podstawy_techniki_wagonowej.pdf

Podstawy techniki wagonowej

dla kandydatów na stanowiska zwi ą zane z eksploatacj ą i obsług ą wagonów

osobowych

Opracował:

Marek Bie ń ko

Kontroler ds. wagonowych

Warszawa2008

Podstawy techniki wagonowej – M. Bie ń ko Warszawa 2008

Rozdział I

Pojazdy trakcyjne- wybrane zagadnienia.

Trakcja ( łac. tractio - ci ą gni ę cie ) – dział techniki zajmujący się napędem.

Głównym celem transportu kolejowego jest przemieszczanie osób i towarów za

pomocą wagonów, zestawionych w pociągi pasaŜerskie lub towarowe. Wagony są

wprawiane w ruch po torze kolejowym. Temu ruchowi przeciwdziałają opory ruchu (tarcia,

powietrza, wzniesienia, łuków i bezwładności), pokonywane przez siłę pociągową pojazdu

trakcyjnego.

Kolejowy pojazd trakcyjny jest to mechaniczny pojazd szynowy, wytwarzający siłę

pociągową i przeznaczony do ciągnięcia lub popychania wagonów albo do

bezpośredniego przewozu pasaŜerów i ładunków. Pojazdy trakcyjne dzielimy na:

lokomotywy, wagony silnikowe i zespoły trakcyjne.

Lokomotywy przeznaczone są wyłącznie do ciągnięcia lub popychania wagonów bądź

innych pojazdów szynowych.

Wagony silnikowe są przystosowane do ciągnięcia jednego lub kilku wagonów osobowych

(doczepnych), ale jednocześnie mają pomieszczenia do przewozu pasaŜerów lub

(rzadziej) ładunków.

Zespół trakcyjny składa się z wagonów silnikowych, doczepnych i sterowniczych

(rozrządczych). Wagony zespołu trakcyjnego są połączone ze sobą na stałe i mogą być

rozłączane tylko wyjątkowo (np. podczas napraw). Zespoły trakcyjne są przeznaczone do

przewozu pasaŜerów i ładunków. W miarę potrzeby zespoły trakcyjne mogą być łączone

w większe składy pociągów pasaŜerskich.

W zaleŜności od przeznaczenia eksploatacyjnego pojazdy trakcyjne dzieli się na:

pasaŜerskie (lokomotywy, wagony silnikowe, zespoły trakcyjne), przystosowane do

ciągnięcia pociągów pasaŜerskich;

towarowe (lokomotywy), przystosowane do ciągnięcia pociągów towarowych;

uniwersalne (lokomotywy), przystosowane do ciągnięcia pociągów pasaŜerskich

i towarowych;

manewrowe (lokomotywy), przeznaczone do ciągnięcia lub popychania wagonów po

torach stacyjnych i bocznicach;

przemysłowe (lokomotywy), przeznaczone w zasadzie do ruchu po torach zakładów

przemysłowych;

specjalne (wagony silnikowe), przystosowane do ściśle określonych zadań, na

przykład wagony montaŜowe, wagony do utrzymania sieci trakcyjnej, wagony

inspekcyjne.

Źródłem siły pociągowej pojazdu trakcyjnego jest energia dostarczona do pojazdu

i zamieniana w energię mechaniczną. W zaleŜności od rodzaju urządzeń i sposobu

przemiany energii rozróŜnia się trakcję parową, elektryczną i spalinową a w związku z tym

odpowiednio rozróŜnia się pojazdy trakcyjne parowe, elektryczne i spalinowe.

W trakcji parowej obecnie uŜywa się tylko lokomotyw ( przewaŜnie juŜ tylko

w charakterze tzw. pomników historii ), zwanych równieŜ parowozami. Eksploatowane

dawniej wagony silnikowe z napędem parowym nie są juŜ eksploatowane.

W trakcji spalinowej są stosowane lokomotywy, wagony silnikowe i zespoły trakcyjne.

ZaleŜnie od sposobu przenoszenia mocy z silnika spalinowego na koła napędne pojazdu

rozróŜnia się pojazdy spalinowe z przekładnią mechaniczną, hydrauliczną lub elektryczną.

W trakcji elektrycznej stosuje się lokomotywy, zespoły trakcyjne oraz wagony

silnikowe. ZaleŜnie od systemu zasilania rozróŜnia się pojazdy elektryczne prądu stałego

Podstawy techniki wagonowej – M. Bie ń ko Warszawa 2008

o napięciu od 500V do 3000V, prądu przemiennego jednofazowego o obniŜonej

częstotliwości (16 2/3 Hz lub 25 Hz)

i napięciu 15 000V oraz pojazdy prądu przemiennego jednofazowego o częstotliwości

przemysłowej (50 Hz) i napięciu 25 000 V. Na PKP jest stosowany system prądu stałego

o napięciu 3000 V (wyjątek kolejka WKD, gdzie napięcie wynosi 800V prądu stałego).

Parowe pojazdy trakcyjne

Najstarszym rodzajem trakcji jest trakcja parowa. Po drugiej wojnie światowej

wszystkie zarządy kolejowe ograniczyły a następnie całkowicie wstrzymały zakup

parowozów, przewidując – w ramach modernizacji kolei – stopniowe zastępowanie trakcji

parowej trakcją elektryczną i spalinową. Wynika to głównie z większej sprawności

energetycznej trakcji elektrycznej i spalinowej. Parowóz wykorzystuje efektywnie pracę

trakcyjną tylko 6-8% energii zawartej w paliwie spalanym w palenisku, elektryczny pojazd

trakcyjny około 20-22% energii zawartej w paliwie spalanym w elektrowni cieplnej a pojazd

spalinowy – około 28% energii zawartej w paliwie.

W lokomotywie parowej moŜna wyróŜnić zespoły: mechaniczne (podwozie i budka

maszynisty) oraz cieplne (kocioł i silnik parowy). Paliwo (węgiel, ropę, mazut, drewno)

spala się na ruszcie w palenisku kotła parowego a wywiązujące się przy tym ciepło

ogrzewa wodę w kotle, z której wytwarza się para wodna. Para o ciśnieniu w granicach

1,4 -1,6 Mpa, po przegrzaniu jest doprowadzana do cylindrów silnika parowego, gdzie

rozpręŜając się przesuwa tłoki. W ten sposób energia cieplna pary zostaje zamieniona

w energię mechaniczną (ruch posuwisty tłoka), którą mechanizm napędowy przenosi na

koła napędne parowozu (silnikowe i dowiązane), zamieniając jednocześnie ruch

posuwisto-zwrotny tłoka na ruch obrotowy kół napędnych. W wyniku tarcia kół napędnych

o szyny powstaje siła pociągowa pokonująca opory ruchu lokomotywy oraz doczepionych

do niej wagonów i powodująca ruch pociągu po torze. Siła pociągowa jest przenoszona z

lokomotywy na wagony przez hak cięgłowy i sprzęg. Zwykle w parowozie są dwa

Podstawy techniki wagonowej – M. Bie ń ko Warszawa 2008

jednokanałowe cylindry umieszczone z kaŜdej jego strony. Są jednak równieŜ rozwiązania

z silnikami wysokopręŜnymi i niskopręŜnymi a takŜe z trzema lub czterema cylindrami.

Przez zmianę ilości pary doprowadzanej do cylindrów i wielkości napełnienia

cylindrów uzyskuje się zmianę mocy silnika lokomotywy, siły pociągowej a tym samym

prędkości jazdy.

Zapasy paliwa i wody potrzebne do pracy parowozu są przewoŜone w oddzielnym

pojeździe zwanym tendrem, połączonym z parowozem. W niektórych rozwiązaniach

parowozów (tendrzakach) zapasy paliwa i wody są przewoŜone w skrzyniach i zbiornikach

na parowozie.

Spalinowe pojazdy trakcyjne

Spalinowy pojazd trakcyjny składa się z trzech zespołów:

- mechaniczny – podwozie i nadwozie,

- cieplny – silnik spalinowy i inne urządzenia niezbędne do pracy silnika, jak chłodnice,

wentylatory itp.;

- napędowy – do przenoszenia momentu obrotowego silnika na koła napędne pojazdu;

w przypadku pojazdów spalinowych z przekładnią elektryczną ten zespół moŜna

określić jako elektryczny.

W spalinowych pojazdach trakcyjnych stosuje się prawie wyłącznie silniki o zapłonie

samoczynnym. Silniki te mają większą sprawność niŜ silniki o zapłoni iskrowym

(gaźnikowe), większą pewność działania i są bezpieczniejsze pod względem poŜarowym

oraz są zasilane tańszym paliwem – olejem napędowym, który zmieszany z powietrzem

spala się w cylindrach silnika bezpośrednio nad tłokami. W wyniku spalania się mieszanki

następuje gwałtowny wzrost ciśnienia nad tłokiem i gazy spalinowe rozpręŜając się

powodują ruch tłoków. Ruch posuwisto - zwrotny tłoka jest – za pośrednictwem korbowodu

przenoszony na wał korbowy powodując jego obrót. Moment obrotowy jest przenoszony

przez przekładnię na koła napędne pojazdu. ZaleŜnie od sposobu realizacji przeniesienia

momentu obrotowego rozróŜnia się przekładnie mechaniczne, hydrauliczne i elektryczne.

Przekładnie mechaniczne są stosowane w pojazdach spalinowych mniejszej mocy

(do kilkuset kilowatów), w pojazdach większej mocy są stosowane przekładnie elektryczne

bądź (rzadziej) przekładnie hydrauliczne.

W przekładni mechanicznej moment obrotowy z wału korbowego jest przenoszony

na koła napędne pojazdu za pomocą kół zębatych i innych elementów mechanicznych (np.

wałów, wiązarów). W pojazdach z przekładnią elektryczną moc jest przenoszona na

drodze elektrycznej. Prądnica napędzana przez silnik spalinowy wytwarza prąd

elektryczny, przesyłany do elektrycznych silników trakcyjnych, umieszczonych na osiach

zestawów kołowych napędnych, które je napędzają poprzez przekładnię zębatą (napęd

indywidualny.

Podstawy techniki wagonowej – M. Bie ń ko Warszawa 2008

Na rysunku 1.2 pokazano szkic lokomotywy spalinowej, czteroosiowej z przekładnią

mechaniczną. Moc z silnika spalinowego 1 jest przenoszona przez wał przegubowy 4 do

skrzyni biegów 5 , a stąd – za pomocą dwóch wałów przegubowych 6 – do dwóch skrzynek

rozdzielczych 7 , i dalej – za pośrednictwem wałów przegubowych 8 i przekładni zębatych,

umieszczonych bezpośrednio na osiach – na zestawy kołowe.

Elektryczne pojazdy trakcyjne

Parowe i spalinowe pojazdy trakcyjne mają własne źródło energii, a zapasy paliwa są

magazynowane w pojazdach (pojazdy są autonomiczne). Pojazdy trakcji elektrycznej nie

mają własnego źródła znajdującego się poza pojazdem.

Rys. 1.3 Schemat zastosowania trakcji elektrycznej pr ą du stałego o napi ę ciu 3 000V

Prąd przemienny trójfazowy o częstotliwości 50 Hz i napięciu 6 lub 10 kV (Rys.1.3)

wytworzony w elektrowni stałej (cieplnej, wodnej, jądrowej) jest przetwarzany w stacji

transformatorowej elektrowni na prąd o wysokim napięciu (na przykład 220 KV). W stacji

transformatorowej okręgowej prąd ten przetwarzany jest następnie na prąd o napięciu 15

lub 30 kV i stąd linią zasilającą jest przekazywany do kolejowych podstacji trakcyjnych,

rozmieszczonych

wzdłuŜ

linii

kolejowych.

Podstacje

trakcyjne

przetwarzają

prąd

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: