A. Określenie św iatłości niezbędnej
IX. TRAMWAJE I KOLEJKI ELEKTRYCZN E
a. Tory.
Bliższe szczegóły p. str. 450 i nast. W Europie znajdują obec
nie już prawie wyłączne zastosowanie szyny bezpodkładowe z row
kiem, wagi 40 do 45 kg/m b., łączone przeważnie na wcios, albo złączem o łubce na wcios, a obydwa toki toru łączą się nawzajem ze ¡sobą zesporami (p. rys. 1033 i 1034 str. 453). Szyny tę bywają przeważnie zlewne, a od ich tworzywa wymagamy wytrzymałości Ki.== 65 do 70 kg/mm3, przy rozciągnięciu <p — 12 do 15% . Szyny układamy bez podkładów wprost na warstwie betonu 150 do 200 mm grubej, albo na warstwie tłucznia (szabru) 200 do 250 mm grubej.
W arstwa ta jest bądźto całkowita pod obydwu tokami, bądźteż roz
dzielona na dwa pasy, po 500 mm szerokie, a mianowicie po je
dnym pod każdy takt tok. Warstwy te tłucznia układamy albo wprost na dnie vvykopu, albo na układance kamiennej. Pod tory średniej szerokości (1435 mm) warstwy podtorowe bywają około 1700 mm szerokie, a odstęp między osiami takich torów bywa 2500 do 2700 mm przy szerokości wagonu 2100 do 2200 mm.
W Stanach Zjednocz, stosują przeważnie szyny teownikowe, bez rowków, na podkładach drewnianych, układanych dotykiem jeden tuż przy drugim.
O szerokościach toru i jego promieniach krzywości p. str. 450 i nast. .
Największa stromość toru, pod jaką podjeżdżać mają same wa
gony silnikowe, bez wagonów doprzęgnych i o ile pracują tylko czep- nością, nie powinna przekraczać 1:1 2.
Złącza szynowe w tokach, służących do odprowadzania prądu, otrzymują dodatkowe przełącza miedziane z taśmowników, drutów lub lin drucianych, o przekroju 50 do 100 mm2, a to w celu polep
szenia przewodności poprzez złącze. Powierzchnia styku między stycz
nikami tego przełącza a szyną bywa 1 0 do 1 2 razy większa od przekroju samego przełącza, a styczniki te bywają bądźto miedzia
ne, bąóźteż żelazne, lecz natenczas cynowane. Podobne przełącza zakładamy też między obu tokami w odstępach około 200 m. Do
konywano licznych prób, aby złącza szyn, oraz ich przełącza elek
tryczne, zastąpić zlipieniem samych storców szyn sąsiednich, np. spo
IX. Tramwaje i kolejki elektryczne. 9 0 5
sobem elektrycznym Falk’a, albo też sposobem Goldschmidfa, przy zastosowaniu termitu, jednakże próby te nie dały dotychczas jeszcze wyników pożądanych.
Opór omiczny jednego toku składa się z dwóch części zasadni
czych, a mianowicie: z oporu samych szyn, który liczymy dla całko
witej długości danego toku, oraz ze sumy oporów poszczególnych przełączy miedzianych przy złączach szynowych, których przewod
ność zaniedbujemy. Opór właściwy tworzywa szyn, a więc żelaza zlewnego, bywa 1/ i do ‘/6.
Przystanki rozmieszczamy zazwyczaj przed skrzyżowaniami się z ulicami poprzecznemi lub z innym szlakiem. O wymijankach p. przez zwykły przewód zdawny, bądźto napowietrzny, bądżteż pod
ziemny, możemy wartość spółczynnika P liczyć średnio na 50 do 70 W. godz./tkm, a w warunkach mniej korzystnych nawet 90 do 100 W. godz./tkm. W artości te nie uwzględniają jeszcze pracy, nie
zbędnej na przezwyciężenie większych stromości na długich wznie
sieniach, którą to pracę wypada uwzględnić dodatkowo, jako iloczyn lub liście, pokrywające tor, zwiększają czasowo odbyt elektrowni o 20 do 25°/0 . Do odbytu, niezbędnego na poruszanie wagonów,
Prędkość jazdy bywa: na ulicach miejskich 10 do 15, na mało- ludnych nawet do 20, a na drogach podmiejskich do 30 km/godz.
Do ruszania z miejsca
i do osiągnięcia pożądanej
prędkości we względnie krót-r kim czasie potrzebne jest dość znaczne przyspiesze
nie, dosięgające 0,8 m/sek-,.
które znów wymaga cza
sowego zwiększenia prądu, wchłanianego. Skutkiem te
go, gdy ilość wagonów pra
cujących jednocześnie je st nieznaczna, odbyt elektro
wni podlega bardzo silnym wahaniom, które się w yró- wnywują w miarę tego, ja k się zwiększa ilość wagonów zasilanych jednocześnie z danej elektrowni (por. rys. 1259).
Do wyrównywania tych wahań najdogodniej będzie ustawić do
datkowo wyrównawczą rzeszę zasobników, a natenczas prądnice potrzebują dostarczać tylko prąd o wielkości, przystosowanej do od
bytu średniego podczas najbardziej ożywionego ruchu.
Taka rzesza zasobników przedstawia nadto pewien zapas czaso
wy na wypadek przerwy w działaniu prądnic, wreszcie dozwala ona skrócić czas ozysku codziennego w elektrowni, gdyż możemy z niej zasilać pierwsze poranne i ostatnie wieczorne wagony, a również i oświetlenie nocne samej elektrowni, a nawet prądniki jej napra- wiarni.
Ilość stadeł w rzeszy zasobników wyraża się liczbą E : e, jeżeli przez E oznaczymy napięcie między prętami zbiornymi (ponajczęś- ciej E = 550 do 600 V), a przez e napięcie międzykrańcowe po
szczególnego stadła, zależne od rodzaju płyt. Wartość e waha się zazwyczaj w granicach 2 do 2,1 V, a średnio można ją liczyć po 2,07 V na stadło.
Rzeszę tę naprądniamy najdogodniej, posiłkując się prądnicami wzmożnemi.
Wielkość poszczególnych prądnic należy dobrać z uwzględnie
niem niejednostajności odbytu (powodowanej zmienną gęstością ru
chu w różnych porach dnia i roku), oraz z uwzględnieniem oczeki
wanego rozwoju ruchu w przyszłości, a przy doborze tym wypada dążyć do otrzymania możliwie wielkich, a jednakowych prądnic.
Położenie elektrowni należałoby właściwie tak dobierać, aby le- żaia ja k najbliżej środka ciężkości odbytu. Ze względu jednak na cenność gruntu w śródmieściu i na trudności w dostawie paliwa i do
starczeniu taniej wody, większe elektrownie tramwajów miejskich le
żą ponajczęciej na krańcach miast, a nawet w okolicach podmiej
skich, W takim przypadku stosujemy zazwyczaj trójprąd- wysokie
go napięcia, doprowadzamy go do poszczególnych przetwórni, roz-:
9 0 6 Dział szesnasty.— Elektrotechnika.
R y s. 1259.
rzuconych wzdłuż sieci toru, w których przetwarzamy trójprąd wy
sokiego napięcia, przetwornicami na sprąd o napięciu 550 do 600 V.
c. Doprowadzanie prądu.
1. Przewody napowietrzne znajdują najszersze zastosowanie do zdawania prądu wagonom, albowiem tego rodzaju przewody zdaw- ne są nietylko najtańsze co do kosztów urządzenia, lecz są zara
zem i najbardziej zaufnc pod względem działania. Drut zdawny na szlakach prostych podwieszamy sprężyście w odstępach 35 do 40 m, za pośrednictwem podwójnego zosobnienia, bądźto u wysięgników, bądźteż u drutów poprzecznych, a mianowicie zazwyczaj ponad osią toru. Jednakże przy zastosowaniu krążka zdawnego, obmyślonego przez Dickinson’a, drut zdawny leży nad przytorzem. Drut zdawny leży zazwyczaj na 5 do 6 m, wyjątkowo tylko do 7,5 m ponad to-
’rem, a przekrój tego drutu bywa 50 do 100 mm2, zazwyczaj koło
wy, 8 do 9 mm średnicy, czasami jednak stosujemy i przekroje ósemkowate (8). Tworzywem drutu bywa zazwyczaj miedź twardo wy
ciągana, o wytrzymałości na zerwanie: K z = 3800 do 4000 kg/cm2, a o przewodności 96 do 97°/0 względnie do miedzi szczerej. Drut zdawny podwieszamy u osobniaków za pośrednictwem zacisków. Cały przewód zdawny dzielimy zazwyczaj zosobniającemi złączkami mię- dzydziałkowemi na poszczególne działki, około 500 m długie. Przy
ległe końce działek sąsiednich przyłączamy do rozłącznika między- działkowego, za pośrednictwem którego możemy każdą działkę zo- sobnić od sąsiedniej, a w razie potrzeby możemy, rozłączając w ten sposób jeden’ lub obydwa końce działki, doprowadzić ją do stanu bez napięcia. W czasie ozysku kilka takich działek łączymy ze so
bą w jeden dział przewodu zdawnego, pozostawiając rozłączniki między takimi działami otwarto, czyli dzieląc cały przewód na pe
wną liczbę działów, nawzajem od siebie zosobnionych. Do każdego działu dosyłamy oddzielnie prąd od dodatnego pręta zbiornego z elektro
wni lub z przetwórni, a to za pośrednictwem oddzielnego przewodu dosyłowego, który w miastach układamy zazwyczaj pod chodnikami w postaci kabla opancerzonego, przy drogach podmiejskich natomiast prowadzimy go w postaci przewodu gołego, po słupach, na kołpa
kach porcelanowych.
Każdy przewód dosyłowy posiada w elektrowni (względnie w prze
twórni) swój włącznik, a nadto zabezpiecza się on wyłącznikiem sa
moczynnym, który go wyłącza w razie nadmiaru prądu, jakiby się mógł pojawić skutkiem skrótu lub t. p.
Zdawanie prądu. Z przewodu zdawnego zdajemy prąd do wa
gonu będącego w ruchu, za pośrednictwem: bądżto krążka zdawnego z obrzeżami, obchwytującemi ów przewód, bądźteż pałąka zdawne
go, który w lukach nic wykoleja się tak łatwo z przewodu jak krą
żek, i dlatego w Europie znajduje szersze zastosowanie, podczas gdy w Stanach Zjednoczonych naodwrót krążek więcej się rozpo
wszechnił.
IX. Tramwaje i kolejki elektryczno. 9 0 7
Każdą działkę przewodu zdawnego wypada zabezpieczyć od bły
skawic i piorunów za pomocą odgromników, a mianowicie bądźto rożkowych, bądźteż z magnetycznem gaszeniem iskier.
Gdy nad przewodem zdawnym, albo nad gołym przewodem do
syłowym przechodzi drut inny, wątłoprądny, np. telegraficzny lub te- lefonowy, natenczas, w razie zerwania się takiego drutut jego ze
tknięcie się z przewodem wysokiego napięcia grozi poważnem nie
bezpieczeństwem i przechodniom, na których taki drut spadnie, i miej
scom, do których prowadzi, gdyż mógłby tam wzniecić pożar. Dla
tego należy owe druty nietylko zaopatrzyć w bezpieczniki, któreby wykluczały możność wzniecenia pożaru, lecz nadto zabezpieczyć wogóle od zetknięcia się z przewodami wysokiego napięcia:' W tym celu osłaniamy w takich miejscach przewody w końcu wspomniane po ich wierzchu listwami drewnianemi lub z innego tworzywa nie- przewodnego, albo rozpinamy ponad nimi, w odstępie 0,75 m, do- ziemione: bądźto druty ochronne, bądź też siatki.
Przewodem powrotnym dla prądu bywają ponajczęściej same szyny toru (p. powyżej pod a.), na które prąd przechodzi z prąd
nika wagonowego poprzez osie i koła wagonu. Sposób ten, jakkol
wiek najtańszy, nie jest jednakże bez wad, z których najwybitniej
szą jest przechodzenie prądów z toru do ziemi i ich wałęsanie się w niej. Takie prądy wałęsające się szukają sobie drogi powrotnej o najmniejszym oporze, a więc przechodzą przeważnie na metalowe przewody podziemne, jako to na rury gazowe i wodociągowe, na pancerze kabli i t. p. Przy przejściu na nie, o ile wielkość takiego prądu jest dość znaczna, rozkłada on elektrolitycznie metalowe two
rzywo tych przewodów *). Aby temu zapobiedz, należy wedle moż
ności zmniejszać wielkość owych prądów wałęsających się, czyli utrudniać przejście prądu z szyn do ziemi. W tym celu trzeba prą
dowi ułatwiać drogę powrotną do elektrowni poprzez szyny, zmniej
szając wedle możności ich opór elektryczny, a mianowicie przynaj
mniej do tego stopnia, aby największy spad napięcia w szynach nie przekraczał wartości 5 do 7 V. Gdy rozległość sieci jest bardzo znaczna, pojawia się nieraz konieczność odprowadzania prądu po
wrotnego przez oddzielne przewody zosobnione do elektrowni (wzgl.
przetwórni), a czasami nawet konieczność wstawiania w koniec ta
kiego przewodu oddzielnej prądnicy prądochłonncj, która, obniżając napięcie, kieruje prąd ku sobie, odprądniając niejako ów przewód.
Aby zupełnie zapobiedz prądom wałęsającym się (co jest niezbę
dne, np. w blizkości naukowych pracowni fizykalnych, aby nie za
mącać ich doświadczeń i spostrzeżeń), oddajemy prąd powrotny wa
gonu drugiemu przewodowi zdawnemu, również zosobnionemu, a czy
nimy to za pośrednictwem drugiego krążka lub pałąka zdawnego.
W warunkach odpowiednich zaleca się też układ trójprzewo- dowy, między którego zosobnionymi przewodami skrajnymi panuje
9 0 8 Dział szesnasty. — Elektrotechnika.
•) Przepisy, dotyczące zapobiegania szkodliwości prądów wałęsających się, opraco
wane przoz Związek niemieckich gazowników i wodociagarzy, p. Przegląd techniczny 1907.
napięcie 2 X ^ 5 0 lub 2 X 6 0 0 V, a którego przewodem obojętnym są szyny torowe. Z powodu dwa razy większego napięcia układ ten jest sprawniejszy, a straty napięcia w przewodzie obojętnym są względnie małe, powodują zatem mniej prądów wałęsających się.
2. Przewody podziemne. Zdawne przeWody podziemne pomieszcza
my zazwyczaj w kanale betonowym, a to w postaci prętów teowniko- wych lub ósemkowatych, ułożonych na osobniakach. Kanał posiada w swym stropie pionową szczelinę nawskrośną, 25 do 30 mm szeroką, wzdłuż całego toru, przez którą przechodzi ramię zdawne. Ramię to, przytwierdzone do wagonu, sięga poprzez szczelinę w kanał, a koniec jego, wykształcony w przyrząd zdawny, ślizga się po przewodzie zdawnym. Gdy naprądnianie wagonów jest różnorodne, a więc na jednych oddziałach szlaku z przewodów podziemnych, na innych zaś z napowietrznych lub ze zasobników, natenczas owo ramię zdawne urządza się w ten sposób, aby je można było wysuwać ze szczeliny w górę. Jeżeli urządzamy ów kanał podziemny, to zaleca się ułożyć w nim przewód powrotny, a natenczas z pod wagonu sięgają poprzez szczelinę w kanał dwa takie ramiona zdawne.' Szczelinę podłużną rozmieszczamy bądźto na śródtorzu, bądźteż na przytorzu, a najle
piej w jednym z toków (na szlakach dwutorowych we wewnętrz
nym), a mianowicie w ten sposób, aby tworzyła zarazem rowek na obrzeże kół tramwajowych, przez co unikamy trzeciego rozcięcia powierzchni ulicy na każdy tor, utrudniając sobie wzamian ustrój rozjazdów. Pręty zdawne miewają takie same długości jak szyny torowe, a przy każdem ich złączu urządzamy właz do kanału dla jego oczyszczania; wodę opadową odprowadzamy podziemnie w od
stępach 40 do 50 m. Zdawne przewody podziemne nie szpe
cą uiic miejskich i to jest ich główną zaletą przed napowietrznemi, natomiast są one w urządzeniu droższe, a w ozysku i droższe i mniej zaufne. Pierwszy taki tramwaj w Europie zbudowano w Bu
dapeszcie.
3. Tramwaje o stykach rozstawnych. W zdłuż toru, bądźto śród niego, bądźteż zawieszone u słupów, rozmieszczamy w pewnych od
stępach niezbyt wielkich oddzielne styczniki zasilane prądem. Ze zda- wnych tych styczników prąd przechodzi na drugi pręt, po nich się ślizgający, a przytwierdzony do wagonu. Styczniki na słupach mo
gą być stale pod prądem, natomiast styczniki w śródtorzu powinny być pod prądem tylko wtenczas, gdy nad nimi znajduje się wagon, który w ten sposób broni niejako przechodniom dostępu do tych styczników, chroni ich zatem od porażenia prądem. Mimo liczne pomysły, mające udoskonalić ten rodzaj tramwajów, nie znalazł on dotychczas szerszego zastosowania.
4. Tramwaje zasobnikowe. Każdy wagon silnikowy otrzymuje swą oddzielną rzeszę zasobników, która może starczyć na odbyt ca
łodzienny, albo też naprądnia się podczas przerw jazdy, zazwyczaj na przystankach krańcowych. Tramwaje takie nie szpecą ulic, są jednakże mniej dogodne w ozysku z dwóch mianowicie powodów:
wielkiej wagi zasobników i czasu traconego na ich naprądnianie.
Obecnie waga rzeszy zasobników na wagon dosięga 3,5 t, wymaga
IX, Tramwaje i kolejki elektryczne. 9 0 9
zatem silniejszej budowy i samego wagonu i toru, a nadto przyczy
nia się do szybszego ich zużycia. By zmniejszyć wedle możności wagę zasobników, stosujemy względnie wysoki wyprąd na jednostkę powierzchni płyt, zmniejszając przez to ich trwałość, która cierpi również wskutek ustawicznych wstrząśnień i uderzeń, nieuniknionych podczas jazdy. Sprawność zasobników jest względnie mała, co zwię
ksza koszty prądu. Zaufność działania jest mniejsza aniżeli przy zastosowaniu zdawnych przewodów napowietrznych. Zwłaszcza gdy śnieg pokryje tory, moc zasobników staje się często niedostateczną.
Wreszcie zasobniki wydzielają zaduchy kwasu, których dotychczas nie udało się jeszcze usunąć w zupełności, a które nie mogą być przyjemne dla jadących.
5. Zasilanie naprzemianne z przewodu napowietrznego i ze za- sobników. Przewody napowietrzne prowadzimy tylko ponad ulicami, z których oszpeceniem łatwiej się nam pogodzić, a więc ponad uli
cami przedmieść i ponad drogami podmiejskiemi. Wagon, jadąc te- mi ulicami, czerpie prąd z przewodu zdawnego tak do napędu prąd
ników, jak i do naprądniania zasobników, których wyprądem napę
dzamy następnie prądniki podczas jazdy przez ulice śródmieścia, nie oszpeconego napowietrznymi przewodami zdawnymi. Ponieważ za
sobniki naprądniamy tu cżęściej, a wyprądniamy przez okresy krót
sze, aniżeli w układzie z pod 4., więc waga zasobników będzie tu znacznie mniejsza.
6. Zasilanie naprzemianne z przewodu napowietrznego i pod
ziemnego. W miastach, nie podlegających nadmiernemu zaśnieżeniu, będzie to może sposób najwłaściwszy, gdy niektórych części nie chcemy oszpecać przewodami napowietrznymi.
d. Wagony i prądniki.
W celu należytego wyzyskania wagi wagonu na otrzymanie mo
żliwie wielkiej czepności, napędzamy zazwyczaj obydwie jego osie, a mianowicie każdą z nich oddzielnym prądnikiem. Każdy z tych prądników może bez nadmiernego zagrzania się *■) wyłaniać ze sie
bie przez godzinę bez przerwy moc 25 do 30 MC doraźnie zaś, przez czas krótki, do 50 MC. Stopniowania mocy silników dokony
wamy w ten sposób, że włączamy je naprzód obydwa, wraz z opor
nikiem posobnie; następnie zmniejszamy stopniowo opór w oporni
ku, a gdy ten opór dojdzie do zera, wzmagamy dalej moc wyłania
ną, włączając obydwa prądniki obocznie względem siebie, lecz po
sobnie z opornikiem; wreszcie przez stopniowe zmniejszanie oporu w oporniku do zera otrzymujemy największą moc, jaką prądniki wyłonić mogą. Nastawnice budujemy zazwyczaj na 7 do 8 stopnio
wali mocy; z nich jednakże tylko dwa stopniowania są przeznaczo
ne na pracę przez dłuższe okresy czasu, a mianowicie te dwa stop
niowania, jedno posobne i jedno oboczne, przy których opornik
po-9 1 0 Dział szesnasty. — Elektrotechnika.
•) P. prawidła, dotycz ące oceny i sprawdzania prądnic i t. d., podane w zeszycie
¿dzielnym, dołączonym do niniejszego tomu Technika.
IX. Tramwaje i kolejki elektryczne. 9 1 1
zostaje zupełnie wyłączony z obwodu. Nastawnicę zaopatrujemy w magnetyczny gaszak iskier, a na każdem podścieniu wagonu, t. j. tramwajów stosujemy prawie wyłącznie sprądniki głównikowe, jako po
siadające wielki moment
2. Hamowanie elektryczne odbywa się:
a. przeciwprądem, t. j. prądnik nastawiamy na bieg wsteczny-;
sposób ten stosujemy jednak tylko w razie niebezpieczeństwa;
b. skrótem, t. j. prądnik działa jako sprądnica, której prąd po
chłaniamy opornikiem;
c. za pośrednictwem elektromagnetyzmu, a mianowicie:
R ys. 12G0.
a) hamulec tarczowy składa się z dwóch tarczy, dociskanych do siebie elektromagnetycznie: jedna z tych tarczy siedzi niepokrętnie na osi wagonu, druga zaś jest złączona z jego ostoją;
¡3) zwykłe klocki hamulcowe dociskamy za pośrednictwem rdze
nia żelaznego, wciąganego elektromagnetycznie w zwojnicę;
y) hamując wagon elektromagnetycznie o szyny.
Przy hamowaniu z pod b. i c prądu hamującego dostarcza nam sprądnik, działający jako sprądnica, napędzana rozpędem wagonu.
8. Hamowanie powietrzne. Hamulce są ustroju podobnego jak w pociągach kolejowych, sprzężarkę napędzam}' jednak od osi wa
gonu.
Przy hamowaniu elektrycznem lub powietrznem silniczy ze swe
go stanowiska może obsługiwać wszystkie przyrządy hamujące i to nietylko u wagonu silnikowego, lecz i u doprzęgniętego.
g ^ 2 D ział szesnasty, — Eioktrotechnika.