Sistema Abt

L'any 1882 Roman Abt, alumne i col·laborador de Riggenbach, presentà a Luzern una patent sobre un nou sistema de roda dentada. La causa directa d'això va ser la inquietud del conseller Albert Schneider per la construcció d'una línia a la seva terra, al Harz. En aquest cas concret, una línia de via estreta no hauria resultat suficient i, per altra part, un estudi acurat per a una línia d'adherència d'ample normal donà un cost de construcció de nou milions de marcs, que estava fora de tota possibilitat.

En aquest impàs, A. Schneider, aleshores director del ferrocarril Halberstadt-Blankenburger, va escometre l'estudi detallat dels ferrocarrils de cremallera en servei amb la fundada intuició que aquests havien d'oferir també avantatges per a línies més importants. La seva fermesa i tenacitat no podien sinó tenir èxit. Acabà el seu estudi amb el convenciment que l'explotació amb cremallera podia respondre a les exigències d'un ferrocarril més gran, especialment si la locomotora podia complir amb certes condicions referents al rendiment i al repartiment del treball. Així doncs, hom va estudiar a fons els ferrocarrils de cremallera construïts fins aleshores, juntament amb els tècnics de cada especialitat, i el resultat fou el sistema de cremallera Abt, amb la seva primera aplicació a la línia del Harz. Les cremalleres conegudes fins aleshores, per la seva naturalesa, caldria tractar-les com a «escales de gat» en les que recolzava el tren i en les que, esglaó rera esglaó, anava escalant la muntanya. Ara, en canvi, Abt cercà de tenir un sosteniment el més uniforme possible per tal de transmetre el moviment amb una suavitat comparable a la transmissió per cable o per cadena. Per això, la nova cremallera, o millor dit, el conjunt de roda dentada i cremallera, havien de ser projectades de manera que la transmissió fos el més regular possible. Roman Abt, que per haver-les estudiat coneixia a fons les transmissions de moviment i de potència de les màquines-eina, va veure que quan es necessitava una transmissió regular de moviment cadenciós que, a més, permetés treballar amb una gran potència, hom se servia de les rodes dentades múltiples. Així ho va observar, de fet, en les màquines planejadores, els laminadors i altres màquines-eina. Malgrat que existien també altres alternatives per a aquesta transmissió del moviment i de la potència, Abt va comprendre que per al cas que l'ocupava -el ferrocarril- la més adient era la solució de les rodes dentades múltiples. En el cas de l'accionament de roda dentada per a un ferrocarril es presenten precisament les situacions suara esmentades i, per tant, les rodes dentades múltiples havien de donar bon resultat en aquest cas. Per la seva part, la cremallera corresponent havia de mantenir l'entrellaçat correcte dels dentats.

Cremallera Abt de la línia del Harz.

La cremallera Abt de la línia del Harz consta de tres plaques verticals paral·leles i distanciades de 35 mm. Cada placa és una cremallera senzilla amb dentat evolvent, feta amb una barra d'acer dolç i tenaç de secció rectangular. Aquestes plaques es col·loquen una al costat de l'altra de manera que cada una està decalada un terç del pas respecte a la seva veïna.

Hom disposa aquestes plaques de 2640 mm de llarg de forma tal que sobre cada cadireta de recolzament solament hi hagi la unió d'una d'elles, mentre que en aquell punt les altres plaques simplement passen, recolzant-hi. Les plaques, doncs, es fixen a les travesses mitjançant una cadireta adequada, la qual s'introdueix entre les plaques i les manté a la separació correcta. Les cadiretes tenen una pestanya a cada costat, on recolzen les plaques, i uns patins inferiors que serveixen per fixar-les a la travessa. El principi del repartiment de l'esforç que trobem aplicat a la cremallera s'aplica també, naturalment, a la locomotora sistema Abt. La roda dentada motriu conté no solament sengles fileres de dents en correspondència amb la cremallera, sinó que cada màquina porta almenys dues rodes motrius (tres en casos d'esforç més gran).

Detall de la roda dentada d'accionament en el sistema Abt.

A més, aquestes rodes dentades motrius estan acoblades de forma entrellaçada entre elles, de manera que a cada sisena part del pas (això és, a cada 20 mm), es realitzi un nou engranament. Així s'obté una marxa molt silenciosa i suau de la locomotora en els trams de cremallera malgrat les desigualtats inevitables. Cada corona dentada, a fi que pugui posicionar-se i treballar de forma eficaç, no està unida a l'eix motor de forma rígida, sinó a través de molles (accionament elàstic). Aquestes molles es calculen de forma que es puguin comprimir en una certa mesura i així tota la corona resulta elàstica respecte de l'eix on va muntada, oscil·lant en avanç o retard quan per causa d'irregularitats de la cremallera existeixi un petit desfasament en l'instant d'engranament corresponent.

Quant al repartiment de l'esforç de tracció, Abt va encara molt més enllà que els seus predecessors. Encara que l'adherència entre roda i carril sigui molt variable segons diverses circumstàncies, entre les quals destaca la climatologia, no hi ha perquè renunciar-hi totalment. En les locomotores sistema Abt, l'esforç de tracció que la màquina pot produir d'acord amb el seu pes s'empra fins al límit i solament aquella part suplementària que pugui faltar es transmet a través de a roda dentada. Per tant, la locomotora Abt és una locomotora d'adherència amb tots els avantatges i inconvenients que li són propis. Com a tal funciona al llarg de tota la línia i el dispositiu de cremallera esdevé eficaç solament en els trams amb una inclinació més notable, que estan dotats de cremallera. L'accionament del dispositiu de la roda dentada consta d'un parell de cilindres de vapor, situats entremig o a sobre dels cilindres usuals de l'accionament per adherència, juntament amb la transmissió corresponent per accionar l'eix motor de les rodes dentades, muntades en un bastidor a part. Amb aquesta separació total dels sistemes d'adherència i de cremallera s'obté l'important avantatge que, en qualsevol punt de la línia, la locomotora pot treballar amb tota la seva potència de forma eficaç. Pel maig de 1885 va entrar en servei la primera locomotora d'aquesta classe a la primera secció de la línia del Harz. El resultat va ser brillant i tota l'obra causà sensació en el món del ferrocarril, acudint-hi visitants d'arreu del món. Pel 1886 es va acabar del tot la línia sencera. Era d'ample normal (1435 mm) i formava part dels ferrocarrils alemanys; tots els cotxes i vagons hi podien circular sense problemes. La seva longitud és de 30.5 km, amb un total de deu trams de cremallera que sumen 7,5 km, amb una inclinació màxima entre el 40‰ i el 60‰ i un radi de les corbes de 240 a 300 metres. Els trams d'adherència tenen una inclinació màxima del 25‰ i corbes d'acord vertical de 180 m de radi. La superestructura, de tipus usual, empra carrils de 30 kg/m sobre travesses de ferro. La fixació a les travesses tant dels carrils com de les cadiretes de la cremallera és feta amb grapes assegurades amb clavilles. Pel que fa al càlcul de la potència de la màquina, es va prendre en consideració un tren de 120 tones, amb una velocitat de 9 km/h en els trams de cremallera i de 15 km/h en els d'adherència, on, a l'igual que en els trens de cremallera i per raons de seguretat, el tren ha de ser empès (tracció per cua). El mateix any s'aplicà el mateix tipus de construcció al ferrocarril industrial de via normal a Örtelsbruch i també a una línia amb via de 690 mm a Schieferbrüchen. En consideració a la poca potència necessària en aquestes línies, la cremallera era solament doble. En anys posteriors es va equipar amb cremallera triple una secció del F.C. Puerto Cabello a Valencia (Veneçuela), i l'any 1888 es va construir una línia de Visp a Zermatt (amb una inclinació màxima del 45‰ segons el projecte amb tracció per adherència) realitzada amb 7,5 km de rampes de fins al 125‰ i cremallera doble i amb els trams d'adherència amb una inclinació no superior al 27‰. L'amplada de via és d'un metre, corbes de 80 m de radi (50 m a l'estació de Visp) en la secció d'adherència i 100 m en la de cremallera. El pes en servei de la locomotora era de 29 tones (de les quals 21 tones eren adherents), amb un pes del tren de 45 tones. L'any 1889 el sistema Abt va trobar la seva primera aplicació genuïnament de turisme a Capolago, al llac de Lugano, sobre el Monte Generoso (1700 m), a la frontera ítalo-suïssa. Prenent mostra de la línia del Pilatus, es va adoptar una amplada de via de 800 mm, un radi mínim de 80 m i una inclinació màxima del 220‰. Al mateix temps, el govern austriac (per a un enllaç directe a l'Erzberg) i el govern aliat de l'ocupació de Bòsnia-Herzegovina, decidiren l'aplicació del sistema Abt per a construccions notables. La línia Eisenerz-Vordernberg a Steiermark té 20 km de longitud i un pendent màxim del 71‰ (cremallera) i del 25‰ (adherència). Les locomotores foren encara més potents que les de la línia del Harz, de manera que poguessin remolcar trens ascendents de 120 tones i trens descendents de fins a 200 tones. La línia bòsnio-herzegovina, de Sarajevo a Konjica, d'una longitud de 56 km, amb un ample de via de 760 mm, presenta una inclinació màxima del 60‰ en els 20 km del total de seccions de cremallera i del 15‰ a la via normal. També el cremallera fou útil per enfilar-se a les serralades sudamericanes amb el Ferrocarril Transandino, de Santa Rosa (Xile) a Mendoza (Argentina). I també als Estats Units, on s'havia de realitzar el primer cremallera modern, hom va emprar per primera vegada en aquell país el sistema Abt l'any 1890, per pujar als 4320 m del Pike's Peak, a l'estat de Colorado. Aquesta línia tenia inclinacions del 250‰, una longitud de 15 km i l'estació inferior estava a 2200 m sobre el nivell del mar. En ràpida successió calgué aleshores realitzar diverses línies a Suïssa, Alemanya, França, l'Índia, Anglaterra, Santo Domingo, Espanya (es refereix a Montserrat), Hongria, Síria, Austràlia, etc., de manera que fins al 1905 foren en total 48 línies, amb uns 920 km de longitud, dels quals 340 km eren amb cremallera i pels que hi circulaven 240 locomotores de vapor i elèctriques, amb una potència total de seixanta mil cavalls. Pel que fa al nombre de plaques de cremallera emprat en cada cas, robustesa i disposició per a pendents especialment grans, el sistema Abt va permetre adaptar-se a les més diverses circumstàncies.

Sistema Klose-Bissinger

Quasi al mateix temps que es construí la línia del Harz, es va emprendre al Gran Ducat de Baden la línia de Freiburg a Neustadt, on per salvar les diferències d'altura també es va fer ús de la cremallera.

Cremallera sistema Klose-Bissinger.

Bàsicament es donà a la locomotora la disposició pròpia del sistema Abt, emprada a la línia del Harz, amb tres eixos adherents acoblats, però sense eix portant posterior i amb dues rodes dentades acoblades; el pes en servei era d'unes 43 tones. Com a cremallera hom va utilitzar-ne una d'escala, similar a la de Riggenbach. Consistia en dos laterals de ferro en U entre els que hi havia les dents, de secció trapezoidal, però que no estaven reblonades als extrems, sinó que es fixaven amb ajut d'un collaret. A fi que les dents no poguessin girar, recolzaven el seu fons pla en un ressalt que portaven els laterals a l'interior. Cada peça s'unia amb la següent amb fortes brides. Per tal que la cremallera tingués l'alçada necessària respecte als carrils, hom la fixava a cada travessa amb interposició de l'oportuna cadireta de fosa.

Una altra versió de cremallera sistema Klose-Bissinger.

Una cremallera similar, però amb la cadireta estampada, s'usà el 1890 a la línia de cremallera de St. Gallen a Gais (Suïssa), i el 1892 a la línia de 2,2 km dels ferrocarrils de l'Estat de Württenberg, de Honau a Lichtenstein. Ambdues es van construir sota la direcció d'A. Klose. En total s'han construït fins a cinc línies amb aquest sistema.

Sistema Locher

No gaire lluny del tant visitat llac dels Quatre Cantons (Vierwaldstatt), enfront del Rigi, hi ha el Pilatus, arquetipus d'un veritable massís dels Alps, amb un panorama sobre la vall semblant al que es veu des del Rigi, però amb vistes sobre una de les parts amb muntanyes altes més belles de Suïssa. La configuració del terreny és molt difícil, salvatge i abrupta, mentre que al Rigi el terreny era més favorable. Però calia construir un ferrocarril que s'enfilés al Pilatus, i Eduard Locher, juntament amb el seu cunyat Guyer-Freuler, es van fer càrrec d'aquesta missió, tan excitant com difícil, i la realitzaren en forma brillant els anys 1886 a 1888.

Al Pilatus no calia pas pensar, sense uns costos excepcionals, en emprar-hi inclinacions usuals i els constructors es van decidir per emprar un nou tipus de cremallera, amb dentat horitzontal, de manera que la inclinació del mòbil no influís en absolut sobre la seguretat d'un engranament correcte i segur de les rodes dentades.

Secció de la via amb cremallera sistema Locher.

Aquesta cremallera consisteix, en essència, en una placa dentada pels dos costats i col·locada de manera que al mateix temps hi engranin sengles rodes dentades horitzontals a un i altre costat. Aquesta placa de cremallera està unida a un sòcol metàl·lic de secció trapezoidal que es fixa amb peces angulars a les travesses. La línia té una longitud de 4,6 km i una inclinació de fins al 480 per mil (la més gran del món). No s'ha fet cap més aplicació d'aquest sistema de cremallera, malgrat la seva bona concepció, alt nivell de seguretat i bon resultat.

Sistema Peter

Cremallera sistema Peter.	Engranament vertical en una cremallera sistema Peter.
De concepció similar al sistema Locher, aquest empra un carril amb dentat horitzontal, d'uns 50 kg/m, i fou concebut per a línies d'explotació mixta. Aquesta cremallera està realitzada de forma que admet també un engranament vertical.

Sistema Telfener

Cremallera sistema Telfener.

L'any 1891, Graf Telfener s'ocupava de la construcció d'una línia de cremallera a Vallombrosa, lloc romàntic rodejat de pinedes. Per raons d'economia hom va escollir una varietat de placa de cremallera que fou feta a Bèlgica. Aquesta cremallera consta de dos ferros angulars senzills, un al costat de l'altre i fixats a la travessa per les seves cares horitzontals, mentre que el dentat està a les cares verticals. En casos d'exigències més elevades, entre els dos angles hom hi pot interposar una placa dentada o, si cal, dues.

Sistema Strub

Després que, durant una colla d'anys, un grup de tècnics s'ocupés de la construcció d'un ferrocarril al Jungfrau, un dels pics més coneguts dels Alps bernesos, hom no va obtenir més que dissenys parcials que no arribaren mai a cap realització. Sembla que estava reservat a l'actiu i ric industrial, president del consell d'administració del F.C. del Nord-Oest, Guyer Zeller, l'empresa difícil de portar-lo a terme, de forma que els treballs ja havien començat per l'estiu de 1896. Com a punt de partença més favorable es va escollir el cim del Scheidegg (2068 m), on hi ha l'estació del ferrocarril Wengeralp. La línia havia de tenir una longitud d'uns 10 km.

Cremallera sistema Strub.

El primer tram, de 2 km, de terreny amb pendents suaus de fins a 124 per mil, va oferir poques dificultats constructives i va entrar en servei pel setembre de 1898. Des d'aleshores es treballa en la seva continuació (sic); el senyor Zeller esperava atènyer el cim l'any 1904, però morí l'any 1899. A hores d'ara (1905) hi han 5 km enllestits.

Ja se sabia que la línia del Jungfrau, malgrat una inclinació màxima del 250 per mil, en el seu tram superior hauria de lluitar amb tota mena de dificultats, inclòs el glaç. El director tècnic del ferrocarril, E. Strub, va presentar per aquest motiu un nou tipus de cremallera. Aquesta cremallera estava formada per un robust carril de patí en el cap del qual hi havia un dentat evolvent usual, amb un pas de 100 mm. Les cares laterals inferiors del cap d'aquest carril estan inclinades, de manera que puguin rebre unes mordasses de fre i, al mateix temps, serveixin així per evitar l'eventual aixecament de les rodes dentades. Aquestes mordasses poden ser d'alguna utilitat, però l'experiència ha demostrat que el seu efecte en els ferrocarrils de cremallera és limitat.

Sistema Seefehlner

Aquest sistema és, en realitat, una simplificació del sistema Abt per aplicar allí on sigui possible. Hom se serveix d'una sola placa de cremallera Abt, de 50 mm de gruix, fixada en cadiretes, com en el mateix sistema Abt. Aleshores és essencial que les dues rodes dentades de la locomotora estiguin decalades de mig pas per tal d'assegurar que sempre hi hagi una dent engranada.

© Eugeni Pont, 1998