KOLEJOVÁ ŽELEZNIČNÍ VOZIDLA DRUHY KOLEJOVÝCH VOZIDEL Hnací vozidla - jsou schopna vyvinout tažnou sílu Přípojná vozidla - nejsou schopna vyvinout tažnou sílu DRUHY HNACÍCH VOZIDEL Lokomotivy - pouze strojní vybavení Motorové vozy - strojní vybavení + prostory pro cestující Speciální vozidla - strojní vybavení pro technické práce (podbíječky, jeřáby, ) podle zdroje energie pro pohon mohou být hnací vozidla : parní - nezávislá motorová - nezávislá elektrická - závislá DRUHY PŘÍPOJNÝCH VOZIDEL Osobní Nákladní Speciální Motorová nebo elektrická jednotka - skládá se z hnacího vozidla + přípojných vozidel + řídícího vozidla, vše jednotné konstrukce pro přepravu cestujících. KONSTRUKČNÍ CELKY ŽELEZNIČNÍCH VOZIDEL Pojezd - bez podvozku nebo s podvozkem vždy obsahuje - dvojkolí - vypružení - vedení Vozová skříň - rám skříně - nástavba Poháněcí soustava Příslušenství, výstroj a výbava 1
POJEZD BEZPODVOZKOVÉHO VOZU Vedení dvojkolí s vypružením je připevněno k rámu vozové skříně. bezpodvozkový vůz schéma pojezdu : podvozkový vůz POJEZDY - PODVOZKY ŽELEZNIČNÍCH VOZIDEL Jsou samostatnými konstrukčními celky, schopnými pojezdu po kolejnicích. Na podvozky se ukládá vozová skříň. Části podvozků : rám dvojkolí nápravová ložiska systém vypružení systém vedení dvojkolí systém uložení vozové skříně brzdy moderní podvozek železničního vozu RÁMY svařované nebo odlévaná konstrukce z podélníků a příčníků 2
DVOJKOLÍ - jeho části jsou náprava a kola, která jsou na nápravu za studena nalisována. Kola mohou být obručová (používaná dříve). Dnes se používají kola celistvá, která jsou pro provoz bezpečnější. Obručové kolo - má tyto části - kotouč - obruč - nalisována na kotouč za tepla - pojistný kroužek - pojišťuje obruč z vnitřní strany Celistvé kolo - vyrobeno jako jeden kus (tzv. monoblok) NÁPRAVOVÁ LOŽISKA Dnes se používají ložiska válečková nebo dvouřadá soudečková naklápěcí. Jsou uložena na čepech nápravy s přesahem (montáž za tepla, demontáž tlakovým olejem vrtaným čepem). Vnější kroužek je uložen v ložiskové skříni. SYSTÉMY VYPRUŽENÍ Existují dva základní systémy vypružení : Jednoduché - prvotní nebo druhotné Dvojité - prvotní i druhotná současně Prvotní vypružení (primární) jedná se o vypružení mezi dvojkolím a rámem podvozku (nebo skříně u bezpodvozkového vozu). Druhotné vzpružení (sekundární) - jedná se o vypružení mezi rámem podvozku a rámem skříně. schéma dvojitého vypružení : 3
Jako pružících prvků se používají pružiny ocelové listové pružnice -nemají svorník, listy opatřeny důlkem a bradavkou, drážkou a perem, jsou staženy opaskem. Hlavní list je opatřen oky pro uchycení k závěskám ocelové šroubovité - mají zabroušené závěrné závity pryžové pneumatické schéma jednotlivých pružin : SYSTÉMY VEDENÍ DVOJKOLÍ Slouží k vedení dvojkolí ve svislém směru v rozsahu daném zdvihem prvotního vypružení a zachycuje síly mezi dvojkolím a rámem podvozku ve vodorovné rovině. Běžně se používají k vedení dvojkolí : rozsochy vodicí čepy válcové opěry ojničky pryžové bloky kyvná ramena 4
SYSTÉMY ULOŽENÍ VOZOVÉ SKŘÍNĚ Vozová skříň je uložena na rámu podvozku. U přípojných vozů se většinou používá torna, která umožňuje natáčení podvozku při průjezdu obloukem. Výkyv vozidlové skříně na torně omezují postraní kluznice. U nákladních vozů jsou torna a postranní kluznice na rámu podvozku přímo. (viz podvozek s listovými pružinami a podvozek Y) U osobních vozů jsou torna a postraní kluznice na odpruženém příčníku (sekundární vypružení) a vše je na kolébce, která je na rámu zavěšena. (viz podvozek bezrozsochový ) U motorových vozů a lokomotiv může být vozová skříň na podvozku zavěšena (viz podvozek jednonápravový) nebo moderně jsou vozové skříně uloženy přímo na pružinách sekundárního vypružení, které dovolují omezený pohyb skříně ve všech směrech. Tyto pružiny jsou pryžové (viz podvozek s kyvnými rameny), pneumatické nebo ocelové šroubovité (viz podvozky s poníženým rámem). Několik podvozků železničních vozidel provozovaných i na českých tratích Podvozky nákladních vozů Mají pouze jednoduché, většinou primární vypružení. Podvozek s listovými pružinami (středoevropský) vypružení a vedení dvojkolí je jako u bezpodlozkového vozu, tj. vypružení listovými pružnicemi a vedení pomocí rozsoch. Podvozek Y dvojkolí vypruženo šroubovitými pružinami, vedeno je v rozsochách a třením ložiskové skříně o rozsochy je pružení tlumeno. 5
Podvozek Diamon rám podvozku vůči dvojkolí není odpružen (chybí primární vypružení) odpružena je vozová skříň vůči podvozku šroubovitými pružinami (sekundární odpružení). Podvozky osobních vozů Mají vždy dvojí vypružení Podvozek bezrozsochový - např. Gőrlitz nejrozšířenější GP 200 moderní ( do 200 km/h ) Vedení dvojkolí zajišťují vodící trny v osách šroubovitých pružin primárního vypružení. Mezi dvojkolími je zavěšena kolébka a na ní šroubovité pružiny sekundárního vypružení. Na těchto pružinách je příčník s tornou pro uložení vozové skříně. Podvozky motorových a přípojných vozů jednotné konstrukce Podvozek jednonápravový na kterém je vozová skříň zavěšena. 6
Podvozky s poníženým rámem, se vzduchovými pružinami nebo ocelovými šroubovitými pružinami. Na pružinách je vozová skříň položena. Podvozek vozů Pendolino má systém, který při jízdě v obloucích hydraulicky naklání vozovou skříň vůči podvozku. Tím se snižuje projev odstředivé síly ve vyšších rychlostech. Podvozky lokomotiv Podvozek s kyvnými rameny pro motorové (dieselelektrické) lokomotivy ČKD. Vozová skříň Je položena na pryžových pružinách. Podvozek s vodícími čepy pro elektrické lokomotivy II generace ČKD. 7
BRZDY A JEJICH OVLÁDÁNÍ Každé dvojkolí železničního vozidla je bržděno. Na většině současných vozidlech jsou použity brzdové zdrže. Jedná se o princip dvoučelisťových bubnových brzd, kdy jako buben je využito přímo kolo. Na moderních podvozcích se také používají brzdy kotoučové. Brzdové kotouče jsou umístěny na nápravě mezi koly. Brzdový válec je většinou uprostřed podvozku a od něho se síla přenáší ke zdržím pomocí brzdového táhloví, nebo má každá brzda válec svůj. Brzdy jsou ovládány vzduchem. Jedná se o tlakový, nepřímočinný systém. Na pokles tlaku v hlavním průběžném potrubí zareagují rozvaděče na vozidlech a pustí vzduch ze vzduchojemů do brzdových válců. Vzduchojem má každé vozidlo soupravy. Při nárůstu tlaku v hlavním potrubí rozvaděče vzduch z brzdových válců odpouštějí a současně se doplňují vzduchojemy. Tlak v hlavním potrubí ovládá strojvedoucí pomocí brzdiče. Také při vypuštění vzduchu z hlavního potrubí záchrannou brzdou nebo při jeho přetržení dojde k automatickému zabrždění. Některé moderní podvozky pro vysoké rychlosti musí být ještě vybaveny elektromagnetickou kolejnicovou brzdou, která brzdí přitažením magnetickou silou ke kolejnici. Tato brzda se používá v případě hrozícího nebezpečí. 8
SYSTÉMY POHONU HNACÍCH VOZIDEL MOTOROVÉ TRAKCE Výkon pro pohon dodává vznětový spalovací motor. Od něho je výkon přenášen většinou na všechna dvojkolí hnacího vozidla. Tím je využita celá hmotnost vozidla pro vznik adhezní ( třecí ) síly. Mechanický přenos výkonu od motoru na dvojkolí se dnes používá pouze malá speciální vozidla, neboť třecí spojka by při rozjezdu vlakové soupravy a při řazení rychlostních stupňů potřebný výkon nepřenesla. Pro větší výkony např. u některých motorových vozů se používá přenos hydrodynamický kombinovaný s ozubenými převody a pro velké výkony lokomotiv přenos elektrický. Takto můžeme získat pro rozjezd potřebný kroutící moment na kolech od nulové rychlosti. Také nedochází k přerušení přenosu výkonu, tak jako při řazení rychlostních stupňů mechanickou převodovkou. Na přenosové cestě se upraví charakteristika spalovacího motoru tak, aby se získala charakteristika vhodná pro pohon vozidla = trakční charakteristika. charakteristika spalovacího motoru ideální trakční charakteristika Mechanický přenos výkonu Výkon je přenášen od spalovacího motoru přes třecí spojku a stupňovitě řazenou převodovku. Kloubovými hřídelemi je rozveden na dvojkolí. trakční charakteristika při pětistupňové převodovce 9
Hydrodynamický přenos výkonu Spalovací motor přes převod do rychla pohání čerpadlové kolo hydrodynamického měniče. Kinetickou energií kapaliny se přenese výkon na turbínové kolo měniče a přes převod do pomala je poháněno dvojkolí. Měnič se aktivuje napuštěním kapaliny. Lze použít i několik měničů s různým sklonem charakteristiky, nebo hydrodynamickou spojku. Regulace výkonu je prováděna spalovacím motorem a měniče mění jeho charakteristiku. trakční charakteristika při přenosu výkonu hydrodynamickým měničem a spojkou Elektrický přenos výkonu (dieselelektrické lokomotivy) Spalovací motor pohání alternátor a jím vyrobená elektrická energie je vedena do trakčních elektromotorů. Trakční elektromotor pohání přes ozubený převod nebo speciální spojku dvojkolí. Regulace výkonu je prováděna spalovacím motorem, elektrické obvody výkon upravují a s elektromotorem vytvoří příznivou trakční charakteristiku blížící se ideální. 10
pohon dvojkolí elektromotorem U dieselelektrických lokomotiv a některých elektrických je na každém dvojkolí tlapový trakční elektromotor. Ten přibližně z 1/2 své hmotnosti leží na nápravě a z 1/2 hmotnosti pružným závěsem na rámu podvozku => je pouze částečně odpružen, ale je zajištěna stálá vzdálenost osy motoru od osy nápravy a přenos výkonu na dvojkolí lze realizovat jednoduše čelním ozubeným převodem. U elektrických lokomotiv jsou trakční elektromotory uloženy v rámu podvozku => jsou plně odpruženy primárním odpružením, ale mění se vzdálenost osy motoru od osy dvojkolí. Přenos výkonu na dvojkolí se realizuje speciální pružnou lamelovou spojkou nebo kloubovou hřídelí a ozubeným převodem. V obou případech musí být hřídel rotoru motoru dutá. 11