Elnézését kérem, ez az oldal még nincs befejezve. Kérem, késõbb is látogasson el ide!

A Fogaskerekû Vasút kulisszáin innen és azokon túl

Bevezetés

A fogaskerekû vasutak különleges feladatokat látnak el a vasúti és a városi vasúti közlekedésben. Mint ismeretes a sín és a kerékpár között biztosítható erõátvitel a tapadás miatt erõsen korlátozott, ezért a 60-80‰-nél meredekebb vasúti pályákon fogaskerekû erõátvitelt alkalmaznak. Ismeretesek olyan hegyi vasúti vonalak, ahol vegyes – adhéziós és fogaskerekû – üzemet alkalmaznak a pálya lejtviszonyaitól függõen automatikus, vagy manuális üzemmódváltással. A fogaskerekû vasúti üzem jellemzõ mûszaki tulajdonságai az alábbiak szerint foglalhatók össze: A fõ probléma a fogaskerekû üzemnél a völgymeneti fékezés. A pálya meredekségétõl függõen lejtõirányban gravitációból adódó gyorsító erõk lépnek fel, ezek ellensúlyozására nagy biztonságú és nagy fékezõ teljesítményû berendezéseket építenek a jármûvekbe. A pálya magasabban lévõ pontja felé haladó jármûben a kiinduló, alacsonyabb ponton fekvõ állomáshoz lépest a szintkülönbséggel arányos helyzeti energia képzõdik. A felhalmozódott energia képzi völgymenetben a gazdaságos haladás lapját. Ezt az energiát folyamatosan el kell vonni a jármûtõl, hogy állandó sebességgel haladhasson. A völgyirányban történõ fékezéshez, megállításhoz természetesen a fékezõerõt oly mértékben kell megnövelni, hogy a mozgó jármûben felhalmozódott kinetikai energiát is elvonjuk. Amennyiben az energia elvonása súrlódó fékekkel történik, a közvetlen fékberendezésnek nagy hõterhelést kell elszenvednie, és maga a fékezés is bizonytalanná válik. Ezért a Fogaskerekû Vasúton súrlódó (mechanikus) fékezést csak a közvetlen megállításra, illetve a jármû rögzítésére használnak.

Jármûvek

A Budapesti Fogaskerekû Vasút jelenlegi jármûparkja hét SGP villamos motorvonatból (motor + vezérlõ pótkocsi), valamint egy fékállásos põrekocsiból és egy tornyos felsõvezeték-karbantartó kocsiból áll. Errõl bõvebben, konkrét adatokkal megtûzdelve a jármûállományi oldalon olvashat.

SGP gyártmányú fogaskerekû vasúti jármûvek jellemzõi, fontosabb adatai

A rendkívül nagy vonó- és fékezõerõknek a pályával közlésére az adhéziós kapcsolat már nem alkalmas. Ezért a pályára annak középvonalában teljes hosszában kapaszkodó fogaslécet szereltek fel. Ehhez kapcsolódik mereven a jármû kapaszkodó fogaskereke és itt valósul meg a vonó- és fékezõerõk átadása. Gazdaságossági okokból a jármûvek hajtott tengelyeinek számát csökkenteni kell, így a teljes erõátvitel egyszerre csupán néhány fog kapcsolódó pontjára koncentrálódik. A szükséges biztonság miatt a maximálisan fellépõ fogerõt a fogtörések és a forgóváz kidobása (a jármû kisiklása) elkerülésének érdekében már a hajtásrendszerben, a motorkocsin korlátozni kell. A korlátozást hegymenetben a vontatómotorok motoráramának szabályzásával érjük el. A jármûvek hegymenetben csak a megállás elõtt, illetve vészfékezés esetén fékeznek. A vonal meredeksége miatt általában a lassító fékezésre elegendõ a vontatómotorok teljesítményének csökkentése, illetve a vontatómotorok teljes lekapcsolása, a további, megállásig történõ fékezsét a gravitáció elvégzi helyettünk. Völgymenetben az állandó villamos fékezésbõl adódó fékezõerõ adja a fogak igénybevételét. A merev, fogaskerék-kapcsolat miatt igen kényes hajtásláncot védeni kell a villamos üzem esetleges hibáitól. A rövidzárlat, vagy a fékezõ ellenállások hibája a hajtómû blokkolásához vezethet, melynek egyenes következménye a fogtörés, és/vagy a forgóváz kivetõdése, a jármû kisiklása. E hibák ellen véd a hajtásláncba épített súrlódó tengelykapcsoló, amely nyomatékhatároló szerepet lát el. 
A fogaskerekû vasút alapvetõ biztonsági fékberendezése a megengedett völgymeneti sebesség túllépése esetén automatikusan mûködésbe lépõ centrifugál-fék, amely külsõ erõforrás igénybevétele nélkül azonnal vészfékezést kezdeményez és 50 méteren belül megállítja a vonatot. A tökéletes és feltétlen mûködés érdekében a szükséges fékezõerõt megfeszített rugók biztosítják, melyek fékezõ hatásukat súrlódó fékek közremûködésével fejtik ki. Természetesen a biztonsági fékberendezés fékhatását is úgy méretezik, hogy vészfékezés esetén se léphessen fel a megengedetnél nagyobb fékezõerõ. A biztonsági féket a jármûvezetõ is mûködtetheti rendkívüli jármûmegállítás céljából. Villamos rövidzár vagy visszatáplálás alkalmazásánál a fékezett vasúti jármû nem fékezhetõ megállásig, mert a villamos motorok alacsony fordulatszám esetén már nem biztosítanak megfelelõ fékezõ teljesítményt, ezért olyan, súrlódó elven mûködõ közvetlen mûködésû fékberendezést építettek be, amely lehetõvé teszi üzemszerûen a vonat kis sebességrõl megállásig történõ lefékezését, illetve álló helyzetben annak megbízható rögzítését. E fékberendezés alkalmas arra, hogy a villamosfék üzemzavara esetén egyszeri alkalommal akár a megengedett legnagyobb sebességrõl is egyszeri alkalommal megállítsa. A szabályzat értelmében e megállás után a jármû üzemképtelennek tekintendõ, a telephelyre csak a mûszaki szakszolgálat továbbíthatja. 
A fogaskerekû vasút szerelvényeit egy ember vezeti. Ezért beépítettek egy “holtember” elven mûködõ éberségi berendezést. Ez a jármûvezetõ rosszulléte esetén – ha felengedi az éberségi lábpedált – 5 másodperc idõkésleltetéssel vészfékezést kezdeményez. Az éberségi berendezés a menetkapcsoló “0” állásból történõ kimozdítása után lép mûködésbe.
A svájci elõírások értelmében hegymenetben tolt üzemet alkalmaznak, azaz a mozdony, illetve a motorkocsi mindig a szerelvény völgyoldali végén található. Európában Svájc a fogaskerekû vasutak õshazája, napjainkban is a legtöbb ott közlekedik, ezért világszerte a svájci szabványok, szabályok, irányelvek érvényesek valamennyi fogaskerekû vasútra.
A fogaskerekû vasút személyszállító szerelvényei egy motorkocsiból és egy, hozzákapcsolt vezérlõkocsiból állnak. Az említett svájci szabványok értelmében a motorkocsi mindig a völgyoldalon, a vezérlõkocsi pedig mindig a hegymeneti oldalon áll. A szerelvény összeállítása alább látható: A jármûvek négytengelyes, forgóvázas kivitelûek. A motorkocsi forgóvázaiban a völgyoldali tengely hajtott és fékezhetõ. A két forgóváz egyforma. A vezérlõkocsi forgóvázai eltérõek. A völgyoldali forgóváz völgyoldali tengelye üzemszerûen fékezhetõ mechanikus fékkel, természetesen ezen a tengelyen kapaszkodó fogaskerék is található. A hegyoldali tengely szabadonfutó. A hegyoldali forgóváz mindkét tengelye szabadonfutó. Ha a vezérlõkocsit lecsatoljuk, a fékezett forgóváz oldalán lévõ, forgattyúval kezelhetõ, két tengelyre ható tuskós féket kell kezelni. A forgóvázak felépítése az alábbi rajzokon tekinthetõ meg, kérem, kattintson a képekre (fényképeket a forgóvázakról a alább talál):

A forgóvázak      A fogaskerékhajtás miatt a forgóvázak lényegesen eltérnek a közúti villamosvasúti motorkocsik forgóvázától. Ezért a villamosvasúti pályán a fogaskerekû vasút jármûvei még belsõ, üzemi  szállításként sem közlekedhetnek. Hajtott forgóvázak A motorkocsinak két azonos kivitelû forgóváza van. Mindkét forgóváz 1-1 220 kW-os órás teljesítményû egyenáramú közvetlen kapcsolású villamosmotorral, fogaskerék áttétellel hajtott.  Kerékpárok A keréktárcsák közös tengelyen helyezkednek el. A tengelyvégeket görgõs csapágy tartja. A keréktárcsáról az abroncs leválását biztosító gyûrû akadályozza meg. A hajtott kerékpárok tengelyének közepén helyezkedik el a rugalmasan szerelt hajtó fogaskerék: 700 mm osztókör-átmérõvel, 22 foggal. A fogaskerekek fogai evolvens profilúak, a fogasléc fogbeosztásához alkalmazkodnak. A hajtó fogaskerék mellett egyik oldalon van az SGP típusú tengelyhajtómû, a fékdob, a másik oldalon pedig a biztonsági fékdob és a szabadonfutó, valamint az adhéziós kapcsoló. Hegymenetben a rugóerõtárolós fék zárt állapotban van a visszagurulás ellen állandóan védve a vonatot. A hajtott és a fékezett kerékpártengelyek hengergörgõs csapágyakon keresztül kapcsolódnak a keréktárcsákhoz. A szabadonfutó kerékpárok a vasútüzembõl ismert merevtengelyûek. Megtámasztás, rugózás Valamennyi kerékpár tengelycsapja görgõs csapágyazású. A csapágytokok Meggi gumirugókon keresztül a forgóváz keretre támaszkodnak. A forgóváz keret gyûrûs gumirugókon keresztül a kereszthimbán át a jármûszekrényhez kapcsolódik. Hajtásrendszer A vontatómotor a forgóváz keretre támaszkodik és SGP típusú kardántengellyel és egy nyomatékmódosító tengelykapcsolóval kapcsolódik a hajtómûhöz A fogaskerekes hajtómû a hajtott kerékpár tengelyéhez csatlakozik és a forgóvázra egy elfordulást akadályozó nyomatéktámmal támaszkodik. A hajtott tengelyhez a szabadonfutón át a kerekek hengergörgõs csapággyal kapcsolódnak, tehát a tengely körül üzemszerû állapotban szabadon elfordulhatnak (ld. szekér-kerék). Így kompenzálják az ívek által okozott csavaró igénybevételt és gátolják a kerekek mikro-csúszásának átadását a fogaskerékre. Tehát a hajtott tengely és a kerekek között nincs kapcsolat!
A fogasléc nélküli üzemi vágányon (a kocsiszín területén belül) a fogaskerék jelentéktelenné válik, és a szabadonfutó szerkezet körmös tengelykapcsolói segítségével össze lehet kapcsolni a kerekeket a kerékpár tengelyével. Ezért az üzemi terület bejáratánál az adhéziós üzemmód bekapcsolására tábla figyelmeztet. A forgóvázakon helyezték el még a rugóerõtárolós fék mûködtetõ berendezését, és a közvetlen mûködésû légfék fékhengerét a szükséges fékrudazatokkal együtt.  A vezérlõkocsi forgóvázai A vezérlõkocsi hajtás nélküli fékezett forgóváza a kocsi völgyoldali forgóváza. Kialakítása hasonló a hajtott forgóvázakéhoz, de a kapaszkodó (völgyoldali) tengelyen nincs hajtómû és a forgóvázban nincs vontatómotor. Szerkezeti felépítését a fenti ábra szemlélteti. A fékezett tengelyhez kapcsolt fékberendezés megegyezik a hajtott forgóvázakénál ismertetett fékberendezésekkel. A kapaszkodó tengely is rendelkezik szabadonfutó szerkezettel, de adhéziós átkapcsolóval nem. Emiatt a mechanikus rögzítõfékkel a szabadonfutó tengelyt fékezzük. A szabadonfutó forgóvázban a vezérlõkocsi hegyoldalában két futó kerékpár található. A forgóváz tengelyei semmilyen módon sem fékezettek. 

Vonó- és ütközõkészülékek A fogaskerekû vasút motorkocsiját és vezérlõkocsiját félautomatikus mûködésû BSI gyártmányú kapcsolókészülékkel kapcsolják össze. Az összekapcsolás önmûködõen jön létre, szétkapcsolásnál viszont a kioldókart meg kell emelni, így a mechanikus erõátvivõ kapcsoló köröm visszahúzható, létrejön a szétkapcsolás. A kapcsolókészülék vonórúdja rugalmasan van bekötve az alváz kereszttartójához. A kapcsolókészülék a vonó és ütközõerõkön kívül lehetõséget biztosít a villamos és levegõs csatlakozások átvitelére is. Az 1500 V-os fûtésvezeték számára külön fûtéscsatlakozót szereltek fel. 
A motor- és vezérlõkocsi homlokfalán a BSI kapcsolókészülék helyett csak vonóágyazás van. Üzemszerûen két szerelvény nem csatolható, a vonóágyazást csak különleges esetekben, pl. mûszaki mentések alkalmával veszik igénybe. Ekkor a két egymással szemben álló kocsi vonóágyazásába merev vonórudat rögzítenek.  Fékezés, fékberendezés Már korábban is esett szó a fogaskerekû vasúti jármûvek fékezésének létfontosságáról. Most bõvebben taglalva: A fogaskerekû vasút szerelvényeit elsõsorban völgymenetben kell fékezni. Ez üzemszerûen villamos fékkel történik, de megállás elõtt a mechanikus féket is igénybe kell venni. A biztonságos üzemhez rugóerõtárolós féket is használnak. A közvetlen mûködésû légfékberendezés fékdobja a hajtott, illetve a fékezett tengelyre van sajtolva, így közvetlen kapcsolatban áll a kapaszkodó fogaskerékkel. A mûanyag betétes fékpofákat fékrudazatok és egy függõleges emeltyû közvetítésével a fékhenger dugattyúereje szorítja a fékdob felületére. A fékezõerõ nagysága arányos a dugattyú mögötti tér nyomásával. A fékhenger nyomását a jármûvezetõ szabályozza a vezetõfülkében lévõ vezetõi fékezõszeleppel. A közvetlen mûködésû légfék vázlata az ábrákon tekinthetõ meg. A vezérelhetõ legnagyobb fékhenger nyomás 3,4 bar, amely értéket egy gyors nyomásszabályzó szelep állítja be a fõlégvezetékben uralkodó 4,2 bar légnyomás csökkentésével. A jármûveken terhelés-érzékelõ nincs, így a jármûvezetõnek kell beállítani a mindenkori terhelés és lejtviszonyok függvényében a fékhenger nyomását, illetve a kapcsolómû fokozatát. Völgymenetben, féküzemben a fékhengernyomás korlátozás nélkül 0 és 3,4 bar között szabadon változtatható, hegymenetben viszont egy nyomáskör gondoskodik arról, egyszerre ne lehessen menetfokozatot kapcsolni és a féket mûködtetni. A rugóerõtárolós fék vázlata az alábbi ábrán tekinthetõ meg. A fékberendezés dobfékje egy szabadonfutó berendezésen keresztül kapcsolódik a fékezett tengelyhez. A rugóerõtárolós fék fékhengerében lévõ rugók rudazaton és emeltyûkön keresztül a fékpofákat rászorítják a fékdobra, így alaphelyzetben a dobfék fékezett. Hegymeneti üzemmódban azonban a fékdobhoz képest a tengely ellenkezõ irányban elfordulhat, így a szerelvény mozgása hegymenetben biztosított és a rendszer ilyetén üzeme kizárja hegymenetben a visszacsúszást. Völgymenetben egy mikrokapcsoló érzékeli, hogy a rugóerõtárolós fék be van-e kapcsolva. Ha igen, nem ad gerjesztést a villamos motorokra. Völgyirányú üzemben indulás elõtt a rugóerõtárolós féket fel kell oldani (a mikrokapcsoló máskülönben meggátolja a vonat indítását). A rugóerõtárolós fék oldása megszûnik (a fék befékezi a vonatot) ha a szerelvény völgymenetben túllépi a 28 km/h engedélyezett sebességet, vagy az éberségi berendezés hangjelzésére 5 másodpercen belül nem reagál a jármûvezetõ, vagy meghúzza a vészfék-kart. Vonatszakadás esetén a rugóerõtárolós fék úgy mûködik, mint a nagyvasútról ismert önmûködõ fékrendszer, azaz a jármû befékezõdik.  További pneumatikus berendezések
Légsûrítõ (kompresszor) és tartozékai A sûrített levegõt egy villamos motorral hajtott légsûrítõ állítja elõ. A túlnyomás megakadályozására egy 9 bar nyomáson mûködésbe lépõ biztonsági szelepet építettek be. A 300 literes légtartály és a légsûrítõ között visszacsapó szelep, olajleválasztó és légnedvesség-szûrõ található. A légsûrítõt hajtó villamos motor be- és kikapcsolását a 6,5 bar és 8 bar légnyomásnál mûködõ nyomásszabályzó (nyomásõr) vezérli. A légsürítõ tartozékai:
– A fõlégtartály, melyben 6,5-8 bar nyomás uralkodik.  A fõlégtartály vezetékérõl táplálkoznak az alábbi segédüzemi berendezések: – Az ajtómûködtetõ 2,8 bar nyomásra beállított gyors nyomásszabályzója
– Az irányváltó, a menetfék kapcsoló és a szakaszoló mûködtetõ szelepei
– A fékvezérlõ szelepek
– A rugóerõtárolós fék fékezõ szelepe (SIFA-szelep)
– A SIFA-szelephez csatlakozó visszacsapó szelep
– Ablaktörlõ pneumatikus motorok A vezetõi fékezõ szelepek  A közvetlen mûködésû légfék és a rugóerõtárolós fék a vezetõfülkében elhelyezett vezetõi fékezõ szelepekkel szabályozható, a jármû haladása finomítható.  Ajtómûködtetõ szelep A fogaskerekû vasút jármûveinek ajtómozgatása léghengerekkel történik. A kettõs mûködésû léghenger táplálását, illetve lefúvatását EP-szelepek vezérlik. A kettõs mûködésû szelepek elõtt ajtónként egy-egy ajtóleválasztó szelep található, amelynek segítségével az ajtómûködtetõ szelep légteleníthetõ, és a lengõajtó kézi erõvel nyitható. Ez a leválasztó szelep vésznyitóként funkcionál, csak vészhelyzet esetén használható. 

A pálya
A forgalom lebonyolítása
Jármûfenntartás
Energia ellátás

Forrás, felhasznált irodalom

– Oktatókönyv a Fogaskerekû Vasút jármûvezetõi részére,
Budapesti Dokumentációs Vállalat 1988
 – Hajtó Bálint: Közlekedés-technika házi feladat: A fogaskerekû vasút jármûszerkezete Széchenyi István Fõiskola, házi dolgozat, 2000. 
Szabadon letölthetõ: WinWord 97 doc formátumban (1,07 MB)