Diesel

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È strano ma vero: le locomotive diesel-elettriche hanno radici tranviarie. Con le locomotive diesel che sostituirono rapidamente le locomotive a vapore negli anni successivi alla seconda guerra mondiale, è facile immaginare i diesel come una naturale evoluzione della locomotiva a vapore. Il fatto è che non vi è stato quasi alcun trasferimento di tecnologia. Il melodioso fischio del vapore fu sostituito da uno squillante clacson. Al posto di un batacchio tirato da una corda con campana di ottone, c'era una suoneria pneumatica per una campana d'acciaio. Il sistema frenante 6ET (Engine & Tender) si è trasformato nel sistema frenante 6BL (Branch Line), ancora privo di una valvola del freno automatica autolappante e della vitale funzione di mantenimento della pressione del tubo del freno.

Il vero trasferimento tecnologico è iniziato anni prima poiché le origini della locomotiva diesel-elettrica affondano le loro radici nei tram, non nei motori a vapore. Le prime locomotive diesel-elettriche riflettevano l'eredità dello sviluppo dei tram in diversi modi, alcuni dei quali sono presenti su tutte le nuove locomotive fino ad oggi.

Cominciamo con i motori avvolti serie DC. Ingegneri e scienziati che lavorano allo sviluppo dei tram hanno notato i chiari vantaggi dei motori DC per la propulsione, in particolare le caratteristiche di coppia elevata a basse velocità di rotazione. La potenza a bassa velocità si adattava perfettamente alle esigenze delle operazioni ferroviarie per l'avviamento dei treni e offriva un grande vantaggio rispetto al vapore. Anche se le armature potrebbero essere diventate più grandi (e il materiale isolante lo ha sicuramente fatto ancora e ancora), questo design del motore CC rimase quasi l'esclusivo motore di trazione fino a un secolo dopo, quando divennero pratici i motori CA a velocità variabile.

Mentre riflettevano sulla tensione e sulla corrente corrette per la propulsione dei tram, gli ingegneri elettrici sono arrivati ​​alla progressione di un circuito in serie seguito da un circuito in serie-parallelo e quindi a una disposizione di cablaggio completamente parallela per i motori di trazione per gestire i livelli appropriati di corrente (ampere) per l'avviamento e tensione per velocità più elevate. Questo importantissimo circuito di potenza in serie-parallelo era presente nelle nuove locomotive fino agli anni '80, quando i continui aumenti della potenza dell'alternatore di trazione resero obsoleta questa disposizione del motore.

I primi progettisti di tram avevano difficoltà a trasmettere la potenza dal motore della serie DC alle ruote. Le sistemazioni scomode utilizzavano cinghie, ingranaggi e armature montate sugli assi. Tutto si è rivelato insoddisfacente perché non esisteva un modo ragionevole per mantenere il motore allineato con la sala montata durante l'attraversamento della pista. Nella soluzione del tram suggerita dall'inventore Frank Sprague, il motore di trazione pende dall'asse. Sprague la chiamò "sospensione della carriola" ed eliminò il problema dell'allineamento. Rimane in uso in tutto il mondo.

La scelta dei materiali in carbonio per le spazzole elettriche necessarie per la commutazione dei motori CC fu un colpo di genio che risolse il principale problema di affidabilità dei motori CC all'inizio del XX secolo. Tutte le locomotive utilizzavano questa tecnologia fino all'introduzione dei motori di trazione AC negli anni '90. In effetti, un’intera industria che produceva spazzole di carbone per l’America industriale è stata generata per supportare i motori DC. Hai mai sentito parlare della National Carbon Company, successivamente acquisita dalla Union Carbide? Ancora oggi più della metà di tutte le locomotive nordamericane utilizzano spazzole di carbone.

Durante l'era dei tram, il controllo della velocità veniva ottenuto con sei-otto tacche su un reostato azionato manualmente. Allo stesso modo, il controllo dell'acceleratore a otto tacche dei motori a combustione interna è una caratteristica di quasi tutte le locomotive diesel-elettriche costruite nel Nord America. (Le posizioni di mezza accelerazione sulle locomotive General Electric degli anni '60 erano una rara eccezione.)

E infine, tutti gli aspetti importanti del controllo di unità multiple (MU) ancora utilizzato per le locomotive diesel-elettriche furono introdotti per l'uso sui tram da Frank Sprague nel suo brevetto del 16 ottobre 1900 su questo argomento. Per una buona ragione, molte persone associano il successo delle locomotive diesel-elettriche al controllo multiplo. L’impatto dei controlli MU sulla lunghezza dei treni merci è innegabile. Il controllo aggregato di una seconda, terza, quarta e persino quinta locomotiva sotto il controllo di un singolo operatore ha prodotto enormi guadagni di produttività dall’era del vapore. Ma vale la pena ricordare che Frank Sprague fece brevettare il controllo di più unità e farlo funzionare sulla Southside Elevated Railroad di Chicago nel 1897. Mentre il cavo MU iniziale aveva solo cinque connettori, esisteva il precedente per le operazioni MU che coinvolgevano più veicoli ferroviari con motori di trazione CC.