Tramwaj: skąd bierze prąd i jak jeździ po mieście

Tramwaj pobiera prąd z przewodu zawieszonego nad torami, który nazywa się siecią trakcyjną. Na dachu ma odbierak prądu, który cały czas dotyka przewodu. Prąd przepływa przez silniki i odpływa przez koła do szyn, które prowadzą go z powrotem. W Bratysławie w przewodzie jest napięcie stałe 600 woltów.

Silniki znajdują się w wózkach, czyli ramach z kołami pod wagonem, i przez przekładnię zębatą obracają osie. Stalowe koło toczy się po stalowej szynie z małym oporem, a szyny jednocześnie prowadzą tramwaj, więc nie potrzebuje on kierownicy. Pierwszy tramwaj elektryczny w stałej publicznej eksploatacji jeździł od 1881 roku pod Berlinem, wcześniej wagony po szynach w miastach ciągnęły konie. W Bratysławie tramwaj jeździ od 1895 roku.

Skąd tramwaj bierze prąd i jak zamienia go w ruch

Sieć trakcyjna to przewód rozpięty nad torowiskiem, który jest pod napięciem. Tramwaj dotyka go odbierakiem prądu na dachu, a prąd płynie przez urządzenia sterujące do silników. Z silników płynie dalej przez koła do szyn i nimi z powrotem do podstacji, która zasila sieć. Obwód elektryczny zamyka się w ten sposób bez drugiego przewodu.

Większość sieci tramwajowych ma biegun dodatni w przewodzie, a ujemny w szynach. Tak połączona sieć mniej uszkadza przez korozję metalowe rury ułożone w ziemi wzdłuż torowiska. Bratysława stosuje właśnie takie połączenie z napięciem 600 woltów prądu stałego.

Odbierak prądu nie zawsze był taki sam. Na starych zdjęciach i w modelach znajdziesz trzy rodzaje:

• Odbierak drążkowy. Długi drążek na dachu z rolką lub ślizgiem na końcu. Sprężyna dociska go od dołu do przewodu. Był typowy dla sieci amerykańskich.
• Odbierak lirowy. Łukowa rama, która górną krawędzią opiera się o przewód. Zaprojektował go Walter Reichel, współpracownik Wernera von Siemensa, w 1889 roku i w Europie kontynentalnej szybko stał się powszechny.
• Pantograf. Składana rama przegubowa z szeroką listwą na górze. Prawie nigdy nie zeskakuje z przewodu, łatwo go podnieść i opuścić, a dziś ma go większość tramwajów.

Prąd napędza silniki trakcyjne, czyli silniki elektryczne, które ciągną pojazd. Każdy silnik zwykle obraca jedną oś przez przekładnię zębatą, która zmniejsza obroty silnika i zwiększa siłę na kołach. Starsze tramwaje miały silniki prądu stałego na około 600 woltów. Przy małej prędkości dają dużą siłę, co przydaje się właśnie przy ruszaniu. Nowsze pojazdy mają silniki prądu przemiennego, którym elektronika dostosowuje prąd z sieci.

Dlaczego jeździ po szynach i jak rusza oraz hamuje

Szyny dają tramwajowi dwie rzeczy: mały opór toczenia i dokładne prowadzenie. Metalowe koło toczy się po metalowej szynie z małym oporem, łatwiej niż koło wozu po bruku. Już przy tramwajach konnych oznaczało to, że koń uciągnął po szynach więcej niż po drodze, a jazda była płynniejsza.

Na szynie utrzymuje tramwaj przede wszystkim kształt kół. Ich powierzchnia toczna jest lekko stożkowa, więc zestaw kołowy, czyli dwa koła na wspólnej osi, sam wraca na środek toru. Obrzeże, czyli wystająca krawędź po wewnętrznej stronie koła, działa dopiero wtedy, gdy to nie wystarcza, na przykład na ciasnym łuku.

W mieście szyny leżą na poziomie nawierzchni, dlatego stosuje się szynę rowkową. Obok główki szyny ma rowek, w którym przechodzi obrzeże koła, a samochody i piesi mogą przejść przez torowisko. Wymyślił ją francuski wynalazca Alphonse Loubat w 1852 roku. Rowek zapycha się żwirem i brudem i trzeba go czyścić, inaczej tramwaj jeździ twardo i może się uszkodzić koło oraz szyna. Dla rowerzysty to miejsce, w którym może utknąć koło.

Motorniczy steruje ruszaniem i hamowaniem nastawnikiem. Starsze tramwaje miały osobną dźwignię do jazdy i osobną do hamulca, nowsze mają jeden nastawnik z wyłącznikiem bezpieczeństwa, który zatrzymuje tramwaj, gdy motorniczy przestanie go trzymać. Do hamowania tramwaj ma kilka układów:

• Hamulec elektryczny. Silniki przy hamowaniu przełączają się na prądnice i zamieniają ruch z powrotem na prąd. Ten albo wraca do sieci, albo zamienia się w ciepło w opornikach. Hamulce cierne zużywają się dzięki temu mniej.
• Hamulce cierne na kołach. Zatrzymają tramwaj także wtedy, gdy hamulec elektryczny zawiedzie.
• Hamulec szynowy. Elektromagnesy zawieszone na wózku tuż nad szyną przyciągają się do szyny i hamują tarciem bezpośrednio o nią. Nie zależy od tego, jak koła trzymają się szyny, dlatego pomaga także na mokrym torowisku. Stosuje się go przy szybkim i awaryjnym hamowaniu.

Jak z tramwaju konnego powstał tramwaj elektryczny

Przed elektrycznością wagony po szynach na ulicach ciągnęły konie. Taki tramwaj konny wprowadzono w Nowym Jorku w 1832 roku i stamtąd rozszerzył się do kolejnych miast amerykańskich i europejskich. Wagon z końmi przewoził więcej ludzi i płynniej niż omnibus, czyli konny autobus bez szyn.

Konie miały jednak swoje granice. Jeden koń pracował dziennie cztery do pięciu godzin, dlatego linia potrzebowała na jeden wagon nawet dziesięciu koni w stajni. Trzeba je było karmić, pielęgnować i sprzątać po nich nawóz.

Pierwszy tramwaj elektryczny do stałej publicznej eksploatacji uruchomiła firma Siemens & Halske 16 maja 1881 roku w Lichterfelde pod Berlinem. Trasa miała 2,4 kilometra, a prąd o napięciu 180 woltów prowadziły same szyny, podobnie jak w dzisiejszej kolejce modelowej. Na przejazdach ludzie i konie dostawali więc porażenia prądem. Sieć trakcyjną ta trasa otrzymała dopiero w 1891 roku.

Do rozpowszechnienia zasilania z góry znacząco przyczynił się amerykański wynalazca Frank J. Sprague, który udoskonalił odbierak drążkowy. Od 1888 roku jego tramwaje jeździły w Richmond w USA, także pod górę o nachyleniu ponad 10 procent. Elektryczność szybko zastępowała potem konie, a w latach 90. XIX wieku tramwaje konne w USA i w Europie zaczęły stopniowo znikać.

W Bratysławie pierwszy tramwaj z pasażerami wyjechał 27 sierpnia 1895 roku, w czasie, gdy wiele europejskich miast miało jeszcze tramwaj konny. Prąd o napięciu 550 woltów wytwarzała elektrownia parowa przy dzisiejszej ulicy Pribinovej. Główna trasa miała 3125 metrów, 12 przystanków, a przejazd nią trwał 16 minut. Pierwszego dnia tramwajem przejechało się 2468 pasażerów.

Na co zwrócić uwagę w modelu zabytkowego tramwaju

Model zabytkowego tramwaju pokazuje te same części co prawdziwy pojazd, tylko w uproszczeniu. Które z nich ma Twój model i czy niektóre się ruszają, dowiesz się z jego instrukcji i ilustracji. Oglądając go, skup się na tych miejscach:

• Odbierak prądu na dachu. Po kształcie rozpoznasz, jaki system zasilał pierwowzór: długi drążek to odbierak drążkowy, łukowa rama odbierak lirowy, a składana rama przegubowa pantograf. Przy odbieraku drążkowym sprawdź, w którą stronę skierowany jest drążek. W prawdziwym tramwaju drążek ciągnął się za wagonem, a nie przed nim, inaczej łatwo zeskakiwał z przewodu. Na pętli w wagonach dwukierunkowych obracano go więc w nowym kierunku jazdy.
• Wózek i osie. Policz osie pod wagonem. Pierwsze tramwaje elektryczne były małymi czterokołowymi wagonami z dwiema osiami. Później zastąpiły je cięższe ośmiokołowe wagony, które przewoziły znacznie więcej ludzi i miały koła zwykle w dwóch obrotowych wózkach. W prawdziwym tramwaju koła są osadzone na osi na stałe, a silnik obraca całą oś.
• Kabina i pomosty. Sprawdź, czy model ma stanowisko motorniczego na jednym końcu, czy na obu. Tramwaj dwukierunkowy ze sterowaniem na obu końcach może na pętli tylko zmienić kierunek, jednokierunkowy zawraca na pętli. W Bratysławie jeżdżą oba rodzaje.
• Koła. Jeśli koła modelu mają wystającą krawędź, jest to obrzeże. Porównaj, po której stronie koła się znajduje: w prawdziwym tramwaju jest po wewnętrznej stronie, między szynami.

Jeśli chcesz obejrzeć te części na własnym modelu, możesz sięgnąć po drewniany model Zabytkowy tramwaj Rolife TG505 albo Klasyczny tramwaj miejski ROKR LK801. Model ROKR LK801 według opisu w sklepie odwzorowuje lizboński tramwaj linii 28 i ma mechanizm sprężynowy, który przesuwa go do przodu. Oba modele są według danych w sklepie przeznaczone od 14 lat.

Często zadawane pytania