Controllo semaforico bidirezionale su un binario

pubblicato il 26 novembre 2011

Gli elementi di elettrotecnica di base per un plastico analogico sono ben descritti in pubblicazioni varie (da ragazzino avevo letto con interesse e passione “L’elettricità nei plastici” di Ranio Lobita, pseudonimo del grande Italo Briano). Oggi in rete si trovano spiegazioni su come fare le cose fondamentali: ad esempio sul sito di Flavio Capra ci sono schemi e descrizioni essenziali. Tra le altre cose vi si trova descritto come creare un blocco semaforico che influenzi la marcia del treno.

Controllo di un posto di blocco con segnale, dal sito di Flavio Capra

Quello che è indicato come interruttore, e che più propriamente andrebbe chiamato deviatore,  ha una levetta o un pulsante che in una posizione mette in contatto il polo centrale con quello alla sua destra, e nell’altra il polo centrale con quello alla sua sinistra, e lo fa simultaneamente su due diversi “canali”: quello superiore e quello inferiore. Nello schema riportato, il “canale superiore” è dedicato alla alimentazione del binario sezionato (corrente continua), e quello inferiore alla alimentazione del semaforo (in alternata). In posizione sinistra si dà corrente alla lampadina verde e simultaneamente si alimenta al binario, in posizione destra dà corrente alla lampadina rossa e il binario non viene alimentato: il treno che sopraggiunge si ferma.

Questo va benissimo se i treni provengono da una sola direzione (come avviene nelle tratte a doppio binario, nelle quali ciascun binario è unidirezionale). Non va bene invece nelle tratte a binario unico.

Transito presso un segnale in tratta a binario unico (foto da www.n-bahn-bs.de)

Infatti, nel caso in foto, se il treno proviene da sinistra dovrà rispettare il segnale, ma se viene da destra lo stato del segnale non deve influenzare il movimento (il macchinista non vede il semaforo, che è rivolto nella direzione opposta!). Questo problema può essere facilmente risolto dando una seconda alimentazione al binario sezionato tramite un diodo, il quale farà passare la corrente di una polarità ma non dell’altra.

Con l'aggiunta di un diodo, il nostro blocco diventa unidirezionale e fermerà solo i treni provenenti da un lato.

La soluzione funziona benissimo nel caso del semaforo di linea che abbiamo discusso, ma in una piccola stazione che possa servire per incroci e sorpassi le cose si fanno un pochino più complicate. Cominciamo considerando la possibiltà di usare due blocchi standard, come nell’esempio seguente. Ogni tratto rosso è controllato assieme al vicino semaforo.

Semplice stazione per effettuare incroci

I treni provenienti da sinistra dovranno sempre impegnare il tratto deviato, quelli provenenti da destra il tratto diritto. Questa situazione non è realistica. In assenza di incrocio, anche il treno provenente da sinistra dovrebbe usare il binario principale, che quindi dovrebbe essere bidirezionale. Analogamente potrebbe essere bidirezionale anche il deviato (un locale che venga da destra e debba farsi sorpassare da un espresso dovrebbe fermarsi sul deviato, lasciando il principale al treno in transito). Quindi di semafori e di posti di blocco ne servono quattro, come nello schema seguente, e devono essere tutti del tipo unidirezionale sopra descritto.

Stazione semplice con binari e blocchi bidirezionali

A prima vista tutto sembrerebbe funzionare, ma in realtà abbiamo un problema, come possiamo vedere esaminando un paio di scenari.

Il primo scenario è quello di un sorpasso. Un locale accede al ramo deviato da destra, raggiunge il primo blocco, e lo passa (perchè, data la polarità,  il diodo permette l’alimentazione del binario). Raggiunge poi il secondo blocco e qui si ferma (il relativo diodo è rovesciato rispetto al precedente). Provenendo dalla stessa direzione sopraggiunge l’espresso che transita sul binario principale. Il semaforo in uscita a sinistra sul binario principale è verde, e l’espresso “salta” il primo blocco ed ha via libera sul secondo. Tutto regolare.

Secondo scenario: incrocio. Il solito locale come prima proviene da destra e va a fermarsi sul ramo deviato. A questo punto vogliamo fare entrare in stazione da sinistra il treno che incrocia, ma appena diamo corrente con la polarità per l’accesso da sinistra… il nostro locale parte in retromarcia!  Già, il diodo permette il movimento sui sezionamenti di sinistra se la direzione del movimento è verso destra!

Per fortuna sistemare le cose è facile: basta aggiungere (per ciascun binario) un interruttore che tagli la corrente sui diodi, e che dovremo azionare manualmente prima di invertire la corrente.

Due blocchi unidirezionali opposti accoppiati, con possibilità di taglio dei diodi

I due sezionamenti sono mostrati in giallo. Gli interruttori A e B danno la via libera sui sezionamenti sinistro e destro, rispettivamente. Per rendere lo schema più semplice non sono mostrati i collegamenti con i segnali, che sono comunque analoghi a quelli visti prima. I diodi D1 e D2 rendono i due sezionamenti unidirezionali (in direzioni opposte). L’interruttore C abilita o disabilita l’effetto dei diodi.

Rivediamo ora il nostro incrocio alla luce di questo schema. Inizialmente gli interruttori A e B sono aperti, rendendo la via impedita. L’interruttore C è chiuso, ed abilita l’effetto dei diodi. Il nostro treno locale provenente da destra quindi si fermerà sul sezionamento di sinistra (o viceversa). A treno fermo, apriamo l’interruttore C disabilitando l’effetto dei diodi. Quando invertiamo la corrente quindi per fare entrare dal lato opposto il treno incrociante, il nostro treno fermo non subirà alcun effetto (proprio perchè il nostro blocco non è più unidirezionale). Quando vorremo far ripartire  il nostro locale, dopo aver dato la polarità giusta dovremo dare la via libera aprendo l’interruttore A. Rimettendo il nostro semaforo a rosso con la nuova chiusura dell’interruttore A, sarà bene ricordare di ripristinare lo stato originale (aperto) per l’interruttore C. Eventuamente una lucetta sul quadro comandi potrà ricordarci quale sia lo stato dell’interruttore C. Ovviamente tutto sarebbe poi automatizzabile, al prezzo di un aumento di complessità.

Nel  caso di una stazione semplice come quella descritta sono possibili soluzioni diverse, ad esempio basate su “scambi pensanti” o elettrofrog che non trattiamo qui. Vi sono però casi più complessi nei quali una soluzione basata sulla posizione dei deviatoi non è fattibile, e quindi la soluzione qui descritta ha il pregio di una maggiore generalità.
La soluzione illustrata qui è usata nel plastico di Querceto.