Le Ferrovie/Lezione II
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LEZIONE II
La costruzione delle ferrovie.
Come si fa una strada. — Fare una strada significa adattare il terreno naturale in guisa ch’esso si presenti più che è possibile regolare e piano, secondo una determinata direzione. Occorre, quindi, scegliere anzitutto il tracciato; il che si fa proponendosi di alterare il suolo il meno possibile, per non andare incontro a spesa molto grande. L’ideale sarebbe di far le strade tutte in piano ed in linea retta, ma, non potendosi raggiungere questo ideale, le strade presenteranno sempre pendenze e curve intercalate a tratti orizzontali ed a rettilinei.
Le pendenze possono essere più o meno forti; più forte è la pendenza, più è limitato il carico che la locomotiva può trasportare: anche le curve possono essere di raggio maggiore o minore e più piccolo è il raggio, maggiore è l’impedimento che esse oppongono alla circolazione. Poichè le ferrovie sono destinate, in generale, al passaggio di convogli molto pesanti, si cerca di ridurre più che si può la pendenza e fare le curve di raggio molto ampio. Per le linee a grande traffico non si va al di là del dieci o quindici per mille nelle pendenze e non si scende al di sotto di ottocento a mille metri per i raggi delle curve; per le linee a traffico scarso, invece, si giunge sino ai trenta e quaranta per mille e si scende coi raggi sino a trecento metri e meno ancora.
In ogni caso, per adattare la superficie del terreno in guisa da ottenere il tracciato propostosi occorre o scavare il suolo o rialzarlo rispetto al suo livello naturale: si dice che nel primo caso la via è in trincea, nel secondo che è in rilevato. Quando poi la strada deve restare molto in alto rispetto alla campagna, invece di fare un rilevato, che riuscirebbe assai costoso, si fa un viadotto, cioè una serie di arcate che sostengono la strada; se la situazione è tale che si dovrebbe fare uno scavo assai grande, si costruisce invece una galleria. Se si deve attraversare un corso d’acqua si ricorre ad un ponte, che ha la forma stessa del viadotto.
I primi ponti e viadotti si costruivano in muratura, ricorrendo a grandi arcate in pietra o mattoni; ma quando cominciò ad estendersi la produzione del ferro, il che avvenne circa all’inizio delle strade ferrate, si fecero i ponti metallici, inventati, a quanto pare, dallo stesso Roberto Stephenson. I ponti metallici presentano il vantaggio di prestarsi alla soluzione di problemi che non si saprebbero risolvere con i ponti in muratura e di riuscire in tanti casi assai più convenienti per la spesa.
I ponti metallici consistono per lo più in due grandi travi poggiate su due o più pile e fra loro congiunte da altre travi trasversali, che portano il binario. Spesso però si ricorre anche a grandi arcate metalliche, che sostengono tante colonne, anch’esse di struttura metallica, su cui poggia il binario.
Nell’arte della costruzione dei ponti metallici si sono fatti straordinari progressi. Il ponte sulla Forth in Inghilterra è lungo circa un chilometro e mezzo e si compone di tre sole arcate, che hanno quindi la luce di cinquecento metri ognuna. Tutta l’opera pesa 16 milioni di chilogrammi e può sopportare un carico di 800 tonnellate.
Sullo stesso tipo del ponte della Forth è stato di recente costruito quello che può essere considerato come il più grande ponte del mondo. Si tratta della grandiosa ed ardita opera sorta nel Canada, per l’attraversamento del fiume Quebec a S. Lorenzo, la quale è costituita da una immensa arcata centrale di 549 metri di luce, fiancheggiata da due altre arcate minori. Il nome di arcate è veramente inesatto, perchè si tratta, invece, di grandi mensole equilibrate, poste su robustissime pile, che, collegate fra loro, costituiscono il ponte. Questa opera grandiosissima ha dovuto essere rifatta due volte, perchè la prima volta, essendo stata mal calcolata, cadde, trascinando con sè un gran numero di vittime.
Senza addentrarci in particolari, che non sarebbero consentanei al carattere di questo scritto, diremo che ormai l’arte del costruire non conosce ostacoli e che nessuna sfavorevole condizione del suolo si può dir tale da creare impedimento alla costruzione delle strade ferrate.
Le gallerie. — Le difficoltà maggiori alla costruzione delle strade sono opposte dalle alte montagne, le quali non possono essere attraversate che con gallerie. All’inizio delle strade ferrate ogni piccola galleria era considerata come una curiosità ed additata a titolo di meraviglia; oggidì le gallerie sono diventate assai comuni e non stupiscono più. Sono però considerate sempre come opere meravigliose le lunghissime gallerie scavate attraverso le Alpi, nelle quali opere hanno avuto grandissima parte il genio ed il lavoro degli Italiani.
Prima che si iniziasse la costruzione delle strade ferrate non si conosceva l’arte di costruire le gallerie, malgrado i romani avessero lasciato esempio di qualche breve traforo pel passaggio di acquedotti o per strade comuni. I primi trafori, quindi, si costruirono verso il 1850. Se il terreno era roccioso si ricorreva alle mine, praticando i fori con scalpelli a mano e caricandoli poi con polvere nera. Ma questo mezzo riusciva assai lento e non avrebbe mai permesso di costruire trafori lunghi più di qualche chilometro.
Due grandi invenzioni concorsero a rendere possibili le lunghe gallerie: la dinamite e la perforatrice meccanica.
Fu l’italiano Sobrero di Torino che nel 1847 scoprì l’esplosivo detto nitroglicerina, dal quale lo svedese Nobel trasse nel 1862 la dinamite. La forza esplosiva della dinamite è sette volte più grande di quella della polvere; si comprende perciò quale grande vantaggio vi sia ad adoperarla.
Ma nella esecuzione delle gallerie la maggior parte del tempo si spende per la preparazione dei fori di mina. Nacque, quindi, spontaneo il pensiero di ricorrere per questo lavoro all’impiego di macchine che lo rendessero più celere e meno costoso, in confronto della perforazione a mano. A due ingegneri italiani, il milanese Piatti e il torinese Gennaro Sommeiller, si deve l’invenzione della perforatrice, mossa dall’aria compressa, che fu per la prima volta (1861) utilizzata nella galleria del Cenisio. Si calcolava che eseguendo il lavoro a mano, la perforazione della galleria, lunga più di 12.000 metri, sarebbe durata non meno di 25 anni; impiegando la perforatrice bastarono soltanto 12 anni e mezzo, cioè esattamente la metà del tempo previsto. Si è constatato in seguito che la perforazione meccanica permette di raggiungere una celerità tripla ed anche quadrupla del lavoro a mano.
La galleria del Cenisio, detta anche, e più esattamente, del Frejus, perchè attraversa il colle dello stesso nome, restando fra Bardonecchia e Modane, fu aperta all’esercizio il 17 settembre 1871 e fu giustamente proclamata in Parlamento “la più grande opera dei tempi moderni„, chè a quell’epoca tale era senza alcun dubbio.
La buona riuscita di questo primo grande traforo alpino incoraggiò a costruirne subito degli altri e infatti poco dopo l’apertura del Cenisio, cioè il 13 settembre 1872, si iniziavano i lavori della galleria del S. Gottardo, che, pur trovandosi completamente su territorio svizzero, fu costruita col concorso dei governi italiano e germanico.
Mentre il traforo del Cenisio serviva a porre in comunicazione l’Italia con la Francia, il traforo del Gottardo ebbe lo scopo di creare una via diretta attraverso la Svizzera fra l’Italia e la Germania. Tecnicamente parlando esso rappresenta un notevole progresso rispetto al Cenisio, perchè è lungo circa 15000 metri e fu perforato in sette anni e cinque mesi; in ragione cioè di m. 5,61 al giorno, mentre pel Cenisio l’avanzamento giornaliero era stato di soli m. 2,60.
Il traforo del Gottardo comincia dal lato sud ad Airolo e finisce a Göschenen, passando per località assai pittoresche: sono specialmente degne di nota le sue linee di accesso, che assumono in qualche punto una fantastica bellezza. Vi sono molte importantissime opere d’arte e le famose gallerie elicoidali, cioè gallerie che compiono un giro completo entro la montagna, entrando ad un livello per uscire ad un altro, sicchè il viaggiatore vede dal treno la ferrovia svolgersi sulla sua testa o sotto i suoi piedi. All’infuori del grande traforo, sui due versanti di accesso non si contano meno di altri tredici trafori, di cui sette sono elicoidali, della lunghezza totale di 18 chilometri.
Al Gottardo seguì il Sempione, che rappresenta un ulteriore progresso nella costruzione dei grandi trafori. Il Sempione ha lo scopo di creare una seconda comunicazione fra l’Italia e la Francia: esso comincia al sud a Iselle, in territorio italiano, termina a Briga su territorio svizzero ed ha una lunghezza esatta di m. 19,733, cioè di circa 20 chilometri.
Il tempo impiegato pel traforo del Sempione fu di sei anni e sei mesi; iniziato, infatti, il 1° agosto 1898, fu compiuto il 24 febbraio 1905. L’avanzamento giornaliero fu, quindi, di m. 8,48. Le difficoltà che s’incontrarono nella costruzione della grandiosa opera furono enormi, specialmente a causa dell’altissima temperatura, che a metà del traforo si elevò fino a 55 gradi. Si comprende che in queste condizioni la permanenza degli operai nel sotterraneo sarebbe divenuta impossibile, se con potenti impianti di ventilazione non si fosse mandata dell’aria fresca, che abbassò la temperatura a 25 gradi.
Abbiamo accennato soltanto ai valichi alpini che più direttamente interessano l’Italia, ma vogliamo ricordare che attraverso le Alpi sono state eseguite anche altre importanti gallerie, come quella dell’Arlberg, lunga 10 chilometri, posta in territorio austriaco e l’altra del Loetschberg, lunga 14 chilometri e mezzo, posta in territorio svizzero. Questa galleria sarà fra poco aperta al traffico e insieme al Sempione servirà a stabilire una diretta comunicazione fra Milano e Berna, capitale della Svizzera, e nuove comunicazioni con Parigi.
Altre gallerie sono state progettate attraverso le Alpi e fra esse va specialmente ricordata quella dello Spluga, che resterebbe sulla linea congiungente la città di Chiavenna in Italia con quella di Coira in Svizzera e sarebbe lunga 25 chilometri.
In tutto il mondo non esiste un gruppo di opere così importanti come quello dei trafori alpini e il traforo del Sempione è il più lungo finora eseguito. La spesa occorsa per queste opere grandiose è enorme: il Cenisio è costato L. 5.500 per ogni metro lineare, il Gottardo 4.200, l’Arlberg 3.700, il Loetschberg 3.620. Il traforo del Sempione, che è ad un solo binario, è costato in ragione di L. 2.900 il metro, ma poichè occorre costruire anche il secondo binario si farà un’ulteriore spesa di 34 milioni, in maniera che tutta l’opera completa raggiungerà il costo in cifra tonda di circa cento milioni!
In questi lavori, anche se eseguiti fuori del territorio italiano, hanno avuto sempre grandissima parte i nostri operai, che sono considerati come specialisti nella costruzione dei trafori.
Per completare questo breve accenno all’argomento delle gallerie, diremo che l’ingegneria moderna ha compiuto ancora altri miracoli. Per le ferrovie metropolitane di Londra, Parigi e Berlino sono stati costruiti trafori lunghissimi nelle viscere delle città, rispettando i fabbricati, passando al di sotto di condotti e corsi d’acqua, superando ostacoli di ogni genere. La riuscita di questi lavori ha fatto poi pensare ad un’opera di una eccezionale grandiosità: si tratterebbe di congiungere per ferrovia la Francia all’Inghilterra, costruendo un traforo sotto la Manica (lo stretto che separa questi due paesi) che avrebbe la lunghezza di ben 66 chilometri. La proposta è stata avversata dagl’inglesi per ragioni militari e politiche, ma è tale la fiducia che si ha oggigiorno in simili imprese, che nessuno ne ha posto in dubbio la possibilità tecnica, e non è da disperare che, vinte le attuali opposizioni, la titanica opera possa, in epoca non lontana, essere compiuta.
L’armamento. — Con gli scavi e i rialzi di terreno, i ponti, i viadotti, le gallerie non abbiamo fatto che costruire la piattaforma stradale; per completare la ferrovia dobbiamo, come si dice, armarla, cioè munirla del binario che è l’elemento essenziale della strada ferrata.
Abbiam già detto che le due rotaie costituenti il binario sono sopportate dalle traversine che servono a collegarle e mantenerle sempre alla stessa distanza. Le rotaie sono assicurate alle traversine per mezzo di arpioni o di caviglie a vite. La distanza fra le due rotaie si chiama scartamento del binario ed è all’incirca la stessa (metri 1.435 a metri 1.445) in quasi tutti i paesi del mondo. Questa uniformità dello scartamento dà luogo al grandissimo vantaggio che locomotive e veicoli possono passare da un paese all’altro, senza che i viaggiatori siano obbligati a mutar treno ad ogni frontiera e senza che sia necessario trasbordar le merci da un vagone all’altro.
Le traversine non si pongono direttamente sul terreno, sia perchè non sempre vi troverebbero un appoggio eguale ed uniforme, sia perchè a contatto dell’umidità del suolo marcirebbero dopo breve tempo, ma sono, per così dire, immerse in uno strato di pietra sciolta di piccole dimensioni che si dice massicciata. Questa costituisce uno strato elastico e permeabile che rende eguale il movimento dei convogli e impedisce il disfacimento delle traverse.
Si è cercato di sostituire alle traverse di legno quelle metalliche, ma con scarso successo, perchè le traverse di ferro non mantengono bene l’attacco delle rotaie. Tuttavia nei paesi caldi, ove il legno difetta e ad ogni modo avrebbe scarsa durata, le traverse metalliche sono sempre in uso.
Nei primordi delle ferrovie si facevano rotaie leggiere e corte; ora, invece, che le locomotive ed i veicoli sono diventati assai pesanti, le rotaie debbono essere molto robuste per resistere al passaggio dei treni. Le moderne rotaie pesano anche più di 50 chili per ogni metro lineare e sono lunghe 12 e perfin 18 metri l’una. Colle rotaie lunghe si ha il vantaggio che diminuisce il numero delle giunzioni fra rotaia e rotaia, giunzioni che costituiscono sempre una parte debole dell’armamento.
Nel caso di linee di poca importanza, invece di adottare il binario dello scartamento ordinario o normale, si ricorre al così detto binario ridotto, vale a dire di larghezza inferiore al normale e comunemente di un metro. Le ferrovie a scartamento ridotto costano assai meno di quelle a scartamento normale, ma presentano l’inconveniente di richiedere il trasbordo delle persone e delle merci nei punti in cui si allacciano alle linee a scartamento normale.
Bisogna anche distinguere le linee a semplice da quelle a doppio binario. Se su una linea debbono passare molti treni al giorno, allora invece di fare un sol binario se ne fanno due, perchè su una linea a binario semplice i treni di opposta direzione debbono incontrarsi nelle stazioni e questo obbliga a far seguire i treni a lunghi intervalli di tempo. Sulle linee a doppio binario, invece, un binario si assegna ai treni che vanno in una direzione e l’altro a quelli che vanno nella direzione opposta, di guisa che i treni delle due direzioni rimangono del tutto indipendenti fra di loro.
Si calcola che, mentre su una linea a semplice binario si può dar passaggio a non più di 40 treni al giorno, nei due sensi, su una linea a doppio binario si può giungere fino a farne passare 200 in un giorno.
Quando il movimento è grandissimo, come avviene in certi piccoli tratti vicino alle grandi città, allora si costruiscono anche linee a quattro binarii, due destinati di solito ai treni viaggiatori e due ai treni merci. In tal modo si può dar passaggio ad un numero di treni pressochè illimitato.