Pubblicato il 20 aprile 2024
La tratta ferroviaria tra Roseville (Sacramento, California) e Sparks (Reno, Nevada) è chiamata Roseville Subdivision, ed è parte della Overland Route, che corre da da Council Bluffs, Iowa / Omaha, Nebraska alla San Francisco Bay Area, parte della First transcontinental railroad (“Pacific Railroad”) aperta il 10 maggio 1869. Dai 50 m.s.l.m. di Roseville (California) scavalca la Sierra Nevada salendo ad est verso il Donner pass (2151 m) che attraversa in un tunnel a quota 2099 m. (Summit) e da lì scende ai 1373 m. di Reno (Nevada). Lungo il percorso vi sono numerose gallerie, e diversi paraneve (show shed, ovvero delle tettoie aperte su un fianco, assimilabili anch’essi a tunnel).
Gli oltre 2000 m di salita tra Roseville e il Summit sono superati in 87 miglia (140 km), con una pendenza massima del 2,3%. A inizio ‘900, occorrevano ben sei locomotive di tipo Consolidation (2-8-0) o Mastodon (4-8-0) per far salire un treno a 10 miglia orarie (16 km/h). Giunte al valico, le locomotive ausiliarie tornavano senza traino a Roseville, creando un traffico che saturava la linea. Per risolvere il problema, si seguirono due strade: la prima fu di raddoppiare i binari, almeno in certe tratte. La seconda di cercare di ottenere motrici più potenti, in modo da diminuire il traffico di rientro.
Questa seconda strada trovò la soluzione quando la Baldwin Locomotive Work riprese l’idea del francese Anatole Mallet. Questi aveva ideato un tipo di locomotiva concepito per le reti a scartamento ridotto che avevano il vincolo di poter percorrere raggi stretti, e che quindi non potevano essere imponenti. Il proposito di Mallet era di costruire motrici basate su due carri motori di cui uno snodato: la macchina articolata poteva quindi avere diversi assi motori senza la rigidità che questi comportavano, e pertanto potevano iscriversi in percorsi tortuosi. Quanto al vapore necessario, la caldaia lo forniva direttamente ad uno dei carri motori, mentre il secondo veniva alimentato dagli scarichi del primo: era nato il motore compound (o a doppia espansione). Baldwin Locomotive Works applicò l’idea a macchine a scartamento normale e con un gran numero di assi, costruendo motrici gigantesche e di enorme potenza. In particolare, proprio per la Southern Pacific che intendeva usarle sulla Roseville Subdivision costruì due motrici articolate che furono consegnate nel 1909 : le Mallet Consolidated (MC-1) numerate 4000 e 4001.
Avevano rodiggio 2-8-8-2 con ruote motrici da 57 pollici (145 cm) ed erano ovviamente a doppia espansione, con cilindri ad alta pressione da 26 pollici (66 cm) e a bassa pressione da 40 pollici (101 cm!). Pesavano 394,150 libbre (179 tonnellate!), e sprigionavano una potenza di 4000 CV. La pressione della caldaia era 200 psi (libbre per pollice quadro), pari a 13,8 bar. La forza di trazione era di 85.040 libbre forza (378 kNewton). Per confronto, la forza di trazione di un FS E.652 è di 284 kNewton. Erano chiamate “Mallet Consolidation”. Ricordiamo che negli USA ai vari rodiggi era attribuito un nome, e “Consolidation” era il nome delle locomotive con rodiggio 2-8-0: Mallet lo raddoppiava.
Due macchine gemelle furono costruite per la Union Pacific e altrettante per la Oregon Railroad and Navigation Company. Per Santa Fe, si, iniziò invece nel 1910 con motrici simili ma ridotte (2-6-6-2) .
Nacquero però altri problemi: i fumi di scarico uscivano con tale potenza che danneggiavano i paraneve, in genere costruiti in legno. Questo primo problema fu risolto con dei deflettori per i getti di aria calda, ma vi erano altre questioni più gravi. La lunghezza della motrice poneva problemi di visibilità. Soprattutto però il fumo in galleria rendeva intollerabile e pericoloso il lavoro dell’equipaggio di cabina. Si dice che un macchinista, stufo di sopportare questa tortura, abbia deciso di girare la macchina, facendola procedere a ritroso. In questo modo la cabina di guida tornava ad essere vivibile. I problemi di visibilità invece non erano risolti perché il tender si trovava davanti alla motrice, ed inoltre il macchinista non era sul lato dei segnali. Fatto sta che questa soluzione, per quanto parziale, fu colta al volo dalla Southern Pacific, che ordinò alla Baldwin delle locomotive uguali, ma rovesciate. Dovevano essere proprio convinti della questione, perché, senza passare attraverso una sperimentazione, vennero immediatamente ordinate ben 15 macchine di questo tipo (MC-2 4002-4016) che furono consegnate nel febbraio e marzo del 1910. Fu la nascita delle Cab Forward californiane.
Erano equipaggiate con tender a dorso di balena del Southern Pacific, che avevano una capacità di carburante e di acqua superiore a quella dei tender squadrati delle MC-1.
Già, carburante, non carbone. Sin dal 1907 infatti la Southern Pacific aveva convertito l’intera flotta di locomotive ad usare olio combustibile. Fu proprio questa particolarità a permettere il rovesciamento della motrice senza incorrere nei problemi che la stessa operazione comportava in Europa, dove l’alimentazione delle motrici era rimasta a carbone. L’olio combustibile veniva trasferito dal tender al forno tramite una pompa. Ben presto però si scoprì che pressurizzando il compartimento dell’olio si poteva fare a meno della pompa.
Il macchinista sedeva sulla destra ed il fuochista a sinistra, rivolto in avanti e con il rubinetto per l’acqua e le leve per controllare l’alimentazione del carburante.
Le macchine divennero note come Cab Forward, ma anche come “Cab-in-fronts” o “Backup Mallies”: quest’utimo appellativo rimase in uso anche quando, come vedremo, smisero di essere delle Mallet.
Nel 1911 il primo lotto fu seguito da altre 12 macchine dalle caratteristiche identiche: le MC-4 4017-4028.
E le MC-3? Furono saltate, così come le ipoteticamente successive MC-5 (non sappiamo perché, forse progetti non finalizzati).
Le motrici che abbiamo visto fino a qui erano pensate per i treni merci. Nello stesso anno però si decise di seguire la stessa strada anche per i treno passeggeri, che erano meno pesanti: si ritenne quindi sufficiente una minor potenza (3.000 CV invece di 4.000, e uno sforzo di trazione di 65.900 libbre forza, pari a 293.000 Newton) ed un rodiggio ridotto. Si ordinarono 12 macchine di tipo Mallet-Mogul, ovvero con rodiggio 2-6-6-2, che ebbero numeri 4200-4211.
Le motrici risultarono però problematiche, con difficoltà di inserimento in curva e deragliamenti, ed una eccessiva sporgenza della parte anteriore. Si rimediò convertendole in 4-6-6-2 con l’inserimento di un carrello a quattro ruote sotto cabina e forno, e ridisegnando la struttura anteriore del telaio. Dopo la modifica le 12 macchine furono riclassificate come AM-2, con numeri da 3900 a 3911.
Nel 1912 si tornò ad ordinare altre venti 2-8-8-2, simili alle alle precedenti e classificate MC-6 (4029-4048), portando il totale delle MC in servizio a Roseville a 47.
Le due MC-1 originarie erano state inviate nella California meridionale per essere utilizzate a Beaumont Hill.
Le MC avevano soddisfatto i requisiti e risulto una serie di problemi, ma restavano lente, mantenendo i ritmi di salita precedenti (16 km/h). La concorrenza di altri operatori forzarono Southern Pacific ad accelerare il loro servizio, e per farlo furono acquistate da ALCO (American Locomotive Company) 11 nuove motrici convenzionali con rodiggio 2-10-2, universalmente noto come “Santa Fe”. In ambito Southern Pacific però non si poteva chiamare le proprie locomotive con il nome di uno dei principali concorrenti, così quel tipo di rodiggio fu chiamato “Decks”, una sorta di abbreviazione di Decapod (che però nella forma non abbreviata era il nome delle 2-10-0). Visto il successo delle Decks, ne vennero ordinate fino al 1924 altre 159 da vari fornitori, e nel 1925 vennero aggiunte delle 4-10-2.
L’epoca delle Cab Forward sembrava dunque finita, ma le x-10-x, con il loro lungo passo rigido, erano molto aggressive sulle rotaie, aumentando i costi di manutenzione. Fu così che si ricominciò a prendere in considerazione le articolate con cabina frontale.
Nel 1922 Baldwin aveva consegnato una serie di articolate 2-8-8-2 interamente a alta pressione e a cabina convenzionale alla Chesapeake and Ohio Railroad, dimostrando che era possibile avere delle articolate più veloci e più potenti.
Allora il dipartimento Motive Power della Southern Pacific esaminò la possibilità di convertire le MC in macchine a espansione semplice, sostituendo sia i cilindri anteriori che quelli posteriori con altri del diametro di 22 pollici, e aumentando la pressione della caldaia da 200 a 210 psi (14,5 bar). La capacità di traino salì a 90.940 libbre forza (404,5 kNewton). La locomotiva di test fu la 4041, modificata nel 1927, che dimostrò che era possibile gestire lo stesso tonnellaggio delle Decks a 15 miglia all’ora (24 km/h), con un aumento del del 50% rispetto alla precedente velocità delle MC, con il vantaggio del passo rigido ridotto e della cabina anteriore.
Così trasformata la motrice non era più una Mallet, non essendo a doppia espansione: nacque così un nuovo nome per definirne la tipologia, e fu Articulated Consolidation (AC).
Si procedette alla trasformazione di tutte le MC (incluse le prime due 4000 e 4001 convenzionali), e si ebbero le serie AC-1 (4000-4016, ricostruzione delle MC-1 e MC-2), AC-2 (4017-4028, ricostruzione delle MC-4) e AC-3 (4029-4048, ricostruzione delle MC-6): tutte le motrici divennero equivalenti alla 4041 modificata.
Si passò poi alla progettazione delle serie future, e in particolare delle nuove Cab Forward con rodiggio 4-8-8-2. Vennero applicate le conoscenze acquisite in quegli anni, e le esperienze fatte con le 2-10-2, 4-10-2 e 4-8-2. I telai erano assemblati in acciaio, e i blocchi cilindri erano in acciaio fuso. Un asse per blocco motore poteva spostarsi lateralmente per diminuire il passo rigido: si trattava del 4º e 5º asse, ovvero i due più centrali. Venne riprogettata la caldaia, dotata di surriscaldatori, ed elevata la pressione a 235 psi(16 bar). La nuova caldaia sarebbe diventata standard per le successive 195 locomotive, suddivise in otto classi.
Le prime 10 macchine prodotte furono le AC-4 (4100-4109). La potenza salì a 5640 CV, e lo sforzo massimo di traino a 116.900 libbre forza (520 kNewton). I tender furono ingranditi e dotati da coppie di carrelli a tre assi. Abbandonarono la precedente forma a schiena di balena, diventando approssimativamente dei parallelepipedi, o in altri casi assumendo forme che ricordavano vagamente i Wannentender tedeschi.
Le successive 16 (AC-5, da 4110 a 4125) avevano caratteristiche uguali.
Con le 25 AC-6 (n.4126-4150) costruite nel 1930 vi fu un ulteriore aumento delle prestazioni: alzando la pressione in caldaia a 250 psi (17,2 bar) la potenza raggiunse i 6000 CV, e lo sforzo di traino 124,300 libbre forza (553 kNewton). Nelle serie successive pressione, potenza e sforzo massimo resteranno invariati.
Le AC-7, prodotte diversi anni più tardi (Gennaio-Agosto 1937, 25 locomotive, numeri 4151-4176) presentavano un aumento di massa, ed il frontale della cabina ridisegnato, divenendo meno sgraziato delle precedenti versioni. Furono accompagnate da nuovi tender rettangolari di grandi dimensioni ma sempre a 6 assi, con una capacità di 6.100 galloni di olio (23.000 litri) e 22.000 galloni di acqua (83.000 litri, o 83 metri cubi).
L’aumento di massa era causato dal fatto che, a partire da questa classe, furono utilizzati telai integrali in acciaio fuso. I cilindri e le travi terminali erano fusi in un pezzo unico con il telaio, riducendo così costi di manutenzione del telaio. Un’altra innovazione introdotta a partire da questa serie fu un ridisegno delle ruote, che passarono dalle tradizionali ruote a raggi ai BoxPok. (brevettate dalla General Steel Casting Corporation).
L’uso di Box-Pok ha permesso un miglior bilanciamento, che a sua volta ha consentito di innalzare la velocità massima delle locomotive portandola intorno alle 65 miglia orarie (105 km/h). La maggiore velocità ha permesso alle locomotive di essere utilizzate sia nel servizio passeggeri che in quello merci su tutte le linee a ovest di El Paso, anche se la concentrazione maggiore di Cab Forward restava comunque a Roseville.
Di qui in avanti le motrici restarono sostanzialmente invariate, seppur ogni serie presentasse delle modifiche minori, tra le quali il continuo miglioramento delle apparecchiature e del design dei bruciatore ad olio. Presto seguirono le AC-8 (Luglio-ottobre 1939, 27 motrici numerate 4177-4204).
Le AC-9 furono macchine di tipo convenzionale (cabina dietro la caldaia). Erano 12 motrici di tipo Yellowstone (2-8-8-4), costruite da Lima, e bruciavano carbone. Avevano lo stesso sforzo di trazione era lo stesso delle AC-8 Erano numerate 3800 – 3811 e furono utilizzate nel Sud-Ovest.
Le macchine seguenti nascono in piena guerra: si tratta delle AC-10 (Gennaio-Giugno 1942, 40 macchine, n. 4205-4244)
Sempre durante la guerra abbiamo le ultime due edizioni. La penultima è la AC-11 (Novembre 1942-Maggio 1943, 30 esemplari, n.4245-4274)
Tra il 1943 e il 1944 giungiamo all’epilogo, con le AC-12 (20 macchine: n.4275-4294)
Nel dopoguerra appare la fascia argento frontale per migliorare la visibilità della macchina da distanza.
L’ultimo anno di funzionamento di questi giganti è stato il 1956. L’ultimo treno con cabina anteriore è stato trainato dalla 4294 durante il fine settimana del 30 novembre e 1 dicembre. Poi ben resto iniziarono gli smantellamenti delle motrici, ormai rese obsolete dai diesel.
Inizialmente le Cab Forward non erano amate dagli equipaggi che temevano una scarsa protezione in caso di urto frontale. In realtà l’eccellente visibilità permise sempre di prevenire collisioni (l’unica riportata è relativa ad un urto laterale avvenuto con la SP 4127 nel 1941 nella Yard di Roseville (ci pare di capire per il mancato rispetto delle distanze in prossimità di uno scambio).
Il rischio principale invece era legato ad un adeguato livello dell’acqua lungo le pendenze: un insufficiente livello lasciava scoperti i tubi più in alto in caldaia, provocando la cosiddetta Crown Sheet failure che portava all’esplosione della caldaia. Questo avvenne tre volte:
- 1914 Edison, CA, SP 4037, 2 morti
- 1920, Mystic CA, SP 4200, 1 morto
- 1941, Cooper CA, SP 4199, 4 morti 1 ferito
L’esplosione del 1941 fu particolarmente violenta: parti delle caldaia furono lanciate a 170 metri di distanza. va detto che il problema non dipendeva dal fatto che la cabina fosse anteriore, quanto piuttosto dalla lunghezza della caldaia (fatto comune a tutte le gigantesche articolate).
Un secondo problema fu legato a esplosioni di gas nel focolare, cosa avvenuta due volte:
-
1943, Troy CA, SP 4168, 1 ferito
-
1944, Dunsmuir CA, SP 4032, 1 ferito
Avvennero anche un paio di incidenti in galleria, in un caso per un difetto ad una valvola dell’olio, con quest’ultimo che prese fuoco (1941, Cruzatte OR, SP 4029, 1 ferito). L’altro episodio fu probabilmente causato da una errata manovra: la motrice andò in stallo in un tunnel e vi fu un incendio (1941, Hansson CA, SP 4193, 5 morti e 4 feriti).
Si registra anche un deragliamento (1942 Alturas, CA, SP 4038). Altri due non sono riportati nell’elenco che abbiamo consultato, ma vi è evidenza fotografica. Uno avvenne nel 1938 con la SP 4157 a McCredie Springs, ed è documentato su spcascades.railfan.net. Un altro coinvolse le SP 4021 e 4126 che stavano riscendendo a valle senza traino, nei pressi di Aberneithy (non lontano da Oakridge), anch’esso documentato sullo stesso sito, che non permette la riproduzione delle immagini. Una foto pero è presente anche su flickr, e la riportiamo qui.
Preservazione e documentazione
Sono passati quasi settant’anni dalla dismissione di queste motrici, ma fortunatamente ne rimane ampia documentazione.
L’ultima macchina costruita, la n. 4294 fu saggiamente preservata. Consegnata alla città di Sacramento il 19 ottobre 1958, è stata successivamente ceduta allo Stato della California per essere restaurata ed esposta nel California State Railroad Museum, dove è tuttora visibile. Venne anche considerata la possibilità di un restauro operativo, ma gli elevati costi, incluso l’adattamento alle norme di sicurezza e circolazione vigenti, avrebbero ecceduto il milione di dollari per cui non se ne fece nulla.
Ci rimangono molte immagini. Citiamo in particolare due collezioni: northeast.railfan.net ha fotografie di tutte le motrici prodotte, dalla 4200 alla 4294. Richard Jonosko ha collezionato su Pinterest moltissime immagini di queste macchine.
Vi sono anche dei filmati che permettono di vedere questi giganti all’opera. Ne riportiamo qui un paio.
Delle Cab Forward nel modellismo, ed in particolare in scala N, parleremo in una futura nota.
Riferimenti:
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