Unautomotrice è un rotabile circolante su linee ferroviarie in grado di muoversi autonomamente, in quanto dotato di uno o più apparati motori e relativo sistema di trasmissione, adibito al contempo al trasporto di viaggiatori, presentando così l'aspetto esteriore di una carrozza ferroviaria. Lo stesso termine nacque come semplificazione del termine originario, più lungo, carrozza automotrice.
Storia
Le automotrici vennero inizialmente progettate e realizzate soprattutto per risolvere una serie di problemi che affliggevano l'esercizio delle linee secondarie: il bilancio d'esercizio sempre più deficitario e l'eccessiva lentezza dei treni composti di materiale ordinario e locomotiva a vapore nelle tratte con molte fermate, cose che le rendevano sempre meno competitive rispetto al crescente traffico su strada.
Le prime realizzazioni furono simili ai veicoli tranviari all'alba del XX secolo; in vari stati europei ove esistevano fabbriche di materiale motore vennero realizzate sia automotrici a vapore sia con motori elettrici a corrente continua, alimentati da linea aerea, terza rotaia o accumulatori.
Agli inizi degli anni dieci furono realizzati i primi rotabili dotati di un motore endotermico il più delle volte a benzina e a ciclo Otto. Si trattava tuttavia di veri e propri autobus su rotaia, cambio e freni di tipo automobilistico, di scarsa potenza che presentarono però molti inconvenienti, fra cui l'alto consumo di carburante e l'elevato rischio di incendio. Vennero realizzati in Ungheria anche rotabili con tale impostazione ma muniti di trasmissione elettrica usati a partire dal 1903 sulle linee ferroviarie della compagnia ungherese ACsEV.
Che il problema di un mezzo di trazione leggero ed economico fosse molto sentito dagli esercenti ferroviari e che non fosse solo italiano lo dimostra l'interesse suscitato nel 1925 dall'esposizione dei rotabili ferroviari di Seddin, presso Berlino, dove tra l'altro si concretizzò la decisione delle Ferrovie dello Stato di ordinare e sperimentare le automotrici DWK ivi esposte.
Nel 1934 la Fiat Ferroviaria consegnò alle Ferrovie dello Stato italiane le prime automotrici con motore Diesel, dopo che l'anno prima aveva fornito una serie denominata Auto 48 (riclassificata in seguito ALb 48); previa un'accurata campagna di stampa effettuata dal giornale "Il Popolo d'Italia", a fine ottobre del 1933 venne coniato e diffuso il termine Littorina. Tale termine accompagnerà a lungo nel gergo popolare anche altri tipi di automotrice.
Le automotrici ovunque produssero incrementi, a volte incredibili, di traffico viaggiatori perché dimezzavano le percorrenze in molti casi e avevano in genere un comfort più elevato rispetto alle vecchie carrozze a due assi e terrazzini di uso generale. Nel settore delle automotrici elettriche lo sviluppo è stato maggiormente precoce; già a partire dagli anni venti molte ferrovie secondarie private e pubbliche avevano adottato vari tipi di elettromotrici per economizzare sulla gestione.
Gli anni quaranta hanno visto nascere molti progetti innovativi nel campo della trazione termica che spesso hanno visto la luce nell'immediato Dopoguerra; sono così nate automotrici sempre più capienti e prestanti.
Le ultime evoluzioni del concetto di automotrice, sempre più confortevoli e accessoriate, hanno visto nascere composizioni binate e veri e propri treni leggeri di tre o più elementi, in versione elettrica, Diesel o bimodale e più recentemente a idrogeno o a batteria.
Automotrici elettriche
Sulla scorta dell'esperienza maturata nel settore tranviario con l'uso dei motori a corrente continua a 650 Volt, furono sviluppati, in varie parti del mondo, mezzi di trazione automotori a trazione elettrica in grado di rimorchiare carrozze che, viaggiando promiscuamente con i treni ordinari su linee a grande traffico, non ne penalizzassero la circolazione a causa dello loro frequenti fermate. L'ostacolo principale era l'elevato costo delle linee elettriche e delle apparecchiature di produzione e alimentazione dell'energia che non giustificava l'uso della trazione elettrica se non nel caso di ferrovie con lunghe gallerie o forti pendenze. La Svizzera in tal caso fu quella che più di altri puntò sul sistema.
Le automotrici elettriche in Italia
Le prime automotrici italiane furono elettriche, non a vapore. Lo scopo principale è da collegare al disavanzo di bilancio delle società ferroviarie nel caso molto frequente di treni composti da una sola vettura e al più un carro merci o un bagagliaio. Il sistema si diffuse nelle zone di produzione di energia idroelettrica in cui la vicinanza alle centrali di produzione ne conteneva i costi di trasporto e in seguito nelle aree suburbane attorno alle grandi città come Milano, Napoli e Roma.
Il Governo italiano, nel 1897, nell'intento di porre soluzione ai problemi dell'economicità della gestione ferroviaria, patrocinò quattro esperimenti di trazione elettrica: Trazione elettrica con automotrici ad accumulatori sulla Ferrovia Milano-Monza della Rete Mediterranea. Trazione elettrica con automotrici ad accumulatori, sulla linea Bologna San Felice sul Panaro della Rete Adriatica. Trazione elettrica a corrente continua a 650 volt sulla linea Milano Varese, della Rete Mediterranea, con alimentazione a terza rotaia. Trazione elettrica trifase ad alta tensione sulla linea della Valtellina della Rete Adriatica. Quest'ultimo esperimento fu una vera e assoluta novità mondiale che produsse l'interesse di molte ferrovie estere.
La prima realizzazione fu quella della Milano-Monza che iniziò l'esercizio nel febbraio del 1899 con una coppia di automotrici a carrelli classificate RM 5101 e 5102, dotate di due motori da 22 kW di potenza. Offrivano sessantaquattro posti a sedere e raggiungevano la velocità di 60 km/h. I motori venivano alimentati da una batteria di accumulatori al piombo disposte su due rami disponibili in serie o in parallelo. I rotabili pesavano 58 tonnellate di cui la maggior parte era costituita dalle batterie. L'esperimento, pur gradito dall'utenza, patì molti inconvenienti ed ebbe fine nel 1904.
Il secondo progetto, realizzato il 1º maggio 1901, ebbe un risultato migliore, tanto che le corse da Bologna vennero effettuate fino a Poggio Rusco e anche su Modena ma ebbe fine ugualmente nel 1903. Anche qui veniva raggiunta la velocità di 60 km/h utilizzando quattro rotabili con cinquantadue posti a sedere, classificati 001 ÷ 004 dalla Rete Adriatica, di costruzione Diatto con due motori elettrici Ganz da 30 kW. Questi due esperimenti mostrarono la limitatezza della trazione ad accumulatori e spensero molte speranze.
Il 16 ottobre del 1901 ebbe inizio l'esercizio a corrente continua a 650 Volt, a terza rotaia, sulla linea Milano Varese della Rete Mediterranea. Si trattava di una linea molto trafficata e vi vennero immesse venti automotrici, classificate 5111 ÷ 5130 e venti rimorchiate similari costruite in Italia dalle Officine Meccaniche di Milano su progetto General Electric Company. Montavano due motori per carrello della potenza continuativa di 70 kW, raggiungevano la velocità di 85 km/h fornendo 63 posti a sedere. Il successo fu tale che l'elettrificazione venne prolungata fino a Porto Ceresio. Non essendo sufficienti i rotabili, nel 1903 venne fatta un'ulteriore ordinazione di cinque unità da quaranta posti, bagagliaio e postale e l'anno dopo un ulteriore gruppo di quindici rotabili classificati 5131 ÷ 5146, di potenza inferiore ma attrezzate con un dispositivo di telecomando che ne rendeva possibile la composizione multipla. Nel 1925 queste ultime vennero trasferite a far servizio sulla "metropolitana FS" di Napoli, ove vennero accoppiate permanentemente con l'interposizione di una carrozza a due assi.
L'esperimento a corrente trifase ebbe luogo sulla linea della Valtellina della Rete Adriatica e vide l'utilizzo di un mezzo di trazione innovativo che utilizzava non più corrente a bassa tensione ma tensioni oltre i 3000 Volt. Le automotrici elettriche furono di due tipi, cinque, classificate RA 321 ÷ 325 con ventiquattro posti di prima classe e trentadue di seconda classe con bagagliaio e postale, e cinque arredate lussuosamente con un salone dotato di divani e tavolini. Queste erano tutte di costruzione Ganz e Mavag e svolsero servizio fino al 1923. Nel 1914 in seguito alla elettrificazione della linea fino a Monza si spinsero fino a Milano, trainate da una locomotiva a vapore nel tratto Milano-Monza.. Nonostante la buona qualità e le tecniche innovative tuttavia rimasero l'unico esempio di automotrice trifase.
Alla soglia degli anni trenta l'automotrice elettrica, a terza rotaia, trova la sua specializzazione nei servizi a carattere pendolare su linee a traffico intenso e vicinali delle grandi aree metropolitane di Milano, nella direttrice di Varese e Porto Ceresio e di Napoli. In quest'ultima tuttavia, a partire dal 1935 e in conseguenza della elettrificazione a 3000 Volt della linea Roma-Napoli, anche la "metropolitana" viene trasformata con presa di corrente da linea aerea mediante pantografo, a 3000 volt.
In entrambi i casi si trattava di automotrici pesanti, che dopo la trasformazione a 3 kV verranno denominate E.623. Essendo dotate di avviatore automatico vennero permanentemente accoppiate alle rimorchiate pilota realizzando così dei complessi reversibili che presteranno servizio fino agli anni ottanta.
Negli anni trenta, ebbero successo gli elettrotreni ETR 200. Nel 1935 furono ordinate 12 unità del tipo ALe 792 con cassa a trave tubolare e con largo uso di leghe leggere, con ambedue le testate aerodinamiche; dotate di avviatore automatico erano telecomandabili fino a tre unità. Nello stesso anno ne vennero ordinate altre 10 di sola terza classe che presero il nome di ALe 882. Nel 1938 Breda realizzò anche una versione di lusso in due unità che prese il nome di ALe 402: munita di cucina a bordo, presentava diciassette posti di prima classe e ventitrè di seconda. Raggiungeva la velocità di 130 km/h.
Automotrici a vapore
La trazione a vapore con locomotive e treni di carrozze passeggeri spesso risultava avere un costo di esercizio eccessivo nelle ferrovie secondarie con pochi passeggeri; allo scopo di ridurre i costi si pensò di accorpare in un solo veicolo sia la locomotiva sia il comparto passeggeri. Mantenendo lo schema motore tradizionale, quello a vapore a stantuffi e bielle, furono studiati, in varie nazioni, alcuni prototipi di automotrice a vapore in cui la parte motrice era accentrata sul primo carrello, che quindi risultava complesso e pesante, al quale faceva seguito la carrozza vera e propria con un carrello posteriore di tipo classico. Gli inconvenienti però erano tanti: La caldaia, verticale, per ragioni di ingombro massimo, era piccola e il meccanismo motore ingombrante; le scorte d'acqua e di carbone erano troppo esigue per ragioni di spazio; l'insieme di queste cose si traduceva in una potenza limitata e una bassa autonomia. C'era anche il problema della ripartizione delle masse, la cui disposizione squilibrata si traduceva in una cattiva qualità di marcia e un'elevata aggressività verso il binario. Vi era infine l'handicap dei lunghi tempi di approntamento e di rimessaggio del rotabile che per giunta richiedeva la presenza di due agenti a bordo. Gli entusiasmi iniziali si ridimensionarono presto, tuttavia fino agli anni dieci in tutta Europa continuarono ad essere fatti esperimenti e approntate configurazioni di ogni tipo, al punto che entro il primo decennio del XX secolo si contavano più di un centinaio di automotrici a vapore ripartite nelle varie amministrazioni ferroviarie.
Le prime automotrici con motore endotermico