Amikor a Ganz forradalmat csinált a hegyi vasutakon
Nem túlzás, a Ganz olyan új irányokat keresett, amelyeket akkoriban nem sokan követtek, de az már látható volt, hogy az egyre növekvő igényeknek az addig alkalmazott megoldások már nem képesek megfelelni – akkor sem, ha tovább csiszolják azokat. Teljesen másra, egészen új megoldásokra volt szükség.
Borítóképen: Alagutak, árkádok, merész völgyáthidalások változatossá tették az utazást azon a vonalon, amelyre a Ganz gyártotta le motorvonatait
Ahogy azt már olvasóink pontosan tudják, a Ganz nem kezdett hozzá komoly előtanulmányok nélkül egyetlen fejlesztésnek sem. Nem volt ez másként akkor sem, amikor a Belgrád- Dubrovnik (Ragusa) vonal gyorsvonati személyforgalmának motorizálását vállalta el, és a feladatot 1938-ban teljesítette is.
De ne szaladjunk ennyire előre, nézzük, hogy a Ganznál milyen megfontolások vezették a tervezők kezét! A legfontosabb megállapítások a következők voltak:
- A hegyi pályákon a szűk kanyarok, valamint a jelentős szintkülönbségek olyan tényezők, amelyek döntő hatással vannak a vasúti egységek megtervezésére, szerkezeti, gépészeti kialakítására.
- Az emelkedők legyőzéséhez alkalmazott különböző tapasztalati képletek (pl. az akkor Magyarországon alkalmazott ún. Clark-képlet) nagy szórást mutat a szükséges tapadási súly meghatározására.
- Ezzel együtt megállapítható, hogy a gőzmozdonyok géperejének átadása során a vonóerő nem egyenletes, hanem úgy fluktuál, hogy a tengelyen egy kerékfordulat alatt négyszer ér el maximális és ugyancsak négyszer minimális értéket.
- Olyan mozdonyok esetében, amelyeknek gépi vonóerejét nem közvetlenül a forgattyú és hajtó- és kapcsolórúd viszi át a hajtott és kapcsolt tengelyekre, a helyzet már önmagában is kedvezőbben alakul, mert a gépezeti vonóerő éppúgy állandó, csakúgy, mint az adhéziós (tapadási) vonóerő, így a két erő könnyen egyensúlyban tartható anélkül, hogy kerékcsúszás következzen be.
- A gőzmozdonyok ilyetén hátrányát egyrészt azzal igyekeztek csökkenteni, hogy a szerkocsi tengelyét is meghajtották, és/vagy fogaskesék mechanizmust alkalmaztak.
Ez utóbbira egy szép példa a Fogaskerekű Vasút:
- A fogaskerekű megoldás azonban azért problémás, mert erősen karbantartás-igényes, és a mechanikusan érintkező fogaskerekek még így is magasfokú kopásnak vannak kitéve, és egyes esetekben a sebességet is jelentősen korlátozzák.
Eddig az elméleti meggondolások, de a Ganz nem lett volna Ganz, ha nem gyűjt gyakorlati tapasztalatokat. Kutatásaik sokán azt találták, hogy dugattyús gőzmozdonnyal való vontatás esetén a vasutak már 50 ‰-es emelkedésű pályán (pl. az Erdőköz-Tiszolci és Karánsebes-Hátszeg vonalon) kénytelenek a fogaskerekű vontatást bevezetni, de a német birodalmi vasutak Donau-Eschingen és Freiburg állomásai közötti Höllentalbahn nevű vonalán – ami 6o ‰ legnagyobb emelkedésű gőzüzemű fogaskerekű vasútként épült! – a villamosítás után tiszta adhéziós villamos mozdonyokkal bonyolította le a forgalmat.
Az elmélet és a gyakorlat tehát egyirányba mutatott! Egyértelművé vált, hogy olyan hajtást kell alkalmazni, ami működése során egyenletesen adja le a gépi vonóerejét!
Erre pedig nincs alkalmasabb, mint a dízelhajtás, de ennek megoldása is több alternatívát kínált. A fentiekből az is következik, hogy a tapadási súlyt növelni kellett, de üzemgazdaságossági okok miatt – hogy a növelendő tapadási súlyt ne tisztán egy súlyos mozdonynak holtsúlya, sőt annak is esetleg csak egy hányada adja! – olyan járművet kellett alkalmazni, ami alkalmas fizető személyek és áruk szállítására is!
Igen, innen más nem nehéz a megfejtés, a Ganz természetesen a motorkocsira gondolt, és – miután a villamosítás nem volt tervben sem! – természetesen a dízel motorkocsiban látták a megoldást!
Az akkor gyártott motorkocsik – akár szólóban, akár több kocsiból álló vonatról volt szó – esetében alapesetben is megoldható volt, hogy a vonatsúlynak legalább az 50 %-a legyen a tapadási súly, de akár elérhető volt a 100% is! Márpedig ez gőzgéppel történő hajtás esetén igen nehezen lett volna kivitelezhető…
És a Ganz gyakorlatában a több hajtott kerékpárral ellátott motorvonatokra már volt példa. 1936 januárjában adták át a belga Chemin de Fér du Nord Belge vasúttársaságnak az alább látható motorkocsit, melynek különlegességét az adja, hogy mindkét tengelye hajtott:
A Belgiumba szállított motorkocsi összes hajtott tengelye azt jelenti, hogy a vonatsúly 100 %-a tapadási súly! De itthon is volt példa ilyenre, és egy másik felhasználást is meg tudunk mutatni a következő képpel. A Ganz a MÁV számára építette azt a kéttengelyes – szintén minden tengelyén hajtott motorkocsit -, melynek melynek hajtására két, elektropneumatikus távkormányzással vezérelt, összesen 550 LE-s Ganz-Jendrassik Diesel-motor szolgált, és a motorkocsi, mint személyvonat 8-10 szabványos kocsit vontathatott 60 km/h sebességgel! És közben a motorkocsi is szállított utasokat!
De ezzel még nem volt vége, ugyanis akkoriban már a Ganz leszállított olyan motorvonatokat – Egyiptomba, Romániába, Argentínába, Uruguayba -, melyek közül utóbbi kettő esetében már alkalmazták a szintén Ganz-gyártmány elektropneumatikus többszörös és távvezérlő rendszert. Ez pedig lehetővé tette, hogy akár négy motorkocsit is egy vonatba sorozzanak – így továbbra is megmarad a vonatsúly = tapadási súly egyenlet! -, vagy akár mellékkocsik közbülső besorozásával a befogadóképességet tetszés szerint növelhették.
Ez a rendszer tehát lehetővé tette, hogy a vonat egyik végén lévő vezérállásból az összes besorozott motorkocsi hajtását szinkronban vezérelhessék, minden motort dolgoztassanak, ha ezt a terepviszonyok indokolják, ugyanakkor sík pályán lehetőség volt arra is, hogy egyes motorvonatokat lekapcsoljanak a hajtásról.
Fontos még kiemelni, hogy a Ganz mechanikus erőátvitelt alkalmazott, mert a villamos és hidraulikus erőátvitel rosszabb hatásfokú volt, és drágább is, és a mechanikus erőátvitel sajátossága volt az is, hogy ahány fokozata volt, annyi sebességen volt képes maximális erőt kifejteni.
Nagyon fontos azt is tudni, hogy a gőzmozdonyok csúszócsapágyaival szemben a Ganz motorkocsijai görgős csapágyakon futottak, így jelentősen csökkent a gördülési ellenállás, ami különösen gyorsításkor jelentett nagy különbséget, valamint azt is, hogy a motorkocsik két tengelye, vagy akár a forgóvázas négytengelyes kocsik kanyarulati ellenállása ellenállása lényegesen kisebb a négy, öt, esetleg hat csatlós, közös keretbe ágyazott hajtott tengelyeken és azonkívül egy-két futótengelyen futó, a pályaívekben elkerülhetetlenül szoruló és ékelődő mozdonyfutómű görbületi ellenállásának.
A Ganz motorkocsijai tehát nem csak jobban gyorsultak, és nagyobb sebességre voltak képesek a kanyarulatokban, hanem jobban is kímélték a pályát!
A két négytengelyű motor- és egy négytengelyű mellékkocsiból álló vonatnak utasokkal teljesen feltöltött állapotban kereken mintegy 80 tonna bruttó súlyt jelentett. A tizenkét tengelyből nyolc hatott volt, tehát a tapadási súly 55 tonna volt (a mellékkocsi értelemszerűen könnyebb volt, ezért nem 53,33 tonnával számoltak).
Ez annyit tett, hogy a 111 utas befogadására alkalmas vonat mintegy 72 tonna önsúlyából egy utasra kereken legfeljebb 650 kilogramm esett!
Ez pedig igencsak jó eredménynek számított akkoriban! Különösen akkor látjuk meg, hogy ez milyen jó érték, ha bemutatjuk, hogy ez annyit jelentett, hogy;
- A matematikai modellek szerint igen kedvezőtlen körülmények között (vizes. csúszós pálya!) a vonat tisztán adhéziós üzemben 68-70 ‰-es emelkedő pályát is képes volt leküzdeni.
- Ez a vonal keskeny nyomtávú volt, márpedig sem a gépészeti berendezés, sem az utasok kényelmi berendezésének méreteit nem lehetett a nyomtávval együtt csökkenteni!
És akkor jöjjön a pálya! Pontosabban annak a keskeny-nyomtávú hegyi pályának egyik karakterisztikus szakasza, amelyen számos igen éles kanyar mellett 6o ‰-es emelkedések voltak, és amelyre a Ganznak terveznie kellett!
Ez bizony elég jól szemlélteti, hogy a pálya már önmagában is komoly feladat elé állította a tervezőket és magát a szerkezetet, de meg kell jegyezni, hogy a pályán uralkodó igen szélsőséges időjárási viszonyok csak rontottak a helyzeten! És ahol fel kell menni, ott majd egyszer le is kell tudni jönni…
Ezt pedig természetesen a Ganznál is pontosan tudták, így ezeken a motorvonatokon alkalmaztak először elektromágneses sínféket!
Alkalmazásának jelentősége nemcsak abban állt, hogy mint a légféktől és kéziféktől független fékberendezésként az üzem- és életbiztonságot szolgálta azzal, hogy az említett tuskós fékek üzemképtelensége esetében azokat teljesen pótolja, hanem – és talán főképpen – abban, hogy a vonalon előforduló nagy emelkedéseken is lehetővé tette a vonat megindítását, ami rendkívül nehéz és körülményes volt azokban az esetekben, amikor a kerekek tuskókkal voltak fékezve.
Az a fék tehát nem csak a lassítást szolgálta, hanem – mai fogalommal élve – visszagurulás-gátló szerepét is betöltötte!
Gondoljunk csak bele, hogy mennyivel könnyebb egy visszagurulás-gátlóval ellátott autóval elindulni egy meredek emelkedőn, mint a kézifékkel és a kuplunggal játszva egy visszagurulás-gátlóval fel nem szerelt géppel.
Mielőtt még a Ganz a motorokat és a hajtott forgóállványokat leszállította volna a brodi gyárba – ahol a kocsirészt gyártották -, a négytengelymeghajtás és az elektromagnetikus sínfék üzemi kipróbálása céljából két négytengelyű motoros próbaalvázat építettek a megrendelt motorkocsialvázak hosszméreteivel. Ezeket a már említett távvezérlő berendezéssel összekapcsolva, a max. 38,2 ‰ emelkedésű Miskolc-Lillafüred-i keskenyvágányú pályán üzemközben is kipróbálták.
A két próbaalváz elektropneumatikus, többszörös- és távkapcsoló berendezéssel összekapcsolva, tehát összesen nyolc adhéziós tengellyel, 38.600 kg tapadási súllyal a 38,2 ‰ emelkedésű vonalrészen az alábbi állandó sebességgel volt képes vontatni:
Bár a lillafüredi pálya nem volt olyan meredek, mint a Jugoszláv Államvasutak pályája, de a modellek alapján kiszámítható volt, hogy a lillafüredi emelkedésen a 115 t elegysúllyal elért teljesítmény a 63 ‰ emelkedésű pályán 78,7 tonnának, a 145 tonna elegysúlyú vonat pedig 99 tonnának felelt meg.
Ez pedig azt jelentette, hogy a motorok teljesítménye messze felül van annak megrendelői elvárásnak, hogy a 80 tonnás bruttó súlyhoz 63 ‰-es emelkedés mellett 15 km/h sebességet lehessen elérni!
De voltak más teljesítmény-tesztek is: kiderült, hogy 85 tonna összsúly mellett sík pályán 50 másodperc alatt érhető el a motorok teljesítményének köszönhetően, de az is kiderült, hogy a sínfék igénybevétele mellett 38,2 ‰-es emelkedésű pályarészeken is könnyűszerrel és biztosan meg tudták indítani a szerelvényt, míg ilyen rendszerű sínfék hiányában az indítás súlyosabb vonatoknál lehetetlen lett volna, és még a könnyebb vonatoknál is nagy nehézséggel járt volna.
A próbavázakat az akkori jugoszláv közlekedési miniszter is megtekintette – helyettesével és egy kisebb bizottsággal -, és a tesztek egyértelműen meggyőzték a szakértőket.
1938 júniusában elkészült az első motorvonat, így sor kerülhetett a helyszínen az első próbamenetekre. Ezeket Bosna-Brodtól Szarajevóig, Szarajevótól Belgrádig, Belgrádtól Dubrovnikig és Dubrovniktól Szarajevón át vissza Brosna-Brodig összesen több mint 2.000 kilométer hosszú pályán a jugoszláv közlekedésügyi minisztérium vezető személyiségeinek részvételével tartották meg.
A próbamenetek eredményei – a vontatási teljesítmény, mint a sebesség, gyorsítás, fékezés és mindezek mellett a futási tulajdonságok -, nemkülönben üzembiztonság tekintetében messze túlszárnyalták azokat az értékeket, amelyeket a rendelővel szemben szerződésszerűen garantált a Ganz.
Leírni egyszerű volt, megalkotni nem, de a magyar mérnökök ezt a feladatot is megoldották! Ezzel pedig;
A világ leggyorsabb keskenynyomtávú hegyi vonala lett a kiírásban szereplő jugoszláv pálya, ami felkeltette a nemzetközi szakmai közvélemény figyelmét is – újabb potenciális megrendelőket hozva a gyártónak!
