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Gian Michele Sambonet
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 Posted - 29 February 2012 : 10:08:09
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 29 February 2012 : 10:26:37
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Le grandi locomotive articolate
Le famose "Challenger" e "Big Boy" facevano parte della grande famiglia di locomotive articolate americane adibite a trainare lunghi e pesanti treni merci attraverso gli Stati Uniti.
Eppure l'esordio della locomotiva articolata era avvenuto in sordina: Anatole Mallet, ingegnere francese di origine svizzera propose questo tipo di locomotiva per le reti a scartamento ridotto o metrico che lamentavano un parco di macchine poco potenti e di piccole dimensioni a causa dei percorsi sinuosi. Mallet trovò una soluzione che permetteva di costruire locomotive più potenti (si deve a lui l'invezione del motore compound), e dunque più pesanti e più lunghe, ma dotate di due carrelli motori, uno dei quali articolato, per consentire un migliore inserimento in curva.
Negli Stati Uniti le idee di Mallet, a dispetto di quanto lui stesso si aspettasse, trovarono terreno fertile per passare all'applicazione pratica su vasta scala, non tanto per il motore a doppia espansione, poco applicato, ma soprattutto per l'articolazione.
La tradizione americana voleva, come altrove nel mondo, la "straight locomotive", un termine che si potrebbe tradurre con "locomotiva rigida" o "diritta" o ancora "in un pezzo solo". La prova, effettuata nel 1903 dalla Baltimore & Ohio Railroad, con una locomotiva articolata di tipo 0-6-6-0 (CC), si inseriva nell'ambito della corsa alla potenza e quindi a un elevato numero di assi motori. Il problema consisteva nell'arrivare a 6 assi accoppiati, infatti, si scoprì che 5 assi accoppiati era il limite massimo per il normale inserimento in curva di una locomotiva a telaio rigido. Dividere il telaio in due semitelai ciascuno dotato di 3 assi era forse la soluzione giusta e questo determinò la nascita della locomotiva articolata.
La 0-6-6-0 della Baltimore & Ohio fu la prima locomotiva articolata americana. Entrata in servizio nel 1904 era soprannominata "Old Maude". (Foto: Archivi NS) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 29 February 2012 : 17:00:14
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Le Mallet Consolidation
Le locomotive articolate iniziarono a diffondersi negli Stati Uniti a partire dal 1909 e il modello che ottenne il maggior successo, in particolare tra le compagnie occidentali fu la 2-8-8-2 chiamata anche "Mallet Consolidation". Queste macchine, sino agli anni '20, sfruttavano il principio di Mallet della doppia espansione, con i cilindri ad alta pressione che agivano sul treno fisso posteriore e i cilindri a bassa pressione che agivano sul treno articolato anteriore. Le prime due 2-8-8-2 furono costruite da Baldwin per la Southern Pacific nel 1909, cui fecero seguito altre tre macchine per la Union Pacific e ancora tre per la Oregon Railroad and Navigation Company. La Santa Fe, invece, iniziò con le 2-6-6-2 nel 1910.
Nel 1924 la Chesapeake & Ohio mise in servizio le prime 25 2-8-8-2 a espansione semplice, cui ne seguirono altre 20 nel '26. Quste macchine dimostrarono un ottimo rendimento, al punto che il Compound fu praticamente abbandonato per le articolate da tutti i costruttori. Il modello a espansione semplice prese il come di "Chesapeake" o "Articulated Consolidation".
Oltre quelle già citatate, altre compagnie adottarono il modello 2-8-8-2: Norfolk & Western, Southern, Virginian, Great Northern, Clinchfield, Denver & Rio Grande, Reading, Western Maryland, Missouri Pacific, Frisco, Western Pacific...
La SP MC-1 Class del 1909, sopra. (Foto: Archivi UP)
La C&O Class H-7 del 1924, sotto. (Foto: Archivi CSX)
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 29 February 2012 : 18:37:58
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Conosciute come "Santa Fe Mallet", queste 10 locomotive articolate modello 2-10-10-2, furono il risultato della ricostruzione, effettuata da Baldwin e Santa Fe nel 1911, di precedenti 20 macchine modello 2-10-2. Non diedero buoni risultati, le caldaie non riuscivano a mantenere la pressione e dopo 10 anni di servizio furono trasformate nuovamente in 20 2-10-2. (Foto: Archivi BNSF) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 01 March 2012 : 11:18:00
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Le Triplex
Negli Stati Uniti orientali la Virginian Raiway (VGN) sfruttava una difficile linea mineraria a ovest di Roanoke, in Virginia, più precisamente tra Elmore e Clark's Gap. La linea comprendeva infatti una salita del 21 per mille, lunga 18 km e ricca di curve, molte delle quali con raggio di soli 150 m. Nel 1912 la rete risolse temporaneamente il problema grazie alle grandi 2-8-8-2 articolate tipo mallet compound, ma non bastava.
Come la Virginian, la rete dell'Erie Railroad (ERIE) ebbe un bel po' di problemi in fatto di carenza di forza di trazione. Uno dei suoi ingegneri presentò un'innovazione sotto forma di una mallet allungata, comprendente 3 treni motori invece di 2, come se il tender partecipasse in un certo senso allo sforzo di trazione, conformemente al brevetto dell'ingegnere americano Henderson, presentato nel 1912.
La rete ferroviaria dell'Erie fece costruire da Baldwin una macchina a 3 treni di 4 assi motori e 6 cilindri, di tipo compound, con i 2 cilindri ad alta pressione centrali, secondo il modello 2-8-8-8-2. La locomotiva era molto bella e pesava 377 tonnellate. Tuttavia, la caldaia riusciva difficilmente a sviluppare la quantità di vapore necessaria e, dopo svariati esperimenti effettuati con tre prototipi entrati in servizio tra il 1914 e il 1916, l'Erie abbandonò le "Triplex".
La Virginian decise dì riesaminare il problema e fece costruire da Baldwin un'altra "Triplex", a espansione semplice con cilindri caratterizzati da un volume proporzionale alle possibilità di produzione del vapore della caldaia. Ma soprattutto con un tender allungato all'indietro per accrescere le possibilità di trasporto di carbone e d'acqua, di conseguenza questo tender era appoggiato su un carrello a due assi anziché su un semplice bissel, per cui la locomotiva passò al tipo 2-8-8-8-4.
Lunga 29,9 metri, per la sua conformazione questa locomotiva articolata veniva presentata come una semplice locomotiva-tender, anche se pesava più di 380 tonnellate. Oltre al peso e alle dimensioni, questo "dinosauro" aveva la particolarità di essere praticamente costituito solo da ruote motrici, dal momento che ne possedeva ben 24. Ma questa caratteristica non bastò a migliorarne le prestazioni. La sua forza di trazione da fermo era impressionante, ben 887.7 kN grazie alla sua aderenza quasi totale, ma questa forza calava immediatamente in quanto la caldaia non riusciva a mantenere la pressione necessaria.
Consegnato nel 1916, il prototipo veniva utilizzato come locomotiva da spinta su quella linea con intenso traffico di carbone e poteva spingere treni di 2350 tonnellate con una mallet 2-8-8-2 in testa. Tuttavia, numerose fughe a livello delle giunzioni dei tubi che portavano il vapore al treni articolati anteriori e posteriori, ridussero notevolmente il rendimento della locomotiva, tanto che quest'ultima nel 1920 ritornò da Baldwin che la ricostruì in due macchine distinte: I primi due treni rappresentavano una 2-8-8-0 articolata classica, cui si aggiunse un tender separato, e il terzo treno costituiva una 2-8-2, cui si aggiunse un altro tender separato.
Nel 1918, la Virginian passò alle 2-10-10-2, tanto imponenti che bisognava trasportarle dalla fabbrica Baldwin con la cabina e i cilindri smontati. Queste macchine erano in grado, in fase di prova, di trainare treni di 2400 m di lunghezza con un peso di 15.500 tonnellate (un record mondiale per l'epoca) su percorsi molto lunghi, basti pensare che i treni più pesanti in Europa non superavano le 3000 tonnellate, mentre negli Stati Uniti raggiungevano le 10.000 tonnellate. La sua forza di trazione in partenza era di 783 kN, che riusciva a mantenere solo a bassissime velocità. Ma questo non era ancora sufficiente: la richiesta di trasporto di carbone era tale che occorreva maggiore potenza per garantire una forza di trazione costante in rapporto alla velocità.
Come vedremo la Virginian risolverà il suo proplema qualche anno dopo con la trazione elettrica.
Le Triplex della Erie sopra e della Virginian sotto. (Foto: Archivi NS)
La successiva Virginian Class AE del 1918, costruita da Baldwin in 10 esemplari. (Foto: Archivi NS) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 02 March 2012 : 19:40:00
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La NP Class Z-5 del 1928. Il grande focolare introditto da Lima nel 1925 sulle "streight locomotive", col nome di "Superpower", fu applicato anche alle "articulated" a partire dal 1928. Le prime furono le 2-8-8-4 costruite da Baldwin per la Northern Pacific Railway, che presero il nome di "Yellowstone", cui fecero seguito le 2-6-6-4 e altri modeli. (Foto: Archivi BNSF)
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 03 March 2012 : 13:16:51
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Le Cab Forward
Fin dagli albori della ferrovia, le esalazioni di fumo e di gas tossici emesse dalle locomotive a vapore avevano posto seri problemi, soprattutto durante il percorso in galleria. Mentre i passeggeri potevano chiudere i finestrini delle vetture, le squadre di guida erano condannate a respirare le esalazioni, che aumentavano ulteriormente se la galleria era lunga e in salita, quando la locomotiva effettuava uno sforzo molto intenso. Verso la fine del XIX secolo le piattaforme di guida vennero addirittura equipaggiate di apparecchi respiratori, sotto forma di maschere collegate a bombole di ossigeno.
Negli Stati Uniti la Southern Pacific Railroad (SP) utilizzava un certo numero di linee che valicavano la Sierra Nevada, In particolare tra Sacramento e Sparks attraverso il Donner Pass, lungo la grande linea transcontinentale che collega San Francisco a Salt Lake City e a Chicago. La tratta Sacramento-Sparks si trova in alta montagna, dove si succedono numerose gallerie, completate da tunnel paravalanghe. Le salite, dell'ordine del 25%o, sono quindi molto difficoltose per gli interminabili treni merci pesanti migliaia di tonnellate. A partire dall'inizio del XX secolo occorrevano locomotive più potenti, e ne servivano parecchie per ogni treno. Ma non era possibile raggrupparle in testa al treno, perché lo sforzo sul primo vagone sarebbe stato troppo forte, così le locomotive venivano ripartite su tutta la lunghezza del treno, una ogni 30 vagoni circa.
In tal modo, all'interno delle gallerie le squadre di guida respiravano il fumo di tutte le locomotive precedenti.
Per risolvere questo problema gli ingegneri della SP ebbero una idea geniale: invertire la locomotiva. Nel 1909 furono presentati da Baldwin i primi 2 prototipi di "Cab Forward" (letteralmente cabina davanti), modello 2-8-8-2 compound, cui ne seguirono altre. Nel 1914 misero in servizio anche delle 2-6-6-2 poi trasformate in 4-6-6-2. Queste macchine al momento non diedero grandi risultati. Il progetto fu ripreso alla fine degli anni '20 e nell'agosto del 1928 la Southern Pacific ricevette le sua prima "Cab Forward" modello 4-8-8-2, sempre realizzata da Baldwin. Questa volta la soluzione si dimostrò vincente e una serie di 195 macchine fu costruita fino al 1944, per un totale di 256 macchine con tre differenti rodiggi. La loro configurazione rispondeva a due principi: sufficiente potenza perché ne bastasse una in testa ai treni, e una sola squadra di guida posta unicamente davanti alla macchina. Così, i gas di scarico evacuati rimanevano indietro nelle gallerie e non passavano sopra la cabina. La "Cab Forward" era di fatto una mallet invertita. Tra il 1928 e il 1944 furono apportati alcuni cambiamenti tecnici, in particolare a livello di potenza, la sua forza di trazione passò dai 501 KN della prima serie ai 553 kN dell'ultima e il suo peso aderente da 215 t a 241 t. I primi modelli si distinguevano per la forma anteriore della cabina, che era piatta. Queste eccellenti locomotive riscossero un grande successo presso le squadre di guida.
Nella filosofia della SP questa locomotiva era alimentata a nafta, perciò erano sufficienti una pompa e un sistema di tubazioni per alimentare il focolare, posto dalla parte opposta al tender.
La SP Class AC-10 4243 in testa a un convoglio passeggeri sul Donner Pass, negli anni '40. (Foto: Archivi UP) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 03 March 2012 : 13:21:22
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Le mallet della UP
La potente compagnia Union Pacific Railroad (UP), che "regnava" all'epoca sull'Ovest americano, adottò la locomotiva articolata già dal 1909, con delle 2-8-8-2 destinate al traino di treni merci pesanti e lenti. La compagnia era estremamente soddisfatta di queste macchine e visto il progressivo aumento del peso dei treni, nel 1936 ordinò una serie di 40 potenti locomotive di tipo 4-6-6-4 che presero il nome di "Challenger", in sostituzione delle 4-12-2 a 6 assi accoppiati che torturavano i binari in curva.
Impegnate sulla maggior parte delle linee della rete, in particolare nel Wyoming, queste locomotive fornirono prestazioni talmente buone, con velocità di tutto rispetto, che vennero ben presto poste anche in testa ai treni passeggeri composti da 20 vetture che attraversavano il deserto del Nevada, tra Salt Lake City e Los Angeles, a circa 120 km/h.
Soddisfatta dei risultati ottenuti, la Union Pacific ordinò altre 65 "Challenger", leggermente modificate a livello della caldaia e dell'articolazione del carrello motore anteriore.
Alla fine degli anni '30 le ferrovie statunitensi registrarono un forte aumento del traffico merci. La Union Pacific doveva risolvere il problema della trazione di convogli sempre più pesanti attraverso le Montagne Rocciose, in particolare sulle salite del 11,4 per mille dei monti Wasatch nello Yutah, dove erano necessarie due "Challenger" più una locomotiva di rinforzo per trainare convogli di medio tonnellaggio. Tuttavia, le condizioni precarie dei binari imponevano un limite al peso per asse, di conseguenza, se si volevano locomotive potentissime, quindi molto pesanti, bisognava allungarle per poterle collocare sul maggior numero di ruote possibile, per non sollecitare troppo i binari.
Con l'esperienza della"Challenger", l'idea della locomotiva articolata non era certo nuova, ma l'Union Pacific l'avrebbe portata alla perfezione con la "Big Boy". Gli assi di questa nuova mallet erano sistemati secondo lo schema 4-8-8-4, con 2 assi portanti, un gruppo di 4 assi motore mobile, un secondo gruppo di 4 assi motore solidale alla locomotiva e infine 2 assi portanti. Il tender, a sua volta, era collocato su 7 assi (2 su carrello), lo stesso utilizzato sul "Challenger".
25 locomotive furono consegnate dalla American Locomotive Company a partire dal 1941, le ultime entrarono in servizio nel 1944. Capaci di viaggiare a più di 130 km/h, cosa eccezionale per questo tipo di locomotiva pesante, le "Big Boy" davano la loro potenza massima, di 6290 CV, a 100-110 km/h. Le si vedeva affrontare, alla testa di convogli da 4000 t, a 33 km/h salite ripide dell'8 per mille, ma anche trainare treni da 3000 t a 112 km/h in pianura. Così i 94 km che separano Carter da Green River, sulla linea del Wyoming, erano coperti alla velocità media di 77,5 km/h in testa a treni da 2800 t. In queste condizioni, le 25 tonnellate di carbone e soprattutto le 95 tonnellate d'acqua del tender erano "divorate" in due o tre ore!
La carriera di tutte queste imponenti locomotive articolate finì negli Anni '60 quando si diffuse massicciamente la trazione diesel.
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 03 March 2012 : 17:37:28
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UP 3939 Challenger all'inizio degli anni '40. (Foto: Archivi UP) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 03 March 2012 : 18:23:06
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UP 4002 "Big Boy" negli anni '50. (Foto: Archivi: UP) |
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Gian Michele Sambonet
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Posted - 03 March 2012 : 23:46:59
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Union Pacific Big Boy 4013 e Challenger 3828 (ex 3928) in doppia trazione a ovest di Cuford, Wyoming, il 20 giugno 1949 (Foto: Collezione Norman Hechtkoff) |
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Le grandi locomotive articolate
