5. POJAZDY TRAKCYJNE
 
Klasyfikacja pojazdów

Pojazdem trakcyjnym jest pojazd wytwarzający siłę pociągową za
pomocą jednego lub wielu silników. Większość pojazdów
trakcyjnych stanowią pojazdy kołowe.

W kołowych pojazdach trakcyjnych niekoniecznie wszystkie koła
muszą być kołami napędnymi. Koła nie napędzane nazywają się
kołami tocznymi. Nowoczesne lokomotywy i wagony silnikowe
mają jednak zwykle wszystkie koła napędzane w celu
maksymalnego wykorzystania ich masy.

Początkowo w kolejnictwie istniała wielka rozmaitość typów
lokomotyw, często zaopatrzonych w osie lub wózki toczne, które
miały zwiększać stateczność ich biegu. Liczbę osi tocznych
przyjęto oznaczać cyframi, a liczbę sprzężonych mechanicznie osi
napędnych kolejnymi dużymi literami. Jeśli osie mają napęd
indywidualny, to przy literze oznaczającej liczbę osi dodaje się
małą cyfrę 0, a jeśli są umieszczone w ramie wózka, a nie w
ramie pudła lokomotywy – przecinek.

Na przykład:

1D1 to lokomotywa, która ma po jednej osi tocznej z każdej
strony oraz 4 zestawy kołowe osadzone w pudle i napędzane
wspólnie.

C

’

0

C

’

0

to lokomotywa na dwóch wózkach i trzech osiach

napędzanych oddzielnie.

Współcześnie budowane lokomotywy nie mają na ogół osi
tocznych, a na PKP są eksploatowane wyłącznie lokomotywy
typu B

’

0

B

’

0

oraz C

’

0

C

’

0

. Ponieważ praktycznie nie buduje się

obecnie lokomotyw bezwózkowych, dlatego dla wygody
pomija się przecinki oznaczające osadzenie zestawów
kołowych w wózkach, a nie w ramie pudła. Oznacza się więc
lokomotywę 4-osiową (4-silnikową) B

0

B

0

, a lokomotywę 6-

osiową (6-silnikową) C

0

C

0

.

Przedsiębiorstwa

kolejowe

oznaczają

lokomotywy

symbolami określającymi ich serię, typ i przeznaczenie.

Na PKP przyjęto oznaczenia literowo-cyfrowe. Litery
oznaczają rodzaj lokomotywy, a cyfry – jej serię. Oprócz
tego jest podawany kolejny numer lokomotywy danej serii.

Stosowane są następujące dwuliterowe oznaczenia
lokomotyw:

pierwsza litera:

E – elektryczna,

S – spalinowa,

T – towarowa,

druga litera:

P – pasażerska,

U – uniwersalna,

M – manewrowa.

 

Podstawowe parametry popularnych lokomotyw

 

seria

EU07

ET21

ET41

układ osi

B

0

B

0

C

0

C

0

B

0

B

0

+ B

0

B

0

masa [t]

82

114

167

prędkość max.[km/h] 125

100

125

moc godzinna [kW] 2080

2400

4160

moc ciągła [kW]

2000

1860

4000

siła pociąg. max. [kN]

180

230

650

min. stopień wzbudz. 22%

50%

22%

B

0

B

0

+ B

0

B

0

to dwie połączone przegubowo na stałe

lokomotywy
2 – wózkowe 4 – osiowe.

 

Współczesne lokomotywy mają konstrukcję wózkową, to
znaczy składają się z nadwozia, spoczywającego (w
zdecydowanej większości) na dwóch wózkach. Nadwozie
lokomotywy składa się z pudła i ostoi zespawanych w jedną
całość. Ostoja pudła stanowi ramę składającą się z belek
podłużnych i poprzecznych. Nadwozie musi pomieścić całe
wyposażenie lokomotywy, z wyjątkiem silników trakcyjnych,
osadzonych w ramie wózka.

Zespołem trakcyjnym nazywa się skład określonej liczby
wagonów połączonych na stałe, których część lub wszystkie
są wyposażone w silniki trakcyjne. Zespoły trakcyjne
stosowane są wyłącznie w ruchu pasażerskim podmiejskim
lub regionalnym. Pudło wagonu zespołu musi być
dostosowane do przewozu pasażerów i w związku z tym
możliwie

cała

aparatura

elektryczna

powinna

być

rozmieszczona pod pudłem i na dachu.

Tramwaj to obecnie, również jak zespół trakcyjny, zestaw
składający się z dwóch lub trzech wagonów sterowanych
wspólnie z wagonu czołowego lub wagony dwu- lub nawet
trzyczłonowe zwane tramwajami przegubowymi.

Rozmieszczenie aparatury elektrycznej pod pudłem wagonu
silnikowego zespołu trakcyjnego

1 – silniki trakcyjne, 2 – przetwornica, 3 – skrzynie
wyłącznika szybkiego, 4 – skrzynia aparatury wn, 5 –
oporniki rozruchowe, 6 – sprężarka, 7 – boczniki
indukcyjne, 8 – oporniki bocznikowania, 9 – prądnica
oświetleniowa, 10 – wentylator.

Obwody elektryczne

Obwody elektryczne pojazdu trakcyjnego prądu stałego dzieli

się na :

•

obwód główny zawierający silniki trakcyjne, zasilany z
sieci trakcyjnej;

•

obwód sterowania zasilany z niskiego napięcia,
wytwarzanego w przetwornicy, jest to na ogół napięcie
stałe 110 V;

•

obwód pomocniczy (maszyn pomocniczych) zasilany z
sieci i trakcyjnej i niskiego napięcia.

W systemach prądu przemiennego występują dwa lub trzy

obwody główne: obwód pierwotny zasilany napięciem
sieci,
obwód wtórny zasilany napięciem uzwojenia wtórnego
transformatora,
obwód zasilania silników trakcyjnych (główny).

Rozmieszczenie silników trakcyjnych i oporników
rozruchowych przy mostkowym układzie przełączania
silników.

Obwód główny lokomotywy EU07

Do aparatury wysokiego napięcia należą:

-

pantograf;

-

wyłącznik szybki;

-

odłączniki: pantografu, główny, silników
trakcyjnych;

-

styczniki;

-

nawrotnik;

-

zabezpieczenia – przekaźniki: nadmiarowo-
prądowy, zanikowo-prądowy, różnicowy,
zanikowo-napięciowy, sygnalizacji poślizgu (tzw.
przeciwpoślizgowy);

-

oporniki rozruchowe, osłabienia pola, bocznik
indukcyjny;

-

silniki trakcyjne;

-

przekaźnik samoczynnego rozruchu;

-

zabezpieczenie odgromowe: iskiernik,
odgromnik;

-

mierniki elektryczne

Do maszyn pomocniczych zalicza się:

•

przetwornicę – silnik zasilany z obwodu wn za wyłącznikiem
szybkim napędza prądnicę prądu stałego generującą
napięcie 110 V. Przetwornica wyposażona jest w obwody
(uzwojenia wzbudzenia obu maszyn) dające stabilizację
obrotów i napięcia (110 V±5%) przy wahaniach napięcia
sieci i obciążenia prądnicy. Silnik przetwornicy napędza
również wentylatory silników trakcyjnych.

•

silniki sprężarek – zasilane z nn,

•

silniki wentylatorów – zasilane spadkiem napięcia na
ostatnim segmencie oporów rozruchowych.

Do obwodów pomocniczych zalicza się obwody ogrzewania i

oświetlenia.

Obwody rozrządu (sterowania), zasilane z napięcia 110 V, to

zespół urządzeń służących do sterowania silnikami
trakcyjnymi - załączania ich do pracy, wyłączania, regulacji
prędkości obrotowej, zmiany kierunku wirowania itd.

Pojazdy kolei magnetycznej Maglev

Istnieją obecnie dwa rozwiązania kolei unoszonej
magnetycznie: japoński i niemiecki. Zachowując tę samą
zasadę działania i napęd w postaci silnika liniowego, oba
rozwiązania różnią się.
Japończycy skupili się na rozwiązaniu z magnesami
nadprzewodzącymi, niemiecki system, zwany Transrapidem,
używa konwencjonalnych elektromagnesów działających w
zwykłej temperaturze.
Te dwa rozwiązania określa się również:
elektrodynamiczna

technika

podwieszenia

(rozwiązanie

japońskie) i elektromagnetyczna technika podwieszenia
(rozwiązanie niemieckie).
Konsekwencjami przyjętych koncepcji są różne wzajemne
usytuowanie toru i pojazdu oraz wielkość szczeliny między
drogą jezdną a pojazdem. Japoński pociąg porusza się w
rynnie o kształcie litery U i uzwojenia torowe, wypychające
pociąg, znajdują się w ścianach bocznych torowiska. Dzięki
temu szczeliny między ścianami a pociągiem są znaczne i
wynoszą 8 – 10 cm. Niemiecki pociąg obejmuje szynę
prowadzącą o kształcie litery T z obu stron, a uzwojenia
torowe, przyciągające pociąg, umieszczone są pod drogą
jezdną. Dzięki przyciąganiu pociąg unosi się nad torowiskiem,
ale szczelina jest mała 8 – 10 mm.

Obwody napędu i lewitacji w japońskim systemie maglev

A , B – system napędu (elementy czerwone):
pierścienie magnesów nadprzewodzących w podwoziu
wagonu (A),
aluminiowe pierścienie w ścianie rynny (B).
C – system lewitacji (niebieski) unosi i stabilizuje bocznie
pojazd w czasie

ruchu.

Schemat usytuowania magnesów unoszących i

kierujących

w systemie Transrapid

Japoński Maglev

Niemiecki Maglev Transrapid

Pociąg Maglev Transrapid