Locomotiva

Veicolo automotore utilizzato dalle ferrovie per trainare o spingere altri tipi di materiale rotabile. La locomotiva differisce dagli altri veicoli ferroviari automotori in quanto viene utilizzata solo come unità motrice e non è progettata per il trasporto di passeggeri o di merci.

Fino al 1940 circa, le macchine a vapore fornivano la forza motrice alla maggior parte delle locomotive utilizzate sulle linee ferroviarie. Da allora, tuttavia, è stata sospesa la costruzione di locomotive a vapore e i veicoli esistenti sono stati gradualmente ritirati, dapprima negli Stati Uniti e successivamente negli altri paesi. Alla fine degli anni Ottanta, poche locomotive, come quelle in servizio sulle linee turistiche a scartamento ridotto, erano ancora operative nei paesi industrializzati.

I più importanti tipi di locomotiva sviluppati nel XX secolo furono la locomotiva elettrica, o locomotore, che preleva energia elettrica da una linea aerea o da una terza rotaia parallela al binario, e la locomotiva diesel-elettrica. Nelle locomotive di quest'ultimo tipo, i motori diesel vengono utilizzati per azionare dinamo o alternatori collegati a raddrizzatori a stato solido, che forniscono energia ai motori elettrici, a loro volta collegati agli assali. Questo tipo di locomotiva elimina la necessità di costose linee elettriche. Paragonata alla locomotiva a vapore, la locomotiva diesel-elettrica presenta una disponibilità maggiore, cioè una media di ore produttive giornaliere più elevata, poiché non richiede frequenti fermate per il rifornimento di acqua e combustibile e altre operazioni di servizio. Gli altri vantaggi rispetto alla locomotiva a vapore includono il maggior rendimento nel convertire il combustibile in energia e la capacità di sviluppare una percentuale più alta della massima potenza di trazione alle basse velocità. Inoltre, mentre le locomotive a vapore richiedono la presenza di un macchinista e di un fochista per ogni veicolo, quelle diesel-elettriche possono essere azionate come unità multiple da un solo addetto e ciò consente di formare treni più lunghi con meno personale.

Le locomotive recenti impiegano turbocompressori perfezionati associati a motori più potenti ed efficienti. I sistemi di comando delle moderne locomotive sono basati su sistemi elettronici a stato solido. I microprocessori di bordo controllano la velocità della macchina, l'iniezione del carburante e l'eccitazione dell'alternatore. Questi computer sono inoltre interconnessi ad avanzati sistemi finalizzati alla rilevazione di slittamenti e scivolamenti delle ruote motrici e permettono pertanto una più rapida rettifica e un'aderenza superiore. Un'ulteriore funzione dei microprocessori è quella di monitorare le prestazioni di tutti i sistemi della locomotiva, migliorandone così l'affidabilità e semplificando la soluzione di problemi. Un'importante innovazione è stata l'introduzione della trazione con motori a corrente alternata trifase a tensione e frequenza variabili al posto dei motori in serie a corrente continua, che ha permesso di ridurre i pesi e migliorare l'aderenza delle ruote

Dopo la seconda guerra mondiale, le approfondite ricerche effettuate nel campo delle tecniche applicate alla combustione hanno favorito lo sviluppo delle locomotive elettriche a turbina, che utilizzavano turbine a gas o a vapore per azionare generatori che fornivano energia a motori elettrici. Il fluido necessario per il funzionamento della turbina veniva prodotto in una caldaia (nella turbina a vapore) o in una camera di combustione posta immediatamente davanti alla girante (nella turbina a gas). Come combustibile si usava carbone o gasolio, ma per le turbine a gas è stato sperimentalmente impiegato anche propano liquefatto. Tutti questi tipi di locomotive a turbina sono stati giudicati antieconomici per il trasporto ferroviario di merci generiche. Negli anni Novanta, solo le turbine a gas, che azionano le ruote mediante un cambio di velocità idraulico, sono rimaste in adozione su carrozze automotrici che trainano treni passeggeri leggeri.