WSTĘP

Historyczne, współczesne i perspektywiczne

znaczenie kolei jako środka transportu lądowego

Jako historyczny początek światowego kolejnictwa powszechnie przyjęto dzień 10 października 1829 roku, w którym dokonano prezentacji parowozu „Rakieta”, zbudowanego przez Georga Stephensona (1781-1848) dla linii Liverpool - Manchester.

Po tym wiekopomnym wydarzeniu, na pojawienie się pierwszej lokomotywy elektrycznej świat czekał aż pięćdziesiąt lat. W roku 1879, na wystawie w Berlinie, zaprezentował ją Werner von Siemens. Lokomotywa ta, wyposażona w trójfazowy silnik z wirnikiem pierścieniowym o mocy zaledwie ok. 3 kW, prowadziła mały pociąg.

Po dalszych dwunastu latach, 31 maja 1891 roku, także w Niemczech, Gottlieb Daimler (1834-1900), zaprezentował pierwszą w świecie lokomotywę spalinową.

Współcześnie, ponad 80% europejskiej pracy przewozowej w kolejnictwie, wyrażonej w brutto - tono - kilometrach [br.t.km], realizuje się za pomocą trakcji elektrycznej. Procent ten nieustannie rośnie. W miarę upływu czasu dokonuje się dywersyfikacja zastosowań trakcyjnych: na drogach bitych - trakcja spalinowa; na drogach żelaznych - elektryczna.

Perspektywiczne znaczenie kolei jako środka transportu lądowego określają takie czynniki jak:

• zużycie jednostkowe energii [kWh/br.t.km],

• przewozowa zajętość terenu przez szlak komunikacyjny [ha/netto.t.km],

• koszt jednostkowy przemieszczania ładunku użytecznego [∈/net.t.km],

• bezwzględna zajętość terenu przez szlak komunikacyjny [ha],

• wysoka prędkość przewozu (krótki czas podróżowania),

• bezpieczeństwo i komfort podróżowania (przewozów),

• warunki pracy załogi (drużyn).

POJAZDY - DEFINICJE ELEMENTARNE

POJAZD

Transportowa, lądowa jednostka ładunkowa wyposażona w koła (wagon, samochód, przyczepa, naczepa, ciągnik, lokomotywa...);

ŁADUNEK

Towar lub pasażer(owie) - pojazdy towarowe i pasażerskie;

POJAZD TRAKCYJNY

Pojazd wyposażony we własny układ napędowy (samochód, ciągnik, motocykl, lokomotywa, wagon trakcyjny);

TRAKCJA

Dział techniki zajmujący się przemieszczaniem ładunków (łac. tractus -ciąg) [Trakcja: mięśniowa, linowa, zębata, adhezyjna, indukcyjna, odrzutowa...];

NADWOZIE

Kompletne naczynie ładunkowe pojazdu z jego urządzeniami wewnętrznymi;

PODWOZIE

Kompletny układ biegowy pojazdu wraz z ramą, usprężynowaniem i prowadnikami osi;

SILNIK

Źródło energii mechanicznej przetwarzanej z innego rodzaju energii (silniki spalinowe, elektryczne, parowe, hydrauliczne);

UKŁAD NAPĘDOWY POJAZDU

Źródło energii mechanicznej wraz z przekładnią i elementami transmisji momentu na koła pojazdu trakcyjnego;

PRZEKŁADNIA

Urządzenie (mechaniczne lub mieszane) służące skokowemu lub ciągłemu przetwarzaniu mechanicznych parametrów napędu na jego wejściu, na parametry mechaniczne o innych wartościach na jego wyjściu. (P. mechaniczne, hydromechaniczne, elektromechaniczne, pneumomechaniczne);

POJAZD JEDNOCZŁONOWY

Pojazd z jednym sztywnym nadwoziem (trakcyjny lub doczepny);

POJAZD DWUCZŁONOWY I WIELOCZŁONOWY

Pojazd z dwoma nadwoziami przegubowo połączonymi na cały okres eksploatacji transportowej (autobus przegubowy, lokomotywa dwuczłonowa, ciągnik z naczepą typu "TIR", kolejowy wieloczłonowy zespół trakcyjny);

POCIĄG

Zespół eksploatacyjnie rozłącznych pojazdów trakcyjnych i doczepnych zestawiony dla pojedynczego lub seryjnego zadania przewozowego.

KLASYFIKACJA POJAZDÓW LĄDOWYCH

CHARAKTERYSTYKA POJAZDÓW ZE WZGLĘDU NA BUDOWĘ

RODZAJE PRZETWORNIKÓW ENERGII STOSOWANYCH W POJAZDACH

RODZAJE SILNIKÓW TRAKCYJNYCH STOSOWANYCH W POJAZDACH

PRZEDMIOT TEORII RUCHU POJAZDÓW

Teoria ruchu pojazdów stanowi przedmiot dotyczący modelowego odwzorowania (za pomocą opisu matematycznego) całokształtu zagadnień trakcyjnych związanych z przemieszczaniem się pojazdu w jego ruchu podstawowym. W transporcie drogowym trajektorie marszrut pojazdów w ich ruchu podstawowym na lądzie określają szlaki dróg kołowych, w transporcie kolejowym - sieć torów kolejowych. W teorii ruchu pojazdów pojęcie „tor” występuje w zrozumieniu zaplanowanej trajektorii ruchu obiektu.

Pod pojęciem trakcji należy rozumieć dział techniki dotyczący zastosowań napędu do celów przewozowych (łac. tractio - ciągnięcie; tractus - ciąg; trahere - ciągnąć).

Ruchem podstawowym pojazdu nazywamy jego ruch zgodny z kierunkiem zaplanowanej trajektorii marszruty (toru) bez uwzględniania pionowych, poprzecznych i podłużnych zaburzeń ruchu (drgań) poszczególnych pojazdów (pociągu drogowego lub kolejowego - szynowego). W opisie podstawowego ruchu pojazdu wzdłuż trajektorii jego marszruty przewozowej uwzględnienia się profil pionowy i poprzeczny tej trajektorii (wzniesienia i łuki oraz rozjazdy manewrowe) określony przez istniejącą infrastrukturę drogową lecz nie uwzględnia się drgań pionowych, poprzecznych i podłużnych pojazdu jako całości lub jego elementów składowych, będących zdarzeniem losowym.

Teoria ruchu ma szerokie zastosowania zarówno w projektowaniu pojazdów (wyznaczanie obciążeń trakcyjnych przy projektowaniu elementów pojazdów) jak i w projektowaniu ruchu (programowanie marszrut i budowanie rozkładów jazdy).

Całokształt zagadnień stosowanych wchodzących w zakres przedmiotu Teoria Ruchu Pojazdów obejmuje m. in. współpracę koła z nawierzchnią, siły prowadzące pojazd, wywiązywanie oraz charakterystyki trakcyjnych przyczepności, opory ruchu pojazdów, procesy rozruchu i hamowania pojazdów, trakcyjne siły podłużne pomiędzy pojazdami w pociągu, ogólne zasady sterowania pojazdu trakcyjnego w fazach napędu i hamowania, ogólne zasady badań trakcyjnych oraz zasady wyznaczania zużycia energii na cele trakcyjne.

Elektryczna lokomotywa dwuczłonowa

Wagon kontenerowy prowadzony jednoczłonową lokomotywą elektryczną.

Bimodalna jednostka ładunkowa (naczepa), w uformowaniu drogowym,

wraz z ciągnikiem.

Jednostka ładunkowa bimodalna w uformowaniu kolejowym,

prowadzona jednoczłonową lokomotywą elektryczną.

1

9

POJAZDY TRAKCYJNE

PODUSZKOWE

KOŁOWE

PODUSZKA POWIETRZNA

PODUSZKA MAGNETYCZNA

UNOSZENIE ELEKTRODYNAMICZNE

UNOSZENIE MAGNETYCZNE

UNOSZENIE ELEKTROMAGNETYCZNE

DROGOWE

SZYNOWE

NIEKONWENCJONALNE

AUTONOMICZNE

ŻYROSKOPOWE

AKUMULATOROWE

SPALINOWE

TROLEJBUSY

SIECIOWE

SIECIOWE

AUTONOMICZNE

LOKOMOTYWY

WAGONY SILNIKOWE

TRAMWAJE

METRO

ZESP. TRAKC.

LOKOMOTYWY

WAGONY SILNIKOWE

ZESP. TRAKC.

ŹRÓDŁA MOCY - SILNIKI TRAKCYJNE

PODZIAŁ ZE WZGLĘDU NA CZYNNIK ROBOCZY

- ELEKTRYCZNE

- - na prąd stały

- - na prąd przemienny

♦LOKOMOTYWA SPALINOWA

Z PRZEKŁADNIĄ ELEKTRYCZNĄ

♦LOKOMOTYWA ELEKTRYCZNA

- Silnik spalinowy

- Hydrokinetyczny(e) przetwornik(i) momentu i prędkości

- Przekładnia mechaniczna + ew. nawrotnik

- Układ transmisji momentu trakcyjnego na koła

• Silnik spalinowy

• Prądnica główna (generator)

• Układ sterowania elektrycznego

• Trakcyjne silniki elektryczne

• Mechaniczny układ transmisji momentu

- Układ sterowania elektrycznego

(przetworniki i przekształtniki)

- Silniki elektryczne DC lub AC

- Przekładnia mechaniczna

- Układ transmisji momentu

trakcyjnego na koła

♦LOKOMOTYWA SPALINOWA

Z PRZEKŁADNIĄ HYDROKINETYCZNĄ,

♦CIĄGNIK DROGOWY, ♦SAMOCHÓD

- Silnik spalinowy

- Przekładnia o skokowo

zmiennym przełożeniu

- Układ transmisji momentu

napędowego na koła

♦LOKOMOTYWA SPALINOWA

Z PRZEKŁADNIĄ MECHANICZNĄ,

♦CIĄGNIK DROGOWY, ♦SAMOCHÓD

ELEMENTY NAPĘDU GŁÓWNEGO POJAZDÓW

- SPALINOWE

- - ol. nap. + powietrze

- - gaz + powietrze

- PAROWE

- - para

- - sprężone powietrze

- WENTYLATORY

- - promieniowe

- - poosiowe

- POMPY I SPRĘŻARKI

- - tłokowe

- - śrubowe

- - wirnikowe

- GENERATORY

- - prądu stałego

- - prądu przemiennego

- SILNIKI:

- - parowe

- - spalinowe

- - elektryczne

- - hydrauliczne

PRZETWORNIKI ENERGII

W POJAZDACH

POJAZDY

Podział ze względu na budowę

- Z NAP. INDYWIDUALNYM KÓŁ

- Z NAPĘDEM GRUPOWYM KÓŁ

- DWUOSIOWE

- WIELOOSIOWE

- RAMOWE (kol. ostojnicowe)

- WÓZKOWE

- JEDNOCZŁONOWE

- WIELOCZŁONOWE

---