L'operazione trifase Briga-Iselle è stata un'operazione di prova condotta da Brown Boveri & Cie dall'apertura del tunnel del Sempione nel 1906 elettrificato con 3000 volt a 16 Hertz, che dimostrò l'idoneità della corrente trifase su una linea ferroviaria principale nelle difficili condizioni di un lungo tunnel. Nel 1908 le Ferrovie Federali Svizzere (FFS) rilevarono dalla BBC l'esercizio elettrico Briga – Iselle e nel 1919 lo estesero fino a Sion. Dal 1927 al 1930, il funzionamento trifase da Sion a Iselle fu sostituito dal sistema a corrente alternata monofase con una tensione di 15000 volt e una frequenza di 16 2/3 hertz.
Operazione sperimentale della BBC
Durante gli otto anni di costruzione del Traforo del Sempione l'ingegneria elettrica ha fatto grandi progressi. Dal 1899 i veicoli forniti dalla BBC circolavano sulla ferrovia a scartamento normale Burgdorf-Thun (BTB) con corrente trifase di 750 volt e 40 hertz . Nel nord Italia, dal 1902, la ferrovia della Valtellina veniva gestita con successo con corrente alternata trifase con tensione di 3000 volt a 15 hertz. In Germania, nel 1903, un'automotrice trifase stabilì il record mondiale con 210,3 km/h sulla ferrovia militare vicino a Berlino .
Quando nel 1898 iniziò la costruzione del Tunnel del Sempione, lungo 19,8 km, era difficile immaginare un altro modo di trasportare i treni oltre alle locomotive a vapore. Gli estesi sistemi di ventilazione dovevano garantire un'adeguata ventilazione in quello che allora era il tunnel più lungo del mondo. Si temeva tuttavia che il fumo delle locomotive a vapore, combinato con le alte temperature nel tunnel di circa 30 °C e l'elevata umidità porterebbero a difficoltà. Sussisteva il rischio che il monossido di carbonio prodotto dalle locomotive a vapore nel lungo tunnel potesse rappresentare un pericolo per i passeggeri e per il personale della stazione di attraversamento al centro del tunnel.
La costruzione del tunnel era già a buon punto quando nel 1905 la società BBC suggerì alle FFS di elettrificare la tratta a proprie spese, fornire almeno cinque locomotive elettriche e assumerne la gestione stessa per un periodo limitato in cambio di un compenso in base al chilometraggio. Nonostante le preoccupazioni sull'importanza internazionale della nuova tratta e la scarsa esperienza con l'esercizio elettrico, le FFS accettarono l'offerta della BBC e firmarono il contratto il 19 dicembre 1905. Le FFS non si sono tuttavia impegnate a prendere in consegna i sistemi e i veicoli al termine dell'esercizio di prova.
La BBC si è imbarcata in un’impresa piuttosto rischiosa. Fino ad allora l'azienda non aveva esperienza con la corrente trifase ad alta tensione ed era esclusa la costruzione di una sottostazione nel tunnel. Nell'estate del 1905 un gruppo di esperti delle FFS e della BBC si recò in viaggio di studio nell'Italia settentrionale, dove Ganz ( costruttore di locomotive Ungherese) mostrò loro gli impianti delle centrali elettriche, gli impianti elettrici e il materiale rotabile.
Il 1° giugno 1906 fu messa in esercizio la linea con il Tunnel a corsia unica, dotata di linea di contatto bipolare da 3000 volt e frequenza di 16 Hertz. La corrente trifase veniva fornita da una centrale idroelettrica su ciascun lato del tunnel. La linea elettrica tra Briga e Iselle è lunga 22,0 km. Il breve tempo intercorso tra la conclusione del contratto e l'inizio delle operazioni non è stato sufficiente per progettare e costruire le locomotive. Per la gestione del Traforo del Sempione, la BBC ha potuto noleggiare tre locomotive RA 361-363 di origine ungherese della Rete Adriatica dell'Italia settentrionale. L'inizio dell'esercizio è stato reso possibile anche dall'abbandono da parte della Rete Adriatica di due locomotive Fb 3/5 nr. 364 e 365, già in costruzione da BBC e SLM per le Ferrovie del Nord Italia. Corrispondevano in gran parte al già testato RA 361-363.
Acquisizione dell'esercizio da parte delle FFS
Il funzionamento con corrente trifase ha dato ottimi risultati dopo aver risolto alcuni problemi iniziali. Il 1° giugno 1908 gli impianti fissi e le locomotive furono rilevati dalle FFS. All'epoca era la più importante compagnia ferroviaria elettrica della Svizzera.
Per l'elettrificazione della linea del Lötschberg, completata nel 1913, che confluisce a Briga con la linea del Sempione, la Berner Alpenbahn-Gesellschaft Bern-Lötschberg-Simplon (BLS) ha scelto fin dall'inizio il sistema monofase a 15 000 volt e 16 2 ⁄ 3 Hertz, tanto che Briga divenne una stazione di cambio sistema. Un altro cambio di locomotiva si è reso necessario a Iselle perché le Ferrovie dello Stato Italiane (FS) hanno deciso di non elettrificare la ripida linea Domodossola – Iselle. Durante la Prima Guerra Mondiale il traffico crollò e venne gestito praticamente solo dai due Fb 4/4 .
Espansione e fine funzionamento trifase
A causa della grave penuria di carbone causata dalla prima guerra mondiale, il 31 luglio 1919 l'esercizio elettrico con corrente trifase fu esteso da Briga a Sion mediante la cosiddetta elettrificazione d'emergenza, sebbene le FFS fossero fondamentalmente favorevoli a corrente alternata monofase a 15 000 volt a 16 2 ⁄ 3 Hertz. Anche la seconda canna del tunnel, inaugurata nel 1922, funzionava con corrente trifase. Le locomotive esistenti non erano più sufficienti e rimasero due treni Replica 4/4, che divennero poi nel 1921 Be 4/4 368 e 369.
A ovest di Sion, nel 1923 iniziò l'esercizio con corrente alternata monofase e il 17 gennaio 1927 il tratto da Sion a Briga fu definitivamente convertito a questo sistema. Il 2 marzo 1930 l'ormai sorpassato esercizio trifase nel Traforo del Sempione terminò con il passaggio all'ormai divenuto sistema monofase in corrente alternata. Contestualmente è iniziato l'esercizio elettrico in corrente alternata monofase sulla tratta Iselle–Domodossola.
Locomotive
Fb 3/5 361–363 (locomotive a noleggio)
Nel 1906 la BBC poté noleggiare dalla Rete Adriatica le locomotive RA 361–363 per il servizio nel Tunnel del Sempione. I tre veicoli avevano tre grandi ruote motrici accoppiate e un asse delle ruote mobili davanti e dietro. L'impostazione dei livelli di velocità fissi di 34 e 68 km/h è stato ottenuto collegando in cascata i due motori doppi con un albero rotore comune. Le locomotive 361 e 362 utilizzavano resistenze idriche per l'avviamento e la macchina n. 363 utilizzava resistenze metalliche. Le resistenze dell'acqua stesse erano raffreddate ad acqua, il che faceva sì che queste locomotive emettessero vapore ad alto calore. Inoltre, l'acqua doveva essere riempita regolarmente.
Per l'esercizio sulla linea del Sempione le staffe originali sono state sostituite con pantografi BBC migliorati. Le lettere «RA» davanti al numero della locomotiva furono rimosse, ma i numeri furono mantenuti perché non erano in conflitto con i numeri delle FFS. Quando furono disponibili abbastanza macchine proprie, nel maggio 1907 tornarono alla Veltlinbahn la 361 e la 362 e nell'ottobre 1907 la 363.
Fb 3/5 (poi Be 3/5) 364–365
La parte meccanica di questo fino al 1920 come Fb 3/5 e dal 1920 al 1921 come Be 3/5, le macchine provenivano dalla Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur (SLM). Corrispondeva in gran parte a quello delle tre locomotive a noleggio. I due motori di trazione erano montati nel telaio principale. I due motori azionavano l'asse motore centrale mobile lateralmente tramite un telaio a cupola triangolare, collegato ai due assi a cupola esterni con un'asta di accoppiamento. Le ruote motrici avevano un diametro di 1640 mm. Gli assi motori esterni sono stati combinati con l'asse mobile adiacente per formare un telaio sterzante.
Sul tetto della cabina si trovavano i due pantografi, i dispositivi di protezione contro i fulmini e un interruttore principale ad azionamento manuale. A differenza delle locomotive a noleggio RA 361-363, con i loro motori pesanti non esisteva più un collegamento in cascata, ma motori più leggeri con avvolgimenti statorici a poli scambiabili con numeri di poli 8 e 16, il che significava velocità fisse di 37 e 74 km/h consentiti. All'avvio, la corrente del rotore era limitata da resistori regolabili, costituiti da tessuto di reotan teso su un telaio di ferro. Fondamentali per la progettazione dei motori sono state le particolari condizioni di esercizio nel Tunnel del Sempione. In inverno le differenze di temperatura all'interno e all'esterno del tunnel arrivano fino a 60 gradi. Un trasformatore forniva 110 volt per azionare i compressori e l'illuminazione interna.
Sembra che le locomotive abbiano dato prova della loro validità e siano rimaste in servizio fino alla sospensione dell'esercizio trifase sul Sempione nel 1930.
Fb 4/4 (poi Be 4/4) 366–369
Le due locomotive Fb 4/4 366 e 367 consegnate dalla BBC e dalla SLM nel 1907 e 1908 rappresentavano un progresso tecnico rispetto alle macchine precedentemente consegnate per la corsa trifase Briga-Iselle. Le locomotive effettuarono 1700 CV (1250 kW) e al momento della consegna erano le locomotive elettriche più potenti della Svizzera. Quando l'esercizio trifase venne ampliato da Briga a Sion e aumentò il fabbisogno di locomotive, si decise di respingere un nuovo sviluppo e nel 1919 furono consegnati altri due esemplari del tipo collaudato, le macchine Fb 4/4 368 e 369.
Fb 4/6 (poi Ce 4/6) 371
La locomotiva Fb 4/6 371 , consegnata dalla BBC e dalla SLM nel 1914 , rappresentò un significativo progresso in termini di prestazioni rispetto alle macchine precedentemente consegnate per la corsa trifase Briga-Iselle. La locomotiva sviluppava 2720 PS (2000 kW) e al momento della consegna era la locomotiva elettrica più potente della Svizzera. Può essere considerata una locomotiva di prova per l'esercizio elettrico sulla ripida rampa Domodossola–Iselle, allora ancora prevista, ma realizzata solo successivamente e quindi con corrente alternata monofase ad alta tensione.
