Pendolino

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Il termine Pendolino identifica una categoria di treni ad assetto variabile, in grado di percorrere tratti ferroviari - non specificatamente attrezzati per tale scopo - a una velocità superiore anche del 25-30% rispetto a quella dei convogli tradizionali, grazie a specifiche apparecchiature che inclinano la cassa verso l’interno delle curve. L'assetto variabile del Pendolino è di tipo attivo, in quanto l’inclinazione è data tramite l’azione di specifici attuatori.

Il pendolamento attivo permette di affrontare le curve a velocità più elevate senza incremento dell’accelerazione trasversale non compensata (dovuta alla sopraelevazione della rotaia esterna), pareggiando di conseguenza la sensazione di accelerazione centrifuga percepita dal viaggiatore. L’inclinazione raggiunge gli 8° (10° per l’ETR 401), compensando l’accelerazione trasversale fino a 1,35 m/s².

La prima e più numerosa famiglia è composta dai "Pendolino" italiani, sviluppati dalle Ferrovie dello Stato italiane e dalle fabbriche della ex Fiat Ferroviaria di Savigliano, ora acquisita da Alstom.

Se questi elettrotreni possono essere considerati treni ad alta velocità, in quanto atti a raggiungere velocità attorno ai 250 km/h, esistono altre serie costruite per e da altre amministrazioni ferroviarie per velocità massime inferiori ma comunque allo scopo di ottenere prestazioni migliori su linee tradizionali, più o meno tortuose, senza particolari interventi al corpo stradale.

Il nome Pendolino è un marchio registrato, e identifica tutti i treni ad assetto variabile prodotti da Fiat Ferroviaria.

I Pendolino circolano in Italia come gruppi ETR 401 (in livrea bianco/azzurra), ETR 450, ETR 460, ETR 480 ed ETR 485 - riconoscibili dalla colorazione bianca/rossa - nonché ETR 470, verniciati di bianco e azzurro, questi ultimi di proprietà della società Cisalpino.

Gli ETR 480, riclassificati ETR 485, sono stati progressivamente dotati di apparati politensione (3kV corrente continua e 25kV alternata 50Hz) onde poter percorrere anche le nuove linee veloci.

Alcuni ETR 460 in passato vennero messi in grado di "sconfinare" sulla rete meridionale francese elettrificata a 1,5kV corrente continua.

A seguito della irreperibilità di giroscopi di ricambio (dato che la casa costruttrice inglese ne ha cessato la produzione) le serie "450" e "460" hanno viaggiato, negli ultimi anni, con il sistema di pendolamento escluso, quindi con i carrelli bloccati in posizione fissa e "declassati" al "rango C".

Gli ETR 460, in seguito ad una ristrutturazione, hanno ricevuto un nuovo sistema elettronico di riconoscimento della curva tornando a funzionare regolarmente in "rango P".

Le serie "470/480/485" essendo munite di sistemi elettronici non hanno sofferto dello stesso problema.

Da poco tempo sono entrati a far parte della famiglia i "Pendolino" di IV generazione, gli ETR 600 e ETR 610.

La maggior parte dei Pendolino, effettua treni Eurostar Italia.

Attualmente i Pendolino circolano in Germania, Svizzera, Finlandia, Italia, Inghilterra, Portogallo, Spagna, Repubblica Ceca e Slovenia. È in corso di preparazione una versione per la Cina.^[1]

Il 5 ottobre 2007, è stato firmato un contratto con le ferrovie russe - RZD - per la fornitura di 4 Pendolini per assicurare il collegamento tra San Pietroburgo e Helsinki in Finlandia, portando così a 440 i Pendolini venduti in 12 paesi nel mondo ^[2].

Già negli anni sessanta, presso varie amministrazioni ferroviarie europee, si era diffusa l'esigenza di aumentare le velocità di servizio dei treni per tenere testa sia allo sviluppo della motorizzazione su strada - che beneficiava della costruzione di autostrade - che dell'aviazione civile. La realizzazione di nuove linee ferroviarie attrezzate per velocità più elevate ovvero la rettifica di lunghe tratte in territori spesso intensamente abitati richiedeva notevoli investimenti pubblici che non sarebbero stati facilmente ottenibili per un mezzo di trasporto in apparente declino di immagine e considerazione.

Principalmente per questo motivo si pensò di elevare le prestazioni dei convogli intervenendo sugli stessi, per cui si fece strada l'idea di realizzare veicoli più veloci in grado di pareggiare l'accelerazione trasversale in curva. Nacque così il principio della cassa oscillante, che consentiva di ottimizzare le forze in gioco sul veicolo nelle curve strette delle linee tradizionali.

Fra i numerosi esperimenti effettuati - in particolare in Francia, Gran Bretagna e Svizzera - primeggiò da subito la proposta italiana, scaturita dall'esperienza acquisita con un sistema a sedili oscillanti sviluppato su una Automotrice ALn 668. Il primo veicolo a cassa oscillante funzionante fu l'ETR Y 0160 prototipo, un'automotrice elettrica messa sui binari nei cantieri Fiat nel 1969. Fu questo prototipo ad avere attribuito per primo il soprannome Pendolino e questo rimase a caratterizzare tutta la serie successiva di rotabili.

Il progetto fu sviluppato e si arrivò alla costruzione dell'ETR 401, il primo vero treno Pendolino, ordinato nel 1974 e costruito in due esemplari nel 1975. Il primo, per le FS italiane, venne inizialmente messo in servizio sulla relazione Roma-Ancona (in seguito prolungata fino Rimini) nel 1976. Composto da 4 casse, venne a lungo osservato e impiegato come "laboratorio viaggiante" per l'evoluzione della tecnologia di pendolamento. Un secondo treno fu realizzato per la RENFE spagnola a scartamento largo (vedere voce ETR 401). Il convoglio italiano venne impiegato anche per cicli dimostrativi presso varie amministrazioni ferroviarie europee. Dagli anni '90 è stato usato come treno charter. Oggi è accantonato ad Ancona, inutilizzato.

Al momento dell'entrata in servizio dell'ETR 401 il progetto inglese Advanced Passenger Train era appena entrato in fase di prototipo, quindi è errata la diffusa convinzione che il progetto italiano sia una derivazione di quello inglese e che quest'ultimo sarebbe precedente. È invece corretto affermare che, alla chiusura nel 1982 del progetto APT, Fiat abbia acquisito da British Rail i diritti sui brevetti del suo carrello oscillante; la fallimentare esperienza inglese, insieme alle prove sull'ETR 401, sono servite come base di partenza per gli ingegneri Fiat per l'ottimizzazione della tecnologia della cassa oscillante, e hanno contribuito alla realizzazione a partire dal 1985 del più famoso dei Pendolini italiani, l'ETR 450.

In due anni vennero prodotti 15 treni completi a composizione bloccata da otto casse (poi nove con la rimorchiata "RH" ristorante/bar-posto disabili), per un totale di 135 veicoli. Pur essendo erede diretto del "401" per la parte prettamente meccanica, venne completamente rivisto nell'elettronica di trazione - direttamente derivata dalle automotrici "treni GAI" - e nelle apparecchiature di comando del pendolamento, dotate di due sole stazioni giroscopiche (in testa e in coda) con un calcolatore per l'attuazione dei movimenti sulle altre casse. L'ETR 450 entrò in servizio nel 1988 sulla tratta Milano-Roma, riuscendo a percorrere l'intero tragitto in meno di 4 ore.

Tra il 1988 e il 1995 (anno in cui si cominciò l'affiancamento in servizio con i Pendolini di nuova generazione) la flotta di ETR 450 percorse 26 milioni di km, passando dai 220.000 passeggeri/anno del 1988 ai 2,2 milioni del 1995.

Nel 1994 il progetto Pendolino fu sottoposto ad un corposo aggiornamento tecnologico ed a un restyling firmato da Giugiaro, che diede vita alla cosiddetta Terza generazione: il risultato fu l'ETR 460, costruito in 7 esemplari (63 veicoli) per FS con velocità massima fissata a 250 km/h, e in altri 3 esemplari (27 veicoli) per FS/SNCF, destinato a intercity, omologato per 200 km/h. L'ETR 460 è stato il modello meno felice del gruppo, essendo affetto da gravi carenze tecniche che hanno contribuito all'unico incidente avvenuto a questa classe di treni.

Strutturalmente era pensato come un insieme di nove casse, raggruppate in tre unità di trazione. Studiato con grande cura per l'aerodinamica, con studi al CAD e in galleria del vento, integrava una nuova soluzione per il sistema oscillante (carrello "tilting") che spostava i pistoni che controllano l'oscillazione nel sottocassa invece che sulla fiancata. Il vantaggio immediato fu l'allargamento dello spazio utile per i passeggeri, che divenne meno angusto rispetto all'ETR 450. Inoltre venne integrato un nuovo sistema di controllo attivo del serpeggio, affiancato dai classici ammortizzatori antiserpeggio in configurazione ridondante. Tutte le apparecchiature vennero spostate nel sottocassa. Il peso per asse salì a 14 tonnellate, ancora ampiamente sotto gli standard.

Nel 1996, su commissione della società italo-svizzera Cisalpino, venne nuovamente aggiornato, portando alla costruzione degli ETR 470 (9 treni da 9 veicoli ciascuno) specializzati per l'utilizzo come intercity veloce su linee di montagna. In seguito per FS è stato costruito l'ETR 480 (15 treni, 135 veicoli). Attualmente gli ETR 480 sono in corso di trasformazione nel nuovo gruppo ETR 485 con l'installazione delle apparecchiature per i 25 kV 50 Hz

Furono realizzati 10 esemplari per la società spagnola RENFE nel 1998. Composti di sole tre casse, vennero battezzati inizialmente "IC 2000" e in seguito Alaris 490.

Nel 2000 il controllo di Fiat Ferroviaria fu acquisito da Alstom per 300 milioni di euro: in quel momento Fiat aveva commissioni per oltre 900 milioni di euro, in gran parte relative al Pendolino.

Nel 2000 entrò in produzione l'S220 per la Finlandia, una versione diesel-elettrica caratterizzata dalla operabilità in condizioni estreme (+45° / -40 °C), con vetrocamere isolate e sistema di climatizzazione integrato nella parte estetica della bagagliera

A ottobre 2007 sono stati venduti in totale 440 treni pendolino in 12 diverse nazioni.^[3]

Il primo paese a mostrare un interesse concreto per l'assetto variabile fu la Germania. L'amministrazione ferroviaria tedesca DB si avvicinò inizialmente al sistema con una filosofia di impiego diversa: avendo in costruzione o in progetto linee ad alta velocità e numerosi adattamenti di tracciati esistenti, ritenne di destinare questo tipo di rotabili a linee secondarie ma con traffico elevato. Inoltre, con l'unificazione delle due Germanie e l'acquisizione della rete dell'Est, venivano a cambiare gli assi dei "corridoi" di traffico - da nord-sud a est-ovest - ribaltando i progetti di evoluzione della rete.

La DB realizzò quindi, nel 1992, 20 convogli a cassa oscillante attiva che formarono la serie 610, acquistando da Fiat Ferroviaria solo i carrelli e il sistema di pendolamento e sviluppando in proprio la parte trazionistica. Differenze principali rispetto ai Pendolino italiani furono la composizione a due sole casse - con possibilità di accoppiamento multiplo - e l'azionamento Diesel-elettrico. Questa versione termica fu infatti dotata di un motore turbodiesel intercooler a 12 cilindri da 485 kW di costruzione tedesca per ogni motrice che produceva elettricità mediante un generatore sincrono trifase da 460 kVA, a sua volta destinato ad alimentare i tre motori da 250 kW posti nel sottocassa. Questi trasferivano la potenza direttamente alle sale dei tre carrelli corrispondenti mediante albero e cardani, come nell'originale italiano. Fu inoltre installato un sistema di frenatura elettrico-magnetica sulla rotaia in ausilio ai classici freni meccanici. Velocità massima 160 km/h.

Dal punto di vista estetico, se le fiancate rastremate verso l'alto ricordavano l'origine del progetto, le testate furono ridisegnate secondo lo schema di altre serie di automotrici germaniche, come pure la livrea bianco-acquamarina, poi modificata in bianco-rossa.

Entrarono in servizio fra Norimberga, Hof, Bayreuth, Weiden e Furth im Wald.

La formula si rivelò decisamente azzeccata, sia dal punto di vista tecnico che commerciale: questi treni mostrarono una buona affidabilità, una relativamente alta economicità di esercizio e, grazie alla riduzione dei tempi di percorrenza fino al 25%, ottennero un lusinghiero successo di viaggiatori che aumentarono di oltre il 40% sulle linee servite. Va annotato che anche la serie "610" ha sofferto l'intervenuta indisponibilità di giroscopi di ricambio - necessari al funzionamento dell'oscillazione - come avvenuto per gli "ETR 450" italiani, problema peraltro risolto con la modifica del sistema.

A questo primo "gruppo" seguirono nel 1996 50 esemplari di una nuova serie, la 611, con trazione diesel-idraulica, possibilità di accoppiare fino a quattro treni e un diverso sistema di pendolamento ad azionamento elettrico, soggetto peraltro a numerosi guasti.

Nel 2000 entrarono in servizio i primi esemplari del nuovo gruppo 612, costruiti in ben 190 esemplari e consegnati a varie direzioni regionali della "DB Regio". Evoluzione dei "611", presentarono però numerose novità e differenze fra cui i motori Diesel Cummins a 6 cilindri con potenza portata a 559 kW, diversa distribuzione interna degli spazi e ulteriore elaborazione del sistema di pendolamento.

L'anno successivo fu la volta della serie 605, soprannominata "Diesel-ICE" in quanto esteticamente simile agli ICE InterCityExpress, i treni ad alta velocità tedeschi. Per questi 19 convogli, composti ciascuno da quattro casse, la DB tornò alla trazione Diesel-elettrica, con quattro motori a 6 cilindri Cummins da 560 kW. La velocità massima in esercizio era fissata in 200 km/h. Il 13 febbraio 2000 un treno "605" raggiunse in prova i 222 km/h, battendo il record di velocità per un veicolo ferroviario a trazione termica.

Fra il 1999 e il 2001 iniziarono a circolare anche gli ICE-T ("tilting" = pendolanti), serie 411 e 415, convogli automotori a trazione elettrica composti rispettivamente da 7 e 5 casse. Novità peculiari lo spostamento dei motori e dei meccanismi di pendolamento entro i carrelli. Velocità massima 230 km/h.

La tecnologia del Pendolino è stata utilizzata anche per altri treni tra cui il CDT680 ceco, l'Alfa Pendular portoghese (1998, ad inizio progetto noto col nome di sviluppo CP Pendoluso), l'ETR 310 sloveno (2000) e il Virgin390 inglese (2003) disegnato da Paul Priestman, oltre al già citato IC2000 Alaris spagnolo.

I Pendolino FS si distinguono dagli altri per la maggiore potenza installata, 5880 kW contro i 2000 kW del Virgin e dell'ETR 310 o i 4000 kW del CDT680 e dell'S220, e per il centro di gravità più basso, adatto alle linee tipiche del territorio italiano, generalmente tortuose e con curve più strette.

Oltre a quelle indicate, vi sono versioni di studio, sperimentali o non entrate in servizio. Tra queste si possono segnalare:

• l'ATR 410, un'automotrice Diesel-elettrica ad assetto variabile, con composizione di sole due casse simile al Pendolino termico tedesco, capace di 160 km/h con 108 posti di prima e seconda classe, destinato all'uso su linee secondarie non elettrificate. I motori usati per la parte elettrica sono sincroni a magneti permanenti. È stato aggiunto un sistema di motoriduttori sulle ruote, per migliorarne l'aderenza.
• il Pendolino ICN, da coprodurre con la SIG Schienenfahrzeuge AG, con innovazioni al pantografo e all'elettronica, destinato alla rete svizzera. Avrebbe dovuto essere caratterizzato da un musetto molto aggressivo, simile a quello dei Thalys. Differente anche il sistema di pendolamento - elettromeccanico invece che idraulico - comandato da un servomotore brushless agente su ingranaggi epicicloidali con batterie dedicate data la dipendenza dalla rete elettrica per l'intero impianto. Invece della classica soluzione a due ammortizzatori era prevista una sola sospensione pneumatica secondaria, sul baricentro del carrello. Eliminata infine l'incastellatura del pantografo, sostituita da un sistema di oscillazione attiva specifica per il sistema di captazione, controllato dalla centralina del mezzo.

Lo stesso argomento in dettaglio: ETR Y 0160 ed ETR 401.

I Pendolini sono treni in lega leggera di alluminio, con carrozzeria monoscocca in grandi estrusi. La testata è in compositi dalla serie ETR 460 in poi, montata su una scocca in lega leggera.

La propulsione è a potenza distribuita. Ogni unità motrice dispone di due motori di trazione appesi al sottocassa e il moto è trasferito ai carrelli mediante alberi e giunti cardanici. Ogni cassa poggia su due carrelli; grazie ai materiali usati e alla ripartizione dei pesi, il peso per asse è approssimativamente di 13 tonnellate, assai contenuto.

I carrelli sono dotati di molle elicoidali flexicoil, dalle prestazioni migliori rispetto alle molle cilindriche, e montano anche un sistema di sospensione laterale.

L'intera famiglia è dotata di un doppio sistema frenante: un primo circuito controllato da elettrovalvole comandate dalla cabina di guida e un secondo circuito di emergenza tradizionale. Il sistema primario è stato sviluppato appositamente per l'ETR 401 ed elimina il problema del ritardo nella frenatura dell'ultimo veicolo dovuto alla scarica dell'impianto pneumatico.

La differenza fondamentale tra il sistema oscillante italiano e quelli sviluppati all'estero è nell'uso di due trasduttori giroscopici e accelerometrici sui carrelli di testa (invece che di un solo accelerometro sulla cassa) per "leggere" l'inclinazione della curva. In questo modo la carrozza può cominciare l'inclinazione all'inizio della curva e non a curva già imboccata, eliminando le pericolose oscillazioni e sbilanciamenti che assillavano gli altri prototipi.

Il sistema di pendolamento funziona così: un'unità Master posta sul primo carrello del primo veicolo del convoglio riconosce l'inizio della curva e ne identifica il tipo tramite sensori a giroscopio. Un computer di bordo misura tramite sensori accelerometrici l'accelerazione centrifuga da compensare, e calcola l'inclinazione necessaria per la velocità attuale. Il dato calcolato viene trasmesso ai veicoli successivi (Slave), dove alcune centraline rispondono inclinando la cassa tramite i quattro pistoni idraulici (attuatori). Gli attuatori sono indipendenti e rispondono con ritardi massimi nell'ordine del decimo di secondo, per cui la cassa in movimento può entrare in curva variando l'assetto per ottenere il migliore tracciato d'ingresso possibile.

Per garantire la corretta posizione del pantografo in curva - che ovviamente non può pendolare, pena discontinuità di alimentazione e danni alla catenaria -, questo è fissato ad una particolare incastellatura, solidale con il rispettivo carrello, che attraverso la cassa raggiunge l'imperiale e lo mantiene indipendente dai movimenti della cassa.

La sicurezza è incrementata dalla presenza di tutti i sistemi in configurazione ridondante (doppia), dall'uso di un sistema di autodiagnostica con possibilità di raccogliere una serie di dati statistici sulle prestazioni, nonché dalla presenza di una scatola nera tachigrafica (memocarta) con registrazione su carta e su supporto statico.

• Elevato comfort di marcia, dato dalla riduzione delle accelerazioni trasversali sui passeggeri, dall'isolamento acustico e dalla pressurizzazione della cassa.
• Riduzione della necessità di nuove linee, dato che i Pendolino possono viaggiare a velocità superiori senza bisogno di linee dedicate
• Sicurezza: i sistemi di sicurezza e controllo sono replicati su ogni carrello, per cui si riduce la probabilità di guasti

In Italia è avvenuto un solo incidente grave che ha coinvolto il Pendolino ETR 460 n.29, in servizio il 12 gennaio 1997 sulla tratta Milano-Roma come treno 9415: Partito alle ore 12:55 dalla Stazione di Milano Centrale con 167 passeggeri a bordo, alle ore 13:10 il treno veniva costretto ad una sosta tecnica per il bloccaggio di una porta guasta ma riprendeva presto la sua corsa. Alle ore 13:26 nell'imboccare la curva di ingresso della stazione di Piacenza, a circa 400 metri dall'asse del fabbricato viaggiatori, la carrozza di testa si ribaltava su un fianco, colpendo poi alcuni pali di sostegno della catenaria e spezzandosi in due; di quelle successive 6 furono trascinate nel deragliamento e solo le ultime due rimasero sul binario. Il bilancio fu molto pesante: morirono i due macchinisti in servizio, due agenti della Polfer, una hostess e tre passeggeri. A bordo del treno si trovava anche il senatore Francesco Cossiga, l'ex-presidente della Repubblica, che uscì illeso dall'incidente.

Le prime notizie diffuse dalla stampa parlarono di eccessiva velocità del treno e giunsero ad attribuire ai macchinisti uno stato di ubriachezza.

Alcune associazioni sindacali di categoria ipotizzarono la frattura dell'albero di trasmissione anteriore della motrice di testa, che sarebbe caduto sul binario, impuntandosi e sollevando quindi il veicolo. Il pezzo in questione sul treno incidentato era già stato soggetto a riparazioni ed era in corso presso lo stabilimento di Savigliano una verifica sull'intera flotta di ETR 460, tuttavia tale causa è stata successivamente esclusa.

Non risultò sostenibile la tesi dell'ubriachezza dei macchinisti, diffusa nei primi giorni, in quanto le condizioni di contaminazione dei campioni prelevati dai resti dei corpi non permettevano un risultato affidabile degli esami eseguiti ^[4].

La tragedia è stata attribuita all'eccessiva velocità ^[5] (il rilievo tachigrafico sulla carrozza di testa mostrava oltre 160 km/h in un tratto a limite 105 km/h) del treno in quel punto, l'unico di tutta la linea Bologna-Milano ad avere una forte limitazione di velocità a causa della curva ivi esistente. ^[6]

Nel 1998, a Firenze Castello, l'ETR 480 N. 34 (motrice A), poco dopo la sua immissione in servizio, tamponò un treno passeggeri regionale spinto dalla Locomotiva FS E.646.009 che, spinta fuori dai binari, penetrava nell'ultima carrozza del treno. Il bilancio fu di un morto e 39 feriti; i macchinisti patteggiarono una condanna per omicidio colposo, dato che fu dimostrata la loro responsabilità nel non aver rispettato un segnale.

Il 26 febbraio 1999 presso Bruzolo di Susa l'ETR 460.028 Lione-Torino colpì un camion fermo sulla massicciata presso un passaggio a livello. Un'intera fiancata della cabina di guida venne squarciata, ma non ci furono vittime.

Il 23 febbraio 2007 il pendolino 390.033 City of Glasgow della compagnia inglese Virgin Trains in servizio tra Londra Euston e Glasgow deragliò a 150 km/h tra Oxenholme e Tebay. Nove carrozze uscirono dai binari, e una si ribaltò cadendo lungo la massicciata. Il bilancio fu di un morto e cinque feriti gravi. Le cause dell'incidente non sono note, ma vennero ritenute imputabili a "problemi sulla linea"^[7].

Altri incidenti minori sono riportati nelle voci dei singoli modelli.

• L'impiego di materiale pendolante sulle reti ferroviarie
• Andrea Giuntini, Una storia che pendola.Successi e sconfitte dell'Alta velocità ferroviaria in Italia, Milano, Franco Angeli, 2006.
• Giovanni Klaus Koenig, Oltre il Pendolino. Alta velocità e assetto variabile negli elettrotreni italiani, Roma, Valerio Levi Editore, 1986.
• Giovanni Klaus Koenig, Gli elettrotreni ad assetto variabile. Storia del progetto Fiat Y 1060: l'ETR.400 e l'ETR.450, Roma, Valerio Levi Editore, 1986.

• Treno ad Alta Velocità

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su pendolino

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