Le Cabine di Guida delle Locomotive

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Le Cabine di Guida delle Locomotive

Excursus storico ed evoluzione delle cabine di guida delle locomotive, dal Vapore alla Vectron

Testo e foto : Luca Berardocco

 

Articolo Tecnica Professionale 7/8 2014

       L’argomento di trattazione del presente articolo rappresenta una panoramica storica sull’evoluzione subita dalle cabine di guida delle locomotive, a cominciare dalla Rocket  di Stephenson, per giungere fino alle moderne Vectron di Siemens o alle Eurolight di Vossloh, senza tralasciare i moderni elettrotreni. Alla base della trattazione vi sono due astratti che, volendo ben vedere, riepilogano l’intero processo evolutivo :

-         Guidare è un'attività complessa e il guidatore è l'elemento centrale. Durante l'attività di guida, il conducente deve prestare attenzione sia alle interfacce a bordo veicolo che alle condizioni dell'ambiente esterno, quali il traffico e le condizioni meteorologiche!!!

-         Gli esseri umani sono caratterizzati da una capacità di elaborazione di informazioni e alternativa limitata, sono in grado di elaborare solo una quantità limitata di tutti gli stimoli sensoriali presenti contemporaneamente nell’ambiente; per cui la non perfetta capacità di elaborare multiple informazioni sensoriali allo stesso tempo ha delle conseguenza pratiche nella vita di tutti i giorni, anche quando si guidano dei veicoli!!!

In particolare la limitata capacità di attenzione spaziale pone dei limiti e dei vincoli nella progettazione e nell’utilizzo delle interfacce dei sistemi a bordo veicolo; pertanto il superamento di tali limiti con il conseguente soddisfacimento a pieno del concetto di ergonomia ha permesso, negli anni, la progettazione di cabine di guida sempre più evolute ed improntate su una organizzazione sempre più funzionale degli strumenti e dei controlli di guida; ponendosi come obbiettivo quello di ridurre il più possibile il carico di lavoro cognitivo necessario durante la guida. Come sempre facciamo un salto indietro nel tempo!!! La prima locomotiva per la trazione ferroviaria in servizio regolare, la leggendaria Rocket del 1829, non era munita di cabina; la piattaforma per il personale di macchina con i vari comandi e controlli per la condotta era totalmente esposta agli elementi. Pertanto la necessità di offrire una forma di protezione agli equipaggi si rese evidente sin da subito, portando alla graduale installazione, sulla piattaforma, di una tettoia con due pareti laterali; da qui il termine inglese Cab ossia Cabina. 

Stampa dell’epoca raffigurante la Racket di Stephenson, si noti la piattaforma priva di qualunque tipo di protezione per l’equipaggio, Coll. L.Berardocco.

Tuttavia, le prime locomotive ad essere equipaggiate con una rudimentale cabina di guida, poco più che uno schermo paravento, furono le inglesi Crampton, capaci di raggiungere una velocità di 75 miglia/ora, poco meno di 120 km/h;

Locomotiva Crampton, si noti un semplice parabrezza per la protezione dal vento del personale di macchina, Coll. L.Berardocco.

seguite dopo pochi anni, dalle locomotive John Bull; realizzate da Stephenson per gli U.S.A. e riqualificate a partire dal 1876, in occasione del primo centenario dell’Indipendenza. 

Le prime cabine comparvero sulle locomotive John Bull a partire dal 1876, realizzate da Stephenson per gli USA, Coll. L.Berardocco. 

In Germania le prime locomotive a vapore dotate di cabina furono introdotte dalle Königlich Sächsische Staatseisenbahnen, ossia le Reali Ferrovie di Sassonia, nel 1869… 

In Italia, invece, le prime rudimentali cabine fanno la loro comparsa dal 1860 in poi, sui gruppi Gr.193 della Sudbahn, Gr.391 Rete Mediterranea e Gr.164 Rete Adriatica, in seguito confluiti tutti, a più riprese, nella flotta Ferrovie dello Stato a partire dal 1906.  L’applicazione della corrente elettrica nei trasporti ferroviari, alternata o continua che fosse, ha comportato un cambiamento radicale nella progettazione e nello sviluppo dei mezzi di trazione; non dimentichiamo che nel primo trentennio dello scorso secolo, per quanto concerne l’Italia, si è avuto un certo parallelismo tra la progettazione delle nuove locomotive elettriche e lo sviluppo di alcuni gruppi di locomotive a vapore, ad esempio Gr.685, Gr.746 e Gr.691, da gruppi già in esercizio da diversi anni. 

Panoramica della cabina della 691.022, esposta presso il Museo della Scienza e della Tecnica di Milano, foto Luca Berardocco.

Tuttavia, l’introduzione della Trazione Elettrica ha comportato la necessità di alloggiare tutte le apparecchiature elettromeccaniche costituenti il circuito di Trazione e il circuito di Comando e Blocco all’interno di un’apposita cabina Alta Tensione, a cui si dovettero obbligatoriamente abbinare due cabine di guida, una per estremità/senso di marcia, in cui alloggiare tutta la strumentazione necessaria a gestire in modo ottimale il funzionamento dei motori elettrici e la strumentazione per la condotta del treno, fornendo contemporaneamente un adeguato alloggio al personale di macchina; fu così che nacque ed in seguito si sviluppò la “Cassa” delle locomotive, inizialmente abbinata a degli avancorpi esterni per l’alloggiamento delle apparecchiature dei servizi ausiliari. Nonostante questo radicale cambiamento, con un sensibile miglioramento delle condizioni lavorative per i macchinisti, la cabine di allora erano ancora ben lontane dal concetto di Ergonomia; ridotte ad un coacervo informe di manometri, amperometri, voltmetri, leveraggi, panche reclinabili e “oblò” per osservare le condizioni della linea e del segnalamento e con sistemi di riscaldamento di tipo primordiale.

Due viste della cabina di una locomotiva trifase 333, si noti quanto fosse angusto lo spazio a disposizione dei macchinista, ripresa presso il Museo Ferroviario Nazionale di Pietrarsa nel 2008, foto Luca Berardocco.

Con le E 636, si ha una prima razionalizzazione, in senso ergonomico, della cabina di guida; i vari strumenti di misura cominciano ad essere raggruppati per tipo e funzione, compaiono le pulsantiere per il comando delle varie apparecchiature, in seguito applicate anche sulle locomotive dei gruppi precedenti, spariscono gli avancorpi, raggruppando tutte le macchine all’interno della cabina A.T., si adottano dei vetri frontali molto più ampi e al posto delle panche reclinabili vengono adottate delle sedie. 

 

Cabina di Guida della E636.284, ricostruita dopo un incidente - Foto Luca Berardocco

Vengono altresì migliorati il sistema di riscaldamento e la coibentazione delle cabine, soprattutto in funzione del considerevole aumento delle velocità commerciali dei treni viaggiatori; un concetto, quest’ultimo, che, nella trazione ferroviaria, condizionerà notevolmente la progettazione delle cabine di guida moderne. Con gli ETR 300, negli anni ’50, seguiti poi dalle E 444 e dalle E 656, il miglioramento della cabina di guida fa un salto da gigante, anche se, per quanto concerne i “Settebello” e “Arlecchino” la cabina risulta claustrofobica, questa pecca è largamente compensata da una strumentazione disposta in modo molto razionale e funzionale; tutto a portata di occhio e di mano, senza dover distogliere più di tanto lo sguardo dalla linea!!! Per quanto concerne i mezzi leggeri, nel caso delle Aln, le cabine di guida sono sempre  state piuttosto anguste; lo spazio relativamente limitato e la necessità di alloggiare il motore o in seguito, con lo spostamento dei motori nel sottocassa, di ricavare il passaggio intercomunicante, così come per le Ale, hanno sempre più sacrificato lo spazio a disposizione della strumentazione e dei parabrezza frontali. I primi mezzi leggeri ad avere una cabina unificata rispetto a quella delle locomotive saranno i TAF, Ale 426/5, seguiti dai Minuetto, Ale/Aln501-502. Le cabine di guida delle locomotive diesel pesanti, a differenza di quelle elettriche, durante i vari processi evolutivi a partire dagli anni ’50 e per i successivi quaranta anni, hanno subito pochi cambiamenti e quasi tutti hanno riguardato la strumentazione di controllo, variata negli anni in funzione del gruppo elettrogeno o del turbocambio, nel caso delle D 342; il confort della cabina è rimasto pressoché immutato fino alle D445 di terza serie, così come il banco di guida, caratterizzato da pochi strumenti essenziali e razionalmente disposti.

Banco di Guida di una D445 navetta - Foto Luca Berardocco

A partire dalla seconda metà degli anni ’70, con l’immissione in servizio dei treni GAI e delle E633/632, seguite dalle E491/492,equipaggiate con azionamenti elettronici di potenza che permettono una gestione ottimizzata e molto più efficiente della trazione, le cabine cominciano timidamente ad uniformarsi; compaiono i primi banchi di manovra unificati, con strumentazione retroilluminata di derivazione aeronautica e ordinati quadri elettrici in media e bassa tensione ubicati alle spalle dei macchinisti, grandi parabrezza frontali e un efficiente insonorizzazione dell’ambiente. 

Primo esempio di banco unificato , quello in dotazione ad una E633, apripista per i futuri banchi di manovra FS92 unificati, foto Luca Berardocco.

Banco di manovra unificato FS92, in dotazione ad una E652, foto Luca Berardocco.

Un grande passo avanti che verrà ulteriormente migliorato alla fine degli anni ’80 con la comparsa dei primi banchi unificati FS92, dotati di un monitor per la Diagnostica a bordo e adottati dalle E402A , E652, E454/453 e E404 X/Y ed in seguito adattati alle E444R, con qualche variazione strumentale dovuta all’azionamento di tipo reostatico con esclusione elettronica. Oltre al banco di manovra unificato e con una disposizione degli strumenti molto funzionale, da cui verrà in seguito derivata la versione FS93, che ritroveremo sui Pendolini ETR460-470-480, con le E404 serie 100, le cabine vennero dotate, sin dalla progettazione, di un efficiente sistema di aria condizionata e di un unico parabrezza frontale, spariranno completamente i vetri laterali, lasciando il posto a dei piccoli finestrini di servizio; tutto questo nell’ottica di eliminare tutti quei fattori che potrebbero distrarre l’attenzione del personale di macchina dalle condizioni della linea ferroviaria.

Banco di manovra unificato FS93, qui ripreso su una E414, modello ereditato dalle E404 serie 100, con alcune modifiche apportate per lo svolgimento dei servizi ESCI, foto Luca Berardocco.

Nel caso delle E402A e delle E404 un ulteriore accorgimento adottato per migliorare il confort di marcia è stato quello di pressurizzare la cabina di guida grazie a delle apposite guarnizioni gonfiabili, anch’esse di derivazione aeronautica; questa soluzione venne adottata anche e soprattutto per attutire i repentini sbalzi di pressione causati dagli incroci ad alta velocità con altri convogli e dai “Colpi d’Ariete” che si creano nelle gallerie. Un capitolo a parte è costituito dalle cabine di guida delle vetture pilota, da sempre ricavate, come per le Ale, in quella piccola porzione di spazio che avanzava tra l’intercomunicante e la fiancata sinistra del rotabile. La prima serie di questi rotabili dotati di una vera cabina di guida furono le pilota a Piano Ribassato serie 38.000 le cosìdette “Gallinari”, ancora oggi in servizio regolare; successivamente una aliquota di vetture pilota MDVC, promiscue TD e TE, vennero realizzate con la cabina frontale al posto della semicabina. Alla fine degli anni ’90 un certo numero di carrozze X vennero trasformate in pilota con l’adozione di una cabina di guida unificata molto simile a quella delle E464, con banco di manovra FS93 e capacità di telecomandare tutti i tipi di locomotive predisposte per il telecomando, così come le nuove pilota Piano Ribassato Restyling o le pilota Z1. Per quanto concerne le locomotive, con l’avvento degli anni ’90 e la progressiva immissione in servizio di locomotive con azionamenti elettronici e motori di trazione asincroni trifase, si afferma sempre più il concetto di “Locomotiva Universale e Multisistema”, un concetto già affermatosi nel resto d’Europa e che ha portato ad un radicale cambiamento nella progettazione dei nuovi mezzi di trazione. Essendo questi ultimi dei mezzi “componibili” in funzione delle specifiche tecniche richieste dalle imprese ferroviarie, cambia totalmente la struttura della cassa, con le apparecchiature disposte ordinatamente ai lati della stessa e raccolte in appositi Package; ne consegue che anche le cabine di guida siano state adeguatamente universalizzate, gettando le basi per la futura normativa europea riguardante la progettazione delle cabine di guida STI, ossia soddisfacenti le Specifiche Tecniche d’Interoperabilità. 

Luca Berardocco al banco di guida di una E412

Tornando indietro di ben 15 anni, in Italia cominciano a muovere i primi passi le E402B/E404.500/600, le E412/405 e le E464, le prime testa di serie della piattaforma universale Ansaldo/Breda- FIREMA, 
 

Come si presenta la cabina di una locomotiva E404 serie 5/600, con un banco di manovra strettamente derivato dal modello unificato FS93, foto Luca Berardocco.

da cui deriveranno anche le E403, le seconde derivate dalla piattaforma ADTranz ECO2000/Traxx.; 
tutte equipaggiate con il banco di manovra unificato FS93, un monitor per la strumentazione di banco e un monitor per la Diagnostica/Guida Operatore a cui si aggiungeranno le relative interfacce uomo/macchina SCMT/ETCS, nel caso delle E402B/E403 e delle E412/E405 vennero installati anche i sistemi di sicurezza e segnalamento in opera sulle infrastrutture europee per cui conseguirono la circolabilità. 
 

Cabina di guida di una E403, si noti il banco di manovra, derivato dal modello FS93, ma reso totalmente interoperabile, nella strumentazione, in rispetto della normativa per i mezzi di trazione in servizio transfrontaliero, foto Luca Berardocco.

A partire dal 2003, l’applicazione dei pacchetti normativi europei circa il libero trasporto delle merci e delle persone all’interno dell’Unione Europea ha permesso la nascita di numerose imprese ferroviarie, non sempre ma molto spesso controllate dalle stesse amministrazioni ferroviarie degli stati membri, vedi TXlogistik/FS Italiane oppure LINEA/OBB Cargo e numerose altre, il cui trasporto non avviene più soltanto all’interno dei confini nazionali, bensì lungo uno o più corridoi europei della rete TEN, arrivando ad attraversare anche cinque stati consecutivi; ognuno con le relative infrastrutture e regole operative…
 

Convoglio TXLogistic in arrivo al Brennero - Foto Luca Berardocco

Pertanto l’avvicendamento di macchinisti diversi, formati per la condotta su infrastrutture diverse tra loro, pur guidando lo stesso mezzo di trazione, ha portato alla nascita di locomotive appositamente realizzate per i servizi transfrontalieri, ne consegue quindi l’adozione di una cabina di guida interoperabile a livello europeo; ciò di cui sono equipaggiate le locomotive appartenenti alla piattaforma Bombardier/Traxx , Siemens/Eurosprinter, dalla E189 fino alle E190 “Taurus”  per giungere alle più moderne E191 “Vectron”; ad esse possiamo, inoltre, aggiungere anche le nuovissime locomotive serie “Eurolight”, sviluppate dalla Vossloh e le “Prima II” di Alstom, senza voler tralasciare le nuovissime Skoda E380 o le Pesa “Gama”. 
 

Banco di manovra interoperabile installato su una E190 Vectron della Siemens, si noti la presenza della stessa strumentazione inserita nel banco delle E403, anch’essa interoperabile, foto Luca Berardocco.

Queste cabine di guida, totalmente nuove e pressoché uguali tra loro, lievi differenze sono dovute alle particolarità delle singole serie di locomotive, vengono sviluppate e progettate intorno alla figura del macchinista e rispondono pienamente ai requisiti ergonomici previsti per lo svolgimento dei servizi di condotta, pertanto tutta la strumentazione è multilingue e posizionata in funzione dell’importanza ricoperta e in modo tale da non distogliere l’attenzione del macchinista dalla sede ferroviaria; non a caso i monitor dedicati alla diagnostica, a macchina in movimento, si spengono automaticamente, persino i sedili sono progettati secondo una specifica normativa. 

Panoramica della cabina di guida dell’ETR1000, si noti il banco di manovra interoperabile, predisposto per i servizi transfrontalieri; in questa foto è facilmente riconoscibile la strumentazione di bordo già presente sui banchi di manovra delle E403 e delle E190, foto Ferrovie dello Stato Italiane.

Grazie all’adozione di tutti questi accorgimenti, gran parte dei quali suggeriti da un centenario “ritorno di esperienza”, ma tanti altri nati da specifici studi medici e comportamentali, le condizioni di lavoro del macchinista sono sensibilmente migliorate; grazie ad un’evoluzione continua della cabina di guida, avvenuta parallelamente a quella dei mezzi di trazione e dettata, soprattutto, da quello stesso concetto di globalizzazione, che negli ultimi venti anni ha caratterizzato il trasporto delle merci!!!