2013. 11. 02.

Vasúti fékezés XL. – A Nagy Vízen túl, 4. rész

Korábban már kiderült, hogy a tengerentúli (teher)vonatok fékezéséhez a fővezeték nyomásával kapcsolatos, európai szemmel nézve szinte az okkultizmus körébe tartozó varázslatokra is szükség van, ezúttal pedig az olyan betűszavakkal fogunk megismerkedni, mint a Locotrol, DPU, vagy az ETD (FRED).

Egy 15 000 tonna, vagy annál nagyobb terhelésű tehervonat megmozdításához is több mozdonyra van szükség, kanyargós hegyi pályán való vontatásához pedig akár hat is kellhet. A DP (distributed power) lényege, hogy az ezeket a vonatokat továbbító mozdonyok (DPU – distributed power unit) valamilyen megfontolás alapján több részben vannak elosztva a vonaton belül. Ha egy 100 kocsis, hagyományos vonatot három mozdony húz, a legnagyobb vonóerő az első kocsira esik, a vonat vége felé pedig fokozatosan csökken. Elképzelhető viszont, hogy ez a vonóerő akkora, amit a kocsi vonókészüléke ki sem bírna. Ha a három mozdony közül kettő húz, egy pedig tolja a vonatot, a vonó- és tolóerő-viszonyok már eltolódnak: az első kocsin kb. harmadával kisebb vonóerő ébred, míg a vonat utolsó harmada gyakorlatilag tolva közlekedik.

Kellően kiterhelt és hosszú vonatok esetében tovább lehet játszani a vonóerő és terhelés megosztásával: ha a fenti, 100 kocsis vonatnál maradunk, és elől 2 gépet alkalmazunk, valamint a 65. kocsi után egy (két) újabb mozdonyt, akkor az első két gépre eső erőkifejtés a részleges tolás miatt még tovább csökken, a vonat „maradékát” pedig a közbesorozott mozdonyok húzzák. Ezeket természetesen még hátulról is meg lehet segíteni. Hogy a dolognak mennyire van értelme azon kívül, hogy továbbíthatóvá válnak a hosszú és nehéz vonatok, jól mutatja, hogy noha több mozdony egyidejű alkalmazására van szükség, az okos elosztás révén komoly mennyiségű üzemanyag is megtakarítható. Emellett viszont az ilyen vonat nehezebben oszlatható fel, illetve, hogy a gépeket – mivel azokon nincs személyzet – meglehetősen drága távvezérlő eszközökkel kell felszerelni.

A BNSF Railway a Powder River Basin szénmedencéből útnak indított, tipikusan 100-110 kocsiból álló, 10000 tonnát meghaladó tömegű szénvonatainak 80%-án Distributed Power üzemmódot alkalmaz

Ennyit a vonóerőről. Ami viszont minket jobban érdekel: mi van akkor, ha egy ilyen vonatot fékezni kell? Arról volt már szó, hogy az amerikai (és kanadai) tehervonatok európai társaiknál jóval hosszabbak és valamivel gyengébben fékezettek, illetve arról is, hogy szabadabban variálható a fővezeték nyomása és az abban előidézett nyomáscsökkenést az európaitól eltérő módon számítják.

Maradjunk az előző példánál (100 kocsi, 3 mozdony), a vonat hosszát tekintsük 2000 méternek, a fővezeték nyomását pedig 90 psi-nek (6,2 bar). A fékhatás terjedésének sebessége egy ilyen vonatban kb. 200 m/s, így könnyen belátható, hogy két vonógép esetében a 100. kocsi nagyjából 10 másodperc eltelte után fogja észlelni a fékezési parancsot. Ekkor azonban a vonat első harmada már féken van, második harmadában pedig kialakul valamilyen mértékű fékhatás, a vonat vége pedig még fékezetlenül torlódik az előtte lévő kocsikra. Ha ehhez még azt is hozzátesszük, hogy a 2000 méteres vonathossz a középmezőny aljának számít, érthető, hogy az elosztott vontatás mellett az elosztott fékezés szerepe miért jelentős.

Ha ugyanis a vonatban több mozdony van, a fékezési parancs kiadásakor helyileg ezek is megnyitják a fővezetéket. Vonó- és tológép alkalmazása esetében a vonat eleje és vége felől is történik nyomáscsökkentés, a nyomáshullám a vonat közepe felé terjed, ez lényegesen gyorsabban, mint ha csak elől lenne gép. Ha pedig a vonatban közbesorozott mozdony is van, az e körül lévő kocsikban is helyileg azonnal kialakul a fékhatás, mely utána mindkét irányban tovább terjed. A dolog lényege tehát az, hogy megfelelő számú mozdony körültekintő elosztásával elérhető, hogy a hosszú vonat minden egyes kocsicsoportja (vagyis azok a kocsik, melyek egy géphez, vagy gépcsoporthoz „tartoznak”) nagyjából azonos időben és ütemben kezdjenek fékezni. Ez a magyarázata annak a – látszólag a fizika törvényeinek ellentmondó – ténynek, hogy egy több kilométer hosszú amerikai tehervonat miért nem produkál arányaiban a hosszához mérhető fékút-hosszabbodást egy európai tehervonathoz képest.

A DPU-k vezérlésére az eredetileg a 60-as években kifejlesztett, Locotrol nevű rádiós távvezérlő berendezés szolgál. Az ilyennel felszerelt gép lehet vezérlő („lead”, „master”), vagy távvezérelt („remote”, „slave”), azonban egy gépcsoportban csak egy mozdony lehet aktív, a többi nem. A berendezés szinkron illetve függetlenített üzemmódban is működik. Az előbbi lényege az, hogy a vonatba sorozott valamennyi mozdony azonnal követi a lead-gépben kiadott bármilyen mozdonyvezetői parancsot, függetlenített üzemmódban pedig lehetőség van egymástól független gépcsoportok kialakítására és vezérlésére. A Locotrol csak a vonatba sorozott gépekre lehet hatással, más vonatba sorozott DP-gépet, vagy gépcsoportot nem vezérelhet (mivel a vezérlőfrekvenciák nem egyezhetnek meg). A Locotrol az idők folyamán a mozdonyok szériafelszereltségének része lett (mint nálunk az EVM, MIREL, vagy PZB), s a legújabb változataik (Locotrol III) már mindegyik nagy gyártó fékes moduljaival kompatibilisek.

Érdekesség, hogy a rendszer használata nem csak rádióhullámok útján lehetséges, hanem az ep-fék kábelein keresztül is: erre a Nyugat-Ausztráliában működő egyes vasutak esetében akad példa. Fékes szempontból további érdekesség, hogy a Locotrol használatával a vonatok megállásának átlagos ideje 22%-kal, fékútja pedig 30%-kal rövidebb, mint a berendezés használata nélkül. Természetesen nem csak a fékezés, hanem az oldás ideje is lényegesen rövidebb, mint el nem osztott gépek esetén.

Figyelemre méltó – és a világ más részein sem ismeretlen – találmányok a vonat végét jelző különböző kivitelű készülékek, melyekre többnyire ETD (end of train device), FRED (flashing rear-end revice), vagy SBU (sense and braking unit) néven hivatkoznak. Ahogy elnevezéseik is sugallják, többféle kivitelű és tudású szerkezetről van szó: van, amelyik semmi mást nem tud a vonat végének megjelölésén kívül (többnyire villogó vörös fénnyel), van viszont, amelyik rádióhullámok útján kommunikál is a mozdonyvezetővel (vagyis a mozdonyon elhelyezett fedélzeti vevővel). Közli többek között a fővezeték nyomásának változásait, valamint az esetleges vonatszakadást is, ezen kívül a modernebb változatokkal a vonat vége felől induló kényszerfékezést is lehet kezdeményezni, és oszlatás vagy új kocsik felkapcsolása esetén a fékpróbához szükséges nyomásadatokat is jelzik. Mivel a berendezések a 452,9375/457,9375 MHz-es frekvenciákon kommunikálnak a mozdonnyal, a vasútbarátok a vonatok közeledtét egy kis teljesítményű vevővel már pár kilométerről észlelhetik a rádióhullámok felfogásával.

Aktív zárjelző eszköz, avagy FRED egy vegyes tehervonat ('manifest') utolsó kocsiján - a képen jól megfigyelhető a fővezeték és a FRED közötti levegős összeköttetés (fotók: Magyarics Zoltán)

Fékes szempontból mindenképpen érdemes még megemlíteni a tolómozdonyokra szerelhető ún. Helper Link-készüléket is. Ez a berendezés a tolt szerelvény végén lévő, kétirányú kommunikációra képes aktív zárjelző eszközzel (FRED) létesít kapcsolatot, és a fővezeték nyomásának értékét továbbítja a tolómozdony vezetőállására. Így mozgás közben is van lehetőség leakasztásra, mégpedig olyan módon, hogy a Helper Link egy virtuális fővezeték-tér létrehozásával gyakorlatilag megszünteti a fővezetékhez történő valós csatlakoztatást. A Helper Link levegőigényét a tolatómozdony főlégtartálya elégíti ki. Mivel az amerikai vasutakon nem alkalmaznak oldalütközőket, a központi ütköző-vonó berendezés pedig automatikusan mechanikai kapcsolatot hoz létre a vonat és a végére járó tológép között, a Helper Link elvi szempontból az európai gyakorlatban ismert kapcsolatlan tológép funkcionalitását valósítja meg. Mivel a Helper Link a vonat végén lévő FRED-készülékkel is képes kommunikálni, és sem szakadást, sem nyomáscsökkenést nem jelez neki, a fővezetékek összekötésére nincs szükség. A vonat fővezetéke tehát végig zárt a mechanikus kapcsolat megbontása ellenére is, mivel a Helper Link gyakorlatilag becsapja a FRED-et. A készüléket biztonsági okokból általában egyik vasútvállalatnál sem lehet 20 mérföld/óra (kb. 32 km/h) sebesség fölött szétkapcsolásra használni.

Distributed Power egykor és ma
Bár az igazi „vonatszörnyekről” többnyire a nyugati vasutak jutnak a vasútbarátok eszébe, az elosztott vonóerő bölcsője délkeleten ringott. A műszaki újítások iránt fogékony Southern Railway 1963-ban egy EMD F7B mozdonyt (a „B-Unit” vezérállás nélküli mozdonyszekciót takar az amerikai terminológiában) szerelt fel antennákkal, majd a sikeres próbákat követően átalakított, ballasztként betontömbökkel megrakott teherkocsikat használt a vonat közepére sorozott vevőegységként. Kezdetben a Union Swich & Signal cég berendezéseit használták, majd hamar áttértek a North Electric Company (később a General Electric vásárolta meg) „Locotrol” rendszerére. Ez fontos momentum volt, ugyanis a Southern kitartó útkeresése révén napjainkra a Locotrol rendszer terjedt el a legjobban. Természetesen a szomszédos vasutak is felfigyeltek a Southern ügyködésére. A Norfolk & Western 1967-től a Wabco „Remote Multiple Unit” nevű rendszerét kezdte alkalmazni, mellyel az Atlanti-óceán partjáról Pittsburgh felé 18000 tonnás vonatokat tudtak továbbítani. 1969-ben a rivális Chesapeake & Ohio is felvette a kesztyűt, ám mindkét vasúttársaság hamar felhagyott a rádiós üzemmel. Bár műszakilag sikeres volt a próbaüzem, a behemót szerelvények közlekedése a megfelelően hosszú kitérők és a menetdinamika miatt a forgalomirányítás számára inkább átok volt, mint áldás. Műszaki szempontból viszont fontos még említést tenni egy másik helyi szereplőről: a Louisville & Nashville vasúttársaság a rádiós kommunikáció alagutakban tapasztalható akadozásai miatt sajátos úton indult el. Egy F7A dízelmozdonyt már 1964-ben olyan berendezéssel szereltek fel, mely érzékelte a gép vonórúdján fellépő erőket, és ezek alapján vezérelte a vonóerőt illetve a fékezést. Üzemképessége ellenére ez az öszvér megoldás 1975-re kihalt.
Napjainkra a Distributed Power a korszerű vasútüzem sarokköveihez tartozik, és a hat legnagyobb, Egyesült Államokban ténykedő vasúttársaság mindegyike alkalmazza. A legnagyobb flotta a BNSF-nél dolgozik, ők négyezernél is több Locotrol-al felszerelt mozdonyt üzemeltetnek. Természetesen a többiek sem kispályáznak, így országos szinten a tömegárut szállító irányvonatok háromnegyedén DP üzemmel találkozhatunk, a hegyvidéki vonalakon pedig a helyi viszonylatban könnyebbnek számító intermodális vonatok is kapnak rádiós távvezérlésű tológépet. Az irányvonatoknál a DP üzem egyik fő nyeresége a kedvezőbb menetdinamika, mivel a nehéz vonatok így nem 8-10 mérföldes sebességgel vánszorognak fel a vegyes forgalmú fővonalak emelkedőin, hanem képesek a forgalomirányítás munkáját nagyban megkönnyítve 20-25 mérföldes tempót tartani a teljes útvonalon. Bár a lóerő/tonna arány a vegyes tehervonatokon többnyire alacsonyabb, egyes vasutak már ebben a szegmensben is rákaptak a DP üzemre a tömegnövelés ígérete miatt. Sőt, bányák környékén már kisebb, regionális vasutak is alkalmaznak DP-t, így például az Alaska Railroad, az Indiana Rail Road és az Iowa Interstate. A rekorder szintén regionális bányavasút: Kanadában a Quebec, North Shore & Labrador 240 kocsis, 32-34000 tonnás vasércvonatokat közlekedtet egy mozdonyvezetővel, természetesen speciális biztonsági előírások alkalmazásával. A DP üzem igazi ellenségei a rádiós adatátvitel hatékonyságát rontó alagutak. Természetesen erre is van megoldás, a problémás hegyi szakaszokon átjátszóantennákat és sugárzókábeleket telepítenek az érintett vasutak.



Nánási Zoltán

Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Figyelem!

Oldalunkon bizonyos esetben, elsősorban régebbi írások esetén vagy időszakosan valamennyi írás esetén előzetesen moderáljuk a hozzászólásokat vagy a hozzászólások lehetőségének időszakos vagy tartós felfüggesztését. Amennyiben erre nem kerül sor, úgy fenntartjuk az utólagos moderáció jogát. Moderációs alapelveinkről részletesebben az Impresszumban olvashatnak.