Elektryczne pojazdy trakcyjne podział

określenia Elektrycznym pojazdem trakcyjnym nazywamy pojazd szynowy napędzany elektrycznymi silnikami trakcyjnymi zasilanymi prądem elektrycznym za pośrednictwem sieci trakcyjnej. Elektryczne pojazdy trakcyjne przeznaczone są do ciągnięcia lub popychania wagonów bądź do bezpośredniego przewozu osób lub ładunku.

Podział elektrycznych pojazdów trakcyjnych

Lokomotywy elektryczne Lokomotywy elektryczne przeznaczone są do ciągnięcia lub popychania wagonów kolejowych. Przeznaczenie eksploatacyjne lokomotyw elektrycznych określa główne ich parametry konstrukcyjne. Do najważniejszych parametrów należą prędkość i moc lokomotywy.

Podział lokomotyw elektrycznych Lokomotywy towarowe oznaczają się dużą mocą potrzebną do wytworzenia znacznej siły pociągowej a ich prędkość maksymalna nie przekracza zazwyczaj 100 km/h. Prędkość lokomotyw pasażerskich przeznaczonych do prowadzenia pociągów pasażerskich wynosi najczęściej powyżej 125 km/h. Lokomotywy uniwersalne, przeznaczone są do prowadzenia zarówno pociągów towarowych jak i pasażerskich a ich prędkość konstrukcyjna nie przekracza 125 km/h.

Elektryczne zespoły trakcyjne Elektryczne zespoły trakcyjne składają się z składają się z wagonów przeznaczonych do pracy w stałych nierozłącznych zespołach i przeznaczone do przewozu pasażerów i bagażu lub tylko do przewozu ładunków. Elektryczne zespoły trakcyjne składają się z składają się z wagonów silnikowych, sterowniczych i doczepnych. Liczba wagonów w elektrycznych zespołach trakcyjnych mogą być różne w zależności od przeznaczenia. Zespół składa się z co najmniej dwóch wagonów, i mogą być łączone w duże składy pociągów. Wagon silnikowy wyposażony jest we wszystkie urządzenia elektryczne i mechaniczne służące do wytworzenia siły pociągowej oraz do odbioru i rozdziału energii elektrycznej dostarczanej z sieci trakcyjnej. Jeżeli wagon silnikowy zajmuje krańcowe miejsce w zespole trakcyjnym to jest dodatkowo wyposażony w kabinę maszynisty, w której znajdują się urządzenia sterownicze, hamulcowe i zabezpieczające (czujności). Wagon doczepny zajmuje w zespole trakcyjnym miejsce środkowe i nie posiada żadnych urządzeń przeznaczonych dla całego zespołu. Wagon sterowniczy posiada na czole jedna kabinę maszynisty w której znajdują się urządzenia sterujące pracą zespołu trakcyjnego lub pociągu składającego się z zespołów trakcyjnych, hamulcowe i zabezpieczające (czujności).

Elektryczne wagony silnikowe Samodzielne wagony silnikowe łączą cechy wagonu silnikowego i sterowniczego. Posiadają one dwie kabiny sterownicze wyposażone w urządzenia sterujące pracą wagonu silnikowego lub pociągu oraz urządzenia hamulcowe i zabezpieczające (czujności). Wagony silnikowe przeznaczone są do przewozu pasażerów i przesyłek ekspresowych lub wyłącznie pasażerów. Wagony te mogą ciągnąc jeden bądź kilka wagonów osobowych.

Ogólna budowa elektrycznych pojazdów trakcyjnych W każdym elektrycznym pojeździe trakcyjnym wszystkie zespoły i elementy można podzielić na dwie zasadnicze części: mechaniczną, na którą składają się elementy podwozia i nadwozia oraz niektóre elementy wyposażenia; elektryczną, na którą składają się maszyny, aparaty i urządzenia elektryczne. Natomiast pod względem spełnianych funkcji w każdym elektrycznym pojeździe trakcyjnym rozróżnia się podwozie i nadwozie. Podwozie składa się z zespołów umożliwiających powstawanie sił pociągowych i poruszanie się pojazdu. W skład podwozia wchodzą: zestawy kołowe; ułożyskowanie; usprężynowanie; wózki; silniki trakcyjne;

Nadwozia pojazdów są różnorodne i określają ich przeznaczenie eks­ploatacyjne. Wnętrza nadwozi lokomotyw są w całości przeznaczone na aparaty i maszyny oraz na kabiny maszynisty. Wnętrza, nadwozi zespołów trakcyjnych są w maksymalnym stopniu przeznaczone do przewożenia podróżnych i ich bagaży bądź samych prze­syłek. Natomiast niezbędne urządzenia elektryczne znajdują się w spe­cjalnych skrzyniach, podwieszonych do ostoi poszczególnych wagonów, We wszystkich pojazdach również dach jest wykorzystywany do umieszczenia urządzeń elektrycznych. Przykład schematu lokomotywy elektrycznej jest przedstawiony na rysunku.

Zasada działania lokomotywy jest następująca Zasada działania lokomotywy jest następująca. Prąd elektryczny z sieci trakcyjnej 12 odbierają pantografy 3. Prąd ten przepływa przez urządzenia regulacyjno-rozdzielcze wn 4, umieszczone w przedziałach maszynowych 5, znajdujących się w nadwoziu 2 i dalej - do silników trakcyjnych 8 umieszczonych w wózkach. Momenty. obrotowe powstające na wałach wirników silników trakcyjnych są przenoszone przez prze­kładnie zębate 10 i 11 na zestawy kołowe napędne 9. Z połączonych silników trakcyjnych prąd przepływa przez urządzenia uziemiające do ze­stawów kołowych i następnie szynami 13 wraca do podstacji trakcyjnej. Urządzenia regulacyjno-rozdzielcze WN są sterowane nastawnikiem jazdy 7 z kabiny maszynisty 6. Nadwozie 2 z ostoją l spoczywa na wózkach.

Moment obrotowy Mo powodujący toczenie się zestawu kołowego po szynach, wywołuje siłę pociągową F na obwodzie koła, w miejscu styku koła z szyną. Wartość tej siły zależy od wartości momentu obrotowego Mo oraz od masy pojazdu Q przypadającej na dane koło i od współczynnika tarcia fa między kołami a szyną. Siła pociągowa na styku koła z szyną jest przeciwnie skierowana do siły przyczepności P, będącej iloczynem masy Q i współczynnika tarcia fa .

Jeżeli wartość siły pociągowej F przekroczy wartość siły przyczepności P, to koło zamiast toczyć się po szynie zacznie obracać się w miejscu. Następuje wówczas ślizganie się kół po szynach, niszczące i koła, i szyny. Warunkiem uniknięcia poślizgu jest, aby siła F pochodząca od momentu obrotowego była mniejsza lub najwyżej równa sile przyczepności P, czyli: F ≥Q ·fo, gdyż P = Q·fo Siły pociągowe na obwodach poszczególnych kół dodają się i są przenoszone przez łożyska osiowe i ich prowadzenia na ramy wózków i dalej ­ przez połączenia wózków z ostojami na ostoje pojazdu. Ostoja przenosi siły pociągowe na haki lub sprzęgi pojazdu trakcyjnego. Siła pociągowa na haku, przeznaczona do ciągnięcia doczepionych wagonów, jest mniejsza od sumy sił pociągowych poszczególnych zestawów kołowych napędnych o wartość potrzebną do pokonania oporów ruchu samego pojazdu trakcyjnego. Obecnie budowane lokomotywy mają wyłącznie zestawy kołowe napędne w celu zwiększenia siły pociągowej przy maksymalnym nacisku zestawu kołowego na szyny, dochodzącym do 205 kN. Do prowadzenia ciężkich pociągów towarowych stosuje się łączenie lokomotyw z sobą i sterowanie nimi z jednej kabiny maszynisty (sterowanie wielokrotne). Lokomotywy przewidziane do takiej współpracy są wyposażone w elektryczne sprzęgi sterowania wielokrotnego oraz dodatkowe sprzęgi sprężonego powietrza, łączące układy zasilania. Buduje się też lokomotywy wieloczłonowe, w których każdy człon krańcowy ma tylko jedną kabinę maszynisty.

Liczba i rodzaj zestawów kołowych oraz ich napędu w elektrycznych pojazdach trakcyjnych są określane za pomocą symboli literowych, oznaczających: A - jeden zestaw napędny; B - dwa zestawy napędne; C - trzy zestawy napędne; D - cztery zestawy napędne; o - wózek; ‘ - indywidualny napęd zestawów kołowych; +. - trwałe połączenie członów pojazdu. Na przykład symbol Bo’ Bo’ oznacza lokomotywę 4-osiową, 2 - wózkową, z indywidualnym napędem osi, Co’Co’ - lokomotywę 6-osiową, 2-wózkową, z indywidualnym napędem osi, a symbol Bo‘ Bo‘ + Bo‘ Bo‘ lokomotywę dwuczłonową, 8 - osiową, 4 – wózkową, z indywidualnym napędem osi. Wagony silnikowe zespołów trakcyjnych mają w zasadzie wszystkie zestawy kołowe napędne, natomiast wagony doczepne i rozrządcze mają tylko zestawy kołowe toczne. W celu zwiększenia prędkości, siły pociągowej i przyspieszenia, tak bardzo istotnych w ruchu podmiejskim, dąży się do zwiększenia liczby zestawów kołowych napędnych w zespołach trakcyjnych. Spotykane są rozwiązania konstrukcyjne zespołów trakcyjnych, w których każdy wagon jest wagonem silnikowym. Dąży się również do zmniejszania masy własnej każdego wagonu w zespole trakcyjnym. Bardzo często dla zmniejszenia masy własnej zespołu stosuje się umieszczanie sąsiednich wagonów na wspólnym wózku. Zmniejszają się wtedy masa i liczba wózków w zespole trakcyjnym, ale komplikują się podnoszenie pudeł połączonych wagonów.

Oznaczenia elektrycznych pojazdów trakcyjnych PKP Każdy pojazd trakcyjny ma oznaczenie inwentarzowe, określające w sposób umowny jego podstawowe cechy konstrukcyjne i eksploatacyjne. Elektryczne pojazdy trakcyjne PKP mają oznaczenia serii składające się z symboli literowych i liczbowych oraz bieżącego numeru inwentarzowego, rozpoczynającego się dla każdej serii od 01. Oznaczenia te oraz zasady ich stosowania zostały określone w normach branżowych. Znak serii składa się z trzech umieszczonych obok siebie symboli, które oznaczają: symbol pierwszy -litera E - trakcję elektryczną; symbol drugi - odpowiednia litera - przeznaczenie eksploatacyjne; symbol trzeci - liczbowy - układ osi lokomotywy lub liczbę wagonów w zespole, rodzaj prądu i wysokość napięcia. Przeznaczenie eksploatacyjne określają następujące symbole: P - lokomotywy do ruchu pasażerskiego; T - lokomotywy do ruchu towarowego; U - lokomotywy do ruchu pasażerskiego i towarowego (uniwersalne); D - zespoły do ruchu dalekobieżnego; N - zespoły do ruchu lokalnego na liniach z niskimi i wysokimi peronami

Symbole liczbowe obejmują następujące przedziały liczb dwucyfrowych i oznaczają: 01 do 14 - lokomotywy czteroosiowe Bo'Bo' na prąd stały 3000 V; 20 do 34 - lokomotywy sześcioosiowe Co'Co' na prąd stały 3000 V; 40 do 49 - lokomotywy o innym układzie osi lub rodzaju prądu i na- pięcia; 51 do 64 - zespoły trój wagonowe na prąd stały 3000 V; 70 do 74 - zespoły cztero wagonowe na prąd stały 3000 V; 80 do 89 - samodzielne wagony silnikowe na dowolny rodzaj prądu; 90 do 99 - zespoły o dowolnej liczbie wagonów lub na inne napięcie. Kolejnymi cyframi w danym przedziale liczbowym są oznaczane serie pojazdów w kolejności wprowadzania ich do eksploatacji. W przypadku lokomotyw dwuczłonowych i zespołów trakcyjnych każdy człon otrzymuje ten sam numer serii i numer inwentarzowy, z dodatkowym oznaczeniem literowym. Litery A i B oznaczają poszczególne człony lokomotywy dwuczłonowe1, a małe litery, stosowane w oznaczeniach elektrycznych zespołów trakcyjnych, określają: s - wagon silnikowy, r _ rozrządczy, d - doczepny. Jeżeli w zespole znajdują się dwa jednakowe wagony, to dla ich odróżnienia dodaje się litery a i b.

Rozpatrzmy kilka przykładów oznaczeń: lokomotywy elektryczne EU07-001 - lokomotywa uniwersalna, na prąd stały, czteroosiowa, wprowadzona do eksploatacji jako siódma seria w tej grupie lokomotyw, numer kolejny jeden; ET21-001 - lokomotywa towarowa, na prąd stały, sześcioosiowa, wprowadzona do eksploatacji jako druga seria w tej grupie lokomo­tyw, numer kolejny jeden; ET41-001A + ET41-001B - lokomotywa towarowa, dwuczłonowa, wprowadzona do eksploatacji jako druga seria w tej grupie lokomotyw, numer kolejny jeden z oznaczenia nie wynika ani liczba osi, ani rodzaj prądu; elektryczne zespoły trakcyjne - EW51-001s+EW51-001d+EW51-00lr - zespół trój wagonowy na prąd stały, o układzie wagonów: silnikowy + doczepny + rozrządczy, przeznaczony do ruchu na liniach z wysokimi peronami, wprowadzony do eksploatacji jako pierwszy w tej grupie zespołów, numer kolejny jeden; EN57-001ra + EN57-001s+ EN57-00lrb - zespół trój wagonowy na prąd stały, o układzie wagonów: rozrządczy + silnikowy + rozrządczy, przeznaczony do ruchu lokalnego, wprowadzony do eksploatacji jako siódmy w tej grupie zespołów, numer kolejny jeden; EW58-001sa+EW58-001d+EW58-001sb - zespół trój wagonowy na prąd stały, o układzie wagonów: silnikowy + doczepny + silnikowy,

Parametry techniczne lokomotyw Seria Układ osi Prędkość max.[km/h] Moc ciągła [kW] Długość [mm] Masa [t] Średnica kół [mm] EU04 Bo’ Bo’ 110 1680 16370 86 1350 EU05 160 2032 16140 82,5 1250 EU06 125 2000 15940 80 EU07 EP08 140/160 ET21 Co’Co’ 100 2040 16500 113 ET22 3000 19240 120 ET40 Bo’ Bo’ + Bo’ Bo’ 4080 34420 164 ET41 4000 31850 167 ET42 4280 31000