A villamos: honnan kapja az áramot, és hogyan közlekedik

A villamos egy, a sínek fölé kifeszített vezetékből kapja az áramot, amelyet felsővezetéknek hívnak. A tetején áramszedő van, amely folyamatosan érinti a vezetéket. Az áram átfolyik a motorokon, majd a kerekeken keresztül a sínekbe jut, amelyek visszavezetik. Pozsonyban a vezetékben 600 voltos egyenfeszültség van.

A motorok a forgóvázakban, vagyis a kocsiszekrény alatti, kerekekkel ellátott keretekben vannak, és fogaskerék-áttételen át forgatják a tengelyeket. Az acélkerék kis ellenállással gördül az acélsínen, a sínek pedig egyben vezetik is a villamost, így nincs szüksége kormányra. Az első, állandó közforgalomban járó elektromos villamos 1881-től közlekedett Berlin mellett, előtte a városokban lovak húzták a kocsikat a síneken. Pozsonyban 1895 óta jár villamos.

Honnan kapja a villamos az áramot, és hogyan alakítja mozgássá

A felsővezeték a pálya fölé kifeszített, feszültség alatt álló vezeték. A villamos a tetején lévő áramszedővel érinti, és az áram a vezérlőberendezésen át jut a motorokba. A motorokból a kerekeken át a sínekbe megy tovább, azokon pedig vissza a vezetéket tápláló áramátalakítóba. Az áramkör így második vezeték nélkül zárul.

A legtöbb villamoshálózatban a pozitív pólus a vezetékben, a negatív a sínekben van. Az így bekötött hálózat kevésbé károsítja korrózióval a pálya mentén a földbe fektetett fémcsöveket. Pozsony is pontosan ezt a bekötést használja, 600 voltos egyenárammal.

Az áramszedő nem mindig volt ugyanolyan. Régi fényképeken és maketteken háromféle típust találsz:

• Rúdáramszedő. Hosszú rúd a tetőn, a végén görgővel vagy csúszófejjel. Egy rugó alulról nyomja a vezetékhez. Az amerikai hálózatokra volt jellemző.
• Líraáramszedő. Ív alakú keret, amely a felső szélével a vezetéknek támaszkodik. Walter Reichel, Werner von Siemens munkatársa tervezte 1889-ben, és a kontinentális Európában gyorsan elterjedt.
• Pantográf. Összecsukható, csuklós keret, a tetején széles csúszólemezzel. A vezetékről szinte sosem ugrik le, könnyen felemelhető és leengedhető, és ma a legtöbb villamoson ez van.

Az áram a vontatómotorokat hajtja, vagyis azokat a villanymotorokat, amelyek a járművet húzzák. Mindegyik motor általában egy tengelyt forgat fogaskerék-áttételen át, amely csökkenti a motor fordulatszámát és növeli a kerekekre jutó erőt. A régebbi villamosoknak nagyjából 600 voltos egyenáramú motorjaik voltak. Kis sebességnél nagy erőt adnak, ami éppen az induláskor jön jól. Az újabb járművek váltakozó áramú motorokkal működnek, amelyeknek az elektronika igazítja a felsővezeték áramát.

Miért jár sínen, és hogyan indul és fékez

A sínek két dolgot adnak a villamosnak: kis gördülési ellenállást és pontos vezetést. A fémkerék kis ellenállással gördül a fémsínen, könnyebben, mint a szekér kereke a kövezeten. Ez már a lóvasútnál azt jelentette, hogy a ló a síneken többet tudott húzni, mint az úton, és a menet egyenletesebb volt.

A villamost főleg a kerekek alakja tartja a sínen. A futófelületük enyhén kúpos, így a kerékpár, vagyis a közös tengelyen ülő két kerék, magától visszatér a vágány közepére. A nyomkarima, vagyis a kerék belső oldalán lévő kiemelkedő perem, csak akkor lép működésbe, ha ez nem elég, például éles ívben.

A városban a sínek a burkolattal egy szintben fekszenek, ezért vájatos sínt használnak. A sínfej mellett vájat van, amelyben a nyomkarima halad, így az autók és a gyalogosok is átkelhetnek a pályán. Alphonse Loubat francia feltaláló találta fel 1852-ben. A vájat megtelik kaviccsal és szennyeződéssel, ezért tisztítani kell, különben a villamos keményen jár, és a kerék és a sín is megsérülhet. Egy kerékpárosnál ez az a hely, ahol beakadhat a kereke.

A vezető a menetkapcsolóval irányítja az indulást és a fékezést. A régebbi villamosokon külön kar volt a menethez és külön a fékhez, az újabbakon egyetlen menetkapcsoló van biztonsági kapcsolóval, amely megállítja a villamost, ha a vezető elengedi. A fékezéshez a villamosnak több rendszere is van:

• Villamos fék. Fékezéskor a motorok generátorüzemre kapcsolnak, és a mozgást visszaalakítják árammá. Ez vagy visszakerül a vezetékbe, vagy hővé alakul az ellenállásokban. Így a súrlódó fékek kevésbé kopnak.
• Súrlódó fékek a kerekeken. Akkor is megállítják a villamost, ha a villamos fék meghibásodik.
• Sínfék. A forgóvázra közvetlenül a sín fölé felfüggesztett elektromágnesek a sínhez húzódnak, és súrlódással közvetlenül rajta fékeznek. Nem függ attól, mennyire tapadnak a kerekek a sínen, ezért nedves pályán is segít. Gyors- és vészfékezéskor használják.

Hogyan lett a lóvasútból elektromos villamos

Az elektromosság előtt az utcákon lovak húzták a kocsikat a síneken. Ilyen lóvasutat New Yorkban vezettek be 1832-ben, és innen terjedt el további amerikai és európai városokba. A lovak húzta kocsi több embert szállított, és egyenletesebben, mint az omnibusz, vagyis a sínek nélküli lovas busz.

A lovaknak azonban megvoltak a korlátaik. Egy ló naponta négy-öt órát dolgozott, ezért egy kocsihoz akár tíz lóra is szükség volt az istállóban. Etetni és gondozni kellett őket, és el kellett takarítani utánuk a trágyát.

Az első, állandó közforgalomra szánt elektromos villamost a Siemens & Halske cég indította el 1881. május 16-án Lichterfeldében, Berlin mellett. A vonal 2,4 kilométer hosszú volt, és a 180 voltos áramot maguk a sínek vezették, hasonlóan a mai modellvasutakhoz. Az átjárókban ezért emberek és lovak is áramütést kaptak. Felsővezetéket ez a vonal csak 1891-ben kapott.

A felülről történő áramellátás elterjedéséhez jelentősen hozzájárult Frank J. Sprague amerikai feltaláló, aki tökéletesítette a rúdáramszedőt. 1888-tól villamosai az egyesült államokbeli Richmondban jártak, még 10 százaléknál meredekebb emelkedőkön is. Az elektromosság ezután gyorsan felváltotta a lovakat, és az 1890-es években a lóvasutak az Egyesült Államokban és Európában is fokozatosan eltűnni kezdtek.

Pozsonyban az első utasokat szállító villamos 1895. augusztus 27-én indult el, amikor sok európai városban még lóvasút járt. Az 550 voltos áramot a mai Pribina utcai gőzerőmű termelte. A fővonal 3125 méter hosszú volt, 12 megállóval, és a menet 16 percig tartott. Az első napon 2468 utas utazott a villamossal.

Mit figyelj meg egy történelmi villamos makettjén

Egy történelmi villamos makettje ugyanazokat a részeket mutatja, mint a valódi jármű, csak leegyszerűsítve. Hogy ezek közül melyek vannak meg a makettedon, és mozognak-e közülük egyesek, azt az útmutatójából és a képeiből tudod meg. Nézegetés közben ezekre a pontokra figyelj:

• Áramszedő a tetőn. Az alakjáról megállapíthatod, milyen rendszer látta el árammal az eredetit: a hosszú rúd rúdáramszedő, az ív alakú keret líraáramszedő, az összecsukható csuklós keret pedig pantográf. Rúdáramszedőnél nézd meg, merre mutat a rúd. A valódi villamosnál a rudat a kocsi mögött vonszolták, nem előtte, különben könnyen leugrott a vezetékről. A végállomáson ezért a kétirányú kocsiknál az új menetirányba fordították.
• Forgóváz és tengelyek. Számold meg a tengelyeket a kocsi alatt. Az első elektromos villamosok kicsi, négykerekű, kéttengelyes kocsik voltak. Később nehezebb, nyolckerekű kocsik váltották fel őket, amelyek sokkal több embert szállítottak, és a kerekeik általában két elforduló forgóvázban voltak. A valódi villamoson a kerekek fixen ülnek a tengelyen, és a motor az egész tengelyt forgatja.
• Vezetőállás és peronok. Nézd meg, hogy a maketten az egyik végén van-e vezetőállás, vagy mindkettőn. A kétirányú villamos, amelyet mindkét végéről lehet vezetni, a végállomáson egyszerűen irányt vált, az egyirányú a végállomáson fordítóhurokban fordul meg. Pozsonyban mindkét fajta jár.
• Kerekek. Ha a makett kerekeinek kiemelkedő pereme van, az a nyomkarima. Hasonlítsd össze, a kerék melyik oldalán van: a valódi villamoson a belső oldalon, a sínek között.

Ha ezeket a részeket a saját maketteden szeretnéd megnézni, választhatod a Történelmi villamos Rolife TG505 vagy a Klasszikus városi villamos ROKR LK801 fa makettet. A ROKR LK801 makett a bolti leírás szerint a lisszaboni 28-as vonal villamosát mintázza, és rugós szerkezete van, amely előre lendíti. A bolt adatai szerint mindkét makett 14 éves kortól ajánlott.

Gyakori kérdések