Le ferrovie di qualunque tipo, in qualsiasi nazione ed a qualsivoglia scopo realizzate hanno in comune l'utilizzo della struttura fondamentale sulla quale si basa la circolazione ferroviaria: il binario.

Tale struttura è caratterizzata, pur nelle sue diverse forme, da precisi parametri geometrici e meccanici di costruzione e manutenzione.

L'insieme dei binari che vengono impiegati nella realizzazione delle linee e degli impianti ferroviari si può distinguere in binario corrente, apparecchi del binario, meccanismi ed impianti fissi.

I binari vengono mantenuti nel corretto stato di funzionamento per mezzo del lavori al binario.

Prende il nome di binario corrente quell'insieme di binari caratterizzato da un generale andamento parallelo delle rotaie e dal fatto di non possedere organi in evidente movimento.

E' formato da massicciata, e armamento, quest'ultimo composto da rotaie e appoggi.

Il binario corrente ha una struttura ed una composizione che si ripete sempre uguale nelle sue diverse sezioni fino a comporre delle campate.

La massicciata, anche denominata ballast, è uno stato di pietrisco che viene interposto tra corpo stradale ed armamento con lo scopo di: distribuire i carichi verticali, consentire la realizzazione ed il mantenimento delle condizioni geometriche di posa del binario, consentire la correzione di difetti geometria indotti dai carichi e dai cedimenti differiti del corpo stradale.

Il pietrisco di cui è costituita la massicciata deve essere tenace (resistente all'usura), compatta (senza superfici di sfaldamento) e senza cavità (per meglio resistere all'azione dei cicli di gelo-disgelo).

La rotaia è un profilato di acciaio di opportuna resistenza avente la funzione di sostenere i rotabili ferroviari e guidarli mediante l'interazione con il bordino.

Esistono rotaie di diverse forma e dimensioni, tutte caratterizzate da tre parti fondamentali: la suola, parte più bassa che poggia sugli attacchi, il gambo, parte verticale di sostegno, ed il fungo, parte a diretto contatto con le ruote di acciaio dei rotabili che subisce l'usura.

Vengono classificate secondo il peso per metro che può variare da 36 kg/m a 60 kg/m. Le rotaie attualmente in uso sono di tipo unificato 50 UNI e 60 UNI.

La lunghezza delle rotaie impiegate può essere di 12, 18, 24, 36, e 48 m. Parti di rotaia con lunghezza diverse vengono dette serraglie. Vengono inoltre impiegate rotaie della lunghezza di 144 m ottenute mediante saldatura elettrica di rotaie da 36 m. Le altre dimensioni anzidette trovano oggi scarso utilizzo.

Gli appoggi hanno lo scopo di trasmettere alla massicciata i carichi indotti sulle rotaie dalle ruote dei rotabili.

Sono comunemente rappresentati dalle traverse, anche se non mancano realizzazioni di armamenti poggianti su piastre continue.

Le traverse sono oggi realizzate in calcestruzzo armato precompresso, mentre in passato erano realizzate in essenze legnose (soprattutto rovere, cerro, faggio).

Le traverse in legno vengono ancora impiegate sui ponti metallici e in corrispondenza degli scambi, in alternativa ai traversoni in c.a.p..

In corrispondenza dei ponti è possibile che le rotaie poggino direttamente su longherine lignee oppure che le traverse in legno vengano direttamente ancorate alle strutture del ponte senza l'interposizione della massicciata.

Attacco in C.A.P.

La tenuta meccanica tra la rotaia e gli appoggi è garantita dagli attacchi, organi che permettono il fissaggio della rotaia all'appoggio e possono essere classificati in diretti, quando fissano direttamente la rotaia alla traversa, ed indiretti, quando la rotaia è fissata ad una piastra metallica di appoggio, a sua volta ancorata all'appoggio mediante ulteriori organi. Tale ultimo tipo di attacco è l'unico che fornisce adeguata resistenza allo scorrimento longitudinale nell'armamento moderno.

Attacco diretto con posa indiretta

Attacco indiretto

Attacco elastico tipo "Pandroll"

Gli attacchi vengono disposti ad interasse costante detto modulo o passo. Il modulo utilizzato normalmente per i binari di corsa è 10/6, 10 traverse ogni sei metri (passo di 0,60 m). Altri moduli impiegati sono 9/6 (0,67 m) e 8/6 (0,75 m).

L'armamento sarà inoltre caratterizzato dalla posa, indicante il materiale utilizzato per le rotaie e gli attacchi e il tipo di montaggio realizzato.

La posa può essere diretta, quando la rotaia poggia direttamente sulla traversa opportunamente sagomata, e indiretta, quando la rotaia poggia su una piastra di attacco ancorata all'appoggio. In quest'ultimo caso l'attacco potrà essere di tipo diretto o indiretto.

Tutte le combinazioni di attacco permettono inoltre di realizzare un attacco rigido od elastico, a seconda che gli organi di ancoraggio presentino o meno un'elevata deformabilità.

La piastra presente in caso di posa indiretta permette una migliore ripartizione sull'appoggio dei carichi trasmessi dalla suola della rotaia.

Vengono inoltre poste sotto la suola delle tavolette di materiale gommoso, con lo scopo di ridurre gli effetti dovuti all'applicazione dinamica degli elevati carichi mobili.

Altri componenti degli attacchi sono caviglie, chiavarde e piastrine.

Al fine di permettere le dilatazioni termiche di una campata di binario, le testate di due rotaie contigue venivano un tempo fissate tra di loro mediante ganasce che permettevano un'escursione di 14 mm. Oggi le rotaie vengono in gran parte poste in opera senza discontinuità per lunghi tratti, con saldature realizzate in opera o giunti incollati. Tale procedura è resa possibile dal controllo degli stati di coazione indotti dalle variazioni termiche secondo la termica del binario.

Gli apparecchi del binario permettono il passaggio dei treni da un binario all'altro e il loro attraversamento. Vengono comunemente impiegati in stazioni, altri impianti o in linea per consentire la realizzazione dei bivi.

Gli apparecchi che permettono il passaggio del treno da un binario all'altro prendono il nome di scambi o deviatoi. Sono caratterizzati da un ramo principale, che segue l'andamento del binario principale, e da un ramo deviato, che permette il passaggio sull'altro binario.

A seconda che il ramo deviato si trovi da un lato o dall'altro guardando il deviatoio dalla punta, lo scambio prende il nome di destro o sinistro.

Uno apparecchio che permette l'attraversamento reciproco di due binari prende il nome di intersezione. Se consente anche il passaggio da un binario all'altro si tratta di uno scambio inglese doppio, semplice nel caso che il passaggio sia possibile soltanto da un binario all'altro e non da entrambi.

Il funzionamento dello scambio avviene mediante il movimento del telaio degli aghi, parte mobile che permette il cambiamento di direzione formata da aghi e tiranti e scorre sui cuscinetti di scorrimento muovendosi attorno ad una cerniera, che può essere sostituita dall'elasticità delle rotaie.

L'estremità degli aghi prende il nome di punta, la parte opposta è chiamata tallone o calcio.

Gli aghi muovendosi vanno ad aderire al contrago, che fa parte della rotaia fissa attigua.

I prolungamenti degli aghi confluiscono nel cuore dello scambio, con la caratteristica forma a zampa di lepre. In corrispondenza del cuore esiste un'anomalia nell'andamento delle rotaie, chiamata spazio nocivo, che non permetterebbe di mantenere le ruote in asse senza l'ausilio delle controrotaie montate sulle rotaie esterne.

Quando nella stessa area sono presenti scambi che permettono più di un cambiamento di direzione si parla di scambi doppi o tripli.

Gli scambi possono essere manovrati a mano, per mezzo di una leva dotata di un contrappeso detta comunemente macaco, oppure con dei servomotori oleodinamici che trovano alloggiamento in una cassa di manovra.

La velocità massima alla quale può essere percorso il ramo deviato di uno scambio è comunemente di 30 o 60 km/k, ma esistono scambi percorribili a 100 ed anche 160 km/h.

Altri meccanismi del binario sono le piattaforme girevoli, i carrelli trasbordatori, gli apparecchi di sollevamento, i dispositivi per il giro delle locomotive (un tempo impiegati per le locomotive a vapore, che avevano un unico verso di utilizzo), le fosse di visita ecc..

Alcuni impianti sono rappresentati da paraurti, sbarre fermacarro, sagome di carico, attraversamenti a raso ecc.

Il binario è un elemento dalla geometria complessa, che viene mantenuta con numerose regolazioni effettuate da personale specializzato e con l’ausilio di apposite macchine e strumenti.

I difetti geometrici che si possono presentare, indotti dal transito dei forti carichi ferroviari, sono costantemente monitorati e mantenuti entro le tolleranze ammesse con le opportune operazioni di manutenzione. Vediamo nel seguito quali sono i difetti più caratteristici riscontrabili in un binario.

I difetti del binario si manifestano con lo spostamento di una o entrambe le rotaie dalla loro posizione originaria e dalla rispettiva posizione relativa.

Si parla di difetto di allineamento quando l'intero binario si sposta dalla sua corretta posizione planimetrica, sia in rettilineo che in curva. Le operazioni necessarie per il ripristino della posizione corretta prendono il nome di allineamento.

Lo spostamento del binario dalla corretta posizione altimetrica prende il nome di difetto di livello e viene corretto con l'operazione di livellamento.

Le operazioni di livellamento e allineamento vengono sovente effettuate contemporaneamente.

Prende il nome di scartamento la distanza tra le due rotaie misurata in rettilineo tra due punti caratteristici individuabili sul fungo.

Lo scartamento ordinario unificato delle ferrovie europee assume il valore di 1435 mm.

Lo spostamento planimetrico relativo di una rotaia rispetto all'altra prende il nome di difetto di scartamento e viene corretto con operazioni di correzione.

Lo sghembo rappresenta un difetto particolarmente insidioso che può portare al deragliamento dei rotabili. Si manifesta come una differente pendenza delle due rotaie che portano i rispettivi piani di rotolamento a non essere più complanari.

In corrispondenza delle curve la rotaia esterna viene sopraelevata per permettere una migliore iscrizione in curva dei veicoli e una riduzione dell'accelerazione trasversale sul bordino e sui viaggiatori a bordo. Tale sopraelevazione causa uno sghembo considerato necessario, mantenuto entro i limiti di tolleranza, e compensato dall'elasticità, pur limitata, delle sospensioni dei rotabili.

Il cedimento degli appoggi o l'eccessiva rigidità di essi, causati da un improprio costipamento della massicciata viene eliminato con le operazioni di rincalzatura, ottenuta introducendo delle lame vibranti nella massicciata che causano il costipamento della stessa e la rottura di eventuali zolle createsi.

Le sollecitazioni longitudinali del binario, causate da avviamenti e frenature, possono causare l'alterazione del modulo delle traverse, con conseguente necessità di ricorrere alla regolazione della distanza degli appoggi.

Anche le traverse hanno periodica necessità di ricambio dovuto alla rottura per effetto delle sollecitazioni dinamiche per quelle in c.a.p, all'invecchiamento con perdita di tenuta degli ancoraggi per quelle in legno, all'incendio.

Infine la massicciata può presentare il difetto chiamato inquinamento quando sia presente del terreno all'interno del pietrisco, per risalita di argilla, inondazioni ecc.. In tal caso si opera con un risanamento parziale o totale della massicciata.

L'esistenza della lunga rotaia saldata implica la generazione di notevoli sollecitazioni longitudinali causate dalle escursioni termiche delle rotaie. Tali effetti possono essere minimizzati, per evitare che possano in casi estremi causare slineamenti o rotture della rotaia, effettuando la regolazione termica del binario, che consiste nell'allentamento degli organi di attacco in condizioni opportune di temperatura, e nel successivo serraggio in modo da permettere una equa distribuzione delle tensioni sui vari appoggi.

Periodicamente il binario viene sottoposto anche a interventi di manutenzione straordinaria, oggi effettuate con treni attrezzati (treni di rinnovamento) che compiono praticamente quasi tutte le operazioni di correzione già viste in concomitanza con il rinnovamento del binario, consistente nella sostituzione dell'intero armamento, con altro di uguali caratteristiche o di caratteristiche superiori.

In alternativa è possibile procedere a rifacimento dell'armamento con riutilizzo delle stesse rotaie opportunamente bonificate con l'eliminazioni delle sezioni più usurate e la riprofilatura del fungo

Contestualmente può essere effettuato anche il risanamento della massicciata con la sguarnitura, la vagliatura e lo spandimento del pietrisco con l'eliminazione di quello scartato che viene sostituito dal nuovo.

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