicate al palo intermedio sono una

a puntone e l’altra a tirante e mantengono le due linee di contatto a 40 cm (20 cm da una parte e 20 dall’altra

rispetto all’asse del binario). Figura 175 - Portale di stazione

7.3.2 Sezionamento a spazio d’aria tra binari pari e dispari

Servono per dividere le linee di contatto in corrispondenza delle comunicazioni tra gli uni e gli altri binari

(utilizzato nelle stazioni dove si ha a disposizione poco spazio). È ancora un sezionamento a spazio d’aria per

Esercizio delle linee di trazione in c.c. 171

avere anche la voluta separazione meccanica. La tecnica impiegata, questa volta più semplice, è raffigurata

in Figura 176. Figura 176 - Sezionamento a spazio d'aria

Dalla figura si vede come si impieghino due pali (anziché dei portali) – distanziati tra loro di tre metri, centrati

rispetto alla comunicazione – che mantengono i due conduttori paralleli e complanari per qualche metro,

appunto al centro della comunicazione. Subito dopo i fili di contatto vengono, con pendinatura accorciata,

portata al di sopra del piano degli striscianti dei pantografi ed ormeggiati ad un palo posto dallo stesso lato

del binario al quale elettricamente appartengono.

Figura 177 - Spazio d'aria tra binario pari e dispari

Quando non è richiesta la separazione meccanica, e quindi per tutti i sezionamenti tra binari principali e

secondari di stazione oppure tra fasci diversi o ancora quando ho in genere vincoli territoriali, si adopera sui

fili di contatto un isolatore di sezione del tipo rappresentato in Figura 178 (sezionamento a tampone), mentre

la sovrastante fune portante viene sezionata con normali sezionatori da tiro in porcellana o VR+PTFE

(vetroresina e teflon). L’isolatore di sezione ha due sciabole laterali, una per lato, collegate una all’una e una

Esercizio delle linee di trazione in c.c. 172

all’altra linea di contatto, realizzano la tratta complanare di contemporaneo contatto dello strisciante sui due

circuiti adiacenti. Figura 178 - Isolatore di sezione tradizionale

Dato che gli isolatori di sezione rappresentavano un vincolo singolare per le velocità di transito, sono stati

introdotti nuovi tipi in grado di sostenere velocità fino a 160 km/h e oltre chiamati Rapidtransit. Hanno delle

sciabole in rame e degli isolatori in gomma siliconica.

Figura 179 - Isolatore di sezione del tipo “Rapidtransit”

Per quanto riguarda i sezionatori utilizzati per realizzare queste configurazioni si utilizzano dispositivi che

possono essere manovrati anche sotto un certo carico, anche se non intenso. La soluzione adottata da RFI è

quella di sezionatori a tre isolatori (Figura 180) che, oltre ad avere un’apertura sufficientemente rapida, è

Esercizio delle linee di trazione in c.c. 173

munito di due corna sulle quali l’arco salta dal contatto spegni-arco (differente da quello principale, che viene

aperto per prima) e autosoffiandosi si allarga fino ad interrompersi. La cassa di manovra posta alla base del

palo può essere a mano o elettrica, comandabile a distanza o anche telecomandabile.

Figura 180 - Sezionatore per linea di contatto a manovra elettrica

Figura 181 - Sezionamenti in stazione Esercizio delle linee di trazione in c.c. 174

7.3.3 Posti di sezionamento in stazione – Schemi di stazione

In Figura 182 sono riportati degli schemi di connessione delle sezioni in prossimità delle stazioni

(considerando i soli binari di corsa e di circolazione) utilizzando tre sezionatori per mantenere l’alimentazione

su tutte e tre le tratte. In tutti gli schemi i sezionatori devono considerarsi normalmente chiusi ad eccezioni

dei sezionatori 41 di parallelo binari pari/dispari.

Sezionatori Spaz