Amire senki nem számított: Világelső villamos vasút Magyarországon
Korábban egyik cikkünk beharangozójában azt írtuk, hogy Kandó Kálmánnak igazán csak egy komoly találmánya volt, de az az egy maga a modern villamos vasút. A nagyfeszültségű háromfázisú váltakozóáramú vontatás sikerének kulcsa a Kandó Kálmán által megálmodott, és megvalósított fázisváltó volt. A berendezés a Kandó féle kialakítás szerint egy egyfázisú szinkronmotor és egy háromfázisú szinkrongenerátor közös álló és forgórésszel.
Borítóképen: Az első kísérleti fázisváltós Kandó mozdony (V50). Jól megfigyelhető a gőzmozdonyokhoz hasonló csatlórudas hajtás
Amilyen egyszerű leírni a Kandó-féle villamos vasúti rendszer lényegét, olyan nehéz volt azt megvalósítani. Ebben az esetben pedig nem csak arra gondolunk, hogy pár évvel 1920 után milyen helyzetben volt Magyarország, hanem arra is, hogy ugyan a világ minden táján felmerült az ötlet, miszerint az 50 Hz-es, normál ipari áramot kellene használni a vasúti elektromos vontatásnál is – ami nagyban egyszerűsítené, így olcsóbbá tenné a vasút villamosítását – azonban…
A világ legnagyobb elméi sem voltak képesek megoldani a feladatot, a vasút – ahol létezett villamosítás – mindenütt teljesen különálló villamos rendszerrel működött!
A Kandó-féle megoldást egyrészt a szükség indukálta (az ország siralmas anyagi helyzetben volt), de nagyobb részt az a zsenialitás, ami csak igen keveseknek adatott meg, a vasúti villamos vontatás terén pedig egyenesen kizárólag Kandó Kámánnak! Amikor felvetődött a vasúti villamosítás ötlete, a következő megfontolások játszottak szerepet abban, hogy milyen irányba induljon el a fejlesztés:
- A vasúttársaságok akkoriban alapvetően három féle megoldással éltek: egyenáramú-, egyfázisú- és háromfázisú rendszerek.
- Ha egy rendszert bevezettek, az alapvetően meghatározta a további fejlesztések irányát is, hiszen egyazon vasúti rendszerben a többféle rendszer óriási többletfejlesztéseket, így rengeteg pénzt igényelt volna, a rendszerek közötti váltások pedig időrabló feladatnak számítottak.
- Mindhárom rendszerben megvalósítható a vasúti vontatás, ugyanakkor költségeiket tekintve (a beruházás és fenntartás is!) jelentős különbségek voltak.
- Akkoriban már rendelkezésre állt, és egyre nagyobb lefedettségű ipari villamos hálózatot építettek ki országszerte (és persze világszerte).
Végül ez utóbbi hálózat sajátosságainak megfelelő villamosítás mellett döntöttek, hiszen ebben az esetben rengeteg olyan villamosipari eszközt és berendezést használhattak fel a vasút villamosítása és üzemeltetése során, amelyek máris rendelkezésre álltak (ilyenek a vezetékek, kapcsolók, relék, jeladók és sok-sok más villamos berendezés és alapanyag).
Azt írtuk, hogy „döntöttek”. Igen, többesszám, mert ugyan a villamosítás motorja és atyja Kandó Kálmán volt, de ne felejtsük el, hogy 1922-ig a Ganz és Társa Waggon és Gépgyár műszaki-, majd vezérigazgatója volt, utána pedig a Ganz-féle Villamossági Rt. műszaki tanácsadójaként kizárólag az új villamos mozdonyok tervezési munkáit irányította. Magyarul:
Dr. Kandó Kálmán zsenijét úgy kellett kamatoztatni, hogy az egy piacon komoly versenyben lévő vállalat számára finanszírozható legyen, és a lehető legnagyobb nyereséget hozza!
Arról van tehát szó, hogy a zseni is kevés lett volna, ha a vállalat nem tudott volna profitálni Kandó tevékenységén! Persze a Ganz nem egyfajta „vakrepülésben” volt Kandó személyét illetően, hiszen még a vállalatnál betöltött vezetői pozíciói előtt – 1907 és 1915 között – 700 (!!!) mozdony készült Kandó közreműködésével Olaszországban, ezzel pedig megteremtette az olasz vasút villamosítását, melyet „Sistema Italiana” néven ismerhetett meg a világ. A bizonyíték pedig a Kandó által tervezett hajtásrendszerű mozdonyok megbízhatósága volt, amiről talán elég annyi, hogy az említett 700 mozdonyból még 1954-ben is több, mint 500 volt forgalomban!
Látni kell, hogy a Sistema Italiana alapgondolata hasonló volt ahhoz, ahogy hazatérte után itthon is közelítette a probléma megoldását, azonban – bár tényleg az „örökkévalóságnak” épültek a mozdonyok – az a fázisváltós rendszer, amit talán 1916-ban említett először Ney Ákosnak, a Duna–Száva–Adria Vasút későbbi igazgatójának.
Ney visszaemlékezése szerint Kandó egy rendkívül bonyolultnak tűnő rendszert ismertetett vele, de nem is annyira maga a mozdony motorikus felépítése, hanem az a komplex rendszer volt elképesztő számára, amit a zseni már akkor vázolt;
Kandó nem egyszerűen egy villamos mozdony megépítését célozta, hanem a vasút villamosításának teljes koncepciója a fejében volt már 1916-ban!
Jól mutatja, hogy mennyire kész volt – persze még csak fejben – a teljes koncepció, hogy 1916 december 1.-én Kandó bejelentette a fázisváltó végleges elvi felépítésére vonatkozó szabadalmát! Igen, a rendszer lelke a fázisváltós felépítés volt, hiszen:
A rendszer lényege, hogy egyfázisú betáplálással – egyfázisú szinkron motor és többfázisú generátor közbeiktatásával – a hajtó főmotor számára magasfeszültségű többfázisú áramot indukál.
Azt már említettük, hogy ez a felépítés igen nagyban segített olcsóbbá tenni a rendszer kiépítését, de üzemeltetése is olcsóbb volt, ugyanis a fázisváltó gerjesztése úgy szabályozható, hogy közben rontja a fázistényezőt, azaz nem rontja a hálózat hatásfokát! Ez egy igen fontos tényező, hiszen a névleges és az effektív teljesítmény közti különbséget a fáziseltolódás okozza, de ebben az esetben ez nem lép fel!
Szó volt már egyfajta többesszámról – hiszen, bár Kandó volt a villamosítás alfája és ómegája -, de tudni kell, hogy egy kisebb csapat dolgozott körülötte. Itt kell megemlíteni azt a mérnököt, aki már a Valtellina-vasút villamosítása idején is Kandó főkonstruktőre volt. Pavlovszky Gyulát Kandó kérésére felmentették a katonai szolgálat alól, így a Kőbányai úton levő igazgatósági épületben hozták létre a villamosmozdony szerkesztési osztályt, melynek feladata a próbamozdony részletrajzainak elkészítése volt.
1920 utolsó hetében a fázisváltós próbamozdony rajzai lekerültek a rajztáblákról, és a műhelycsarnokban már ezek alapján készült a próbamozdony.
Ezt a mozdonyt aztán a tapasztalatok alapján többször is átszerkesztették, de az alapvető működési elv természetesen nem változott. A rendszert egy ideig lehetett csiszolgatni a „próbapadon”, de eljött az idő, amikor a pályán is ki kellett próbálni. Erre 1923 nyarán nyílt lehetőség, mikoris a Nyugati pályaudvar és Alag között a próbára kialakított felsővezetékes vonalszakasz már rendelkezésre állt. Ezt a szakaszt a MÁV építette ki, ami – azon túl, hogy a pályateszteket itt lehetett elvégezni – arra is jó volt, hogy a MÁV felmérje a villamosítás költségeit, illetve tökéletesítse az erre a célra kialakított villamos rendszerét.
Tudni kell, hogy már azelőtt is voltak egyes magyarországi szakaszokon villamosított vonalak, de ezek más rendszerek voltak, és inkább elszigetelt jelenségnek értékelhetjük őket, viszont a Kandó-féle rendszert eleve úgy tervezték, hogy az lesz a magyar vasútvillamosítás alapja, tehát azokon a vonalakon, ahol fellép a villamosítás szüksége/lehetősége, ott ezt a rendszert fogják alkalmazni. És mi lett a próbák eredménye?
1923 és 1928 között a próbamozdony 1.450 tonnás legnagyobb terheléssel összesen 60.000 kilométert teljesített anélkül, hogy a fázisváltós rendszerből kifolyóan bármi üzemzavar mutatkozott volna.
Nem lehet mondani, hogy elsiették volna a teszteket, de annak, hogy öt éven keresztül zajlottak a próbák, nem csak az alaposság volt az oka, hanem az is, hogy további mozdonyokat csak akkor érte meg legyártani, ha kiépítenek legalább egy hosszabb villamos vonalat. Mert az ugyan igaz, hogy 1931 októberétől a próbamozdony már rendes közforgalmú üzemet teljesített, de erre a szakaszra – rövidsége okán – nem érte volna meg újabb mozdonyokat gyártani.
Igen ám, de pénz az nem volt, így olyan megoldást kellett találni, ami mégis lehetővé teszi, hogy legalább egy fővonalat villamosítsanak. Kölcsönt kellett tehát felvenni, a pénzt így angol bankok biztosították, méghozzá a fázisváltós rendszerért cserébe – természetesen bizonyos feltételek mellett!
Ezzel lehetővé vált, hogy a MÁV elkezdje a Budapest-központi pályaudvar (ma Keleti pályaudvar) és Hegyeshalom közti fővonal villamosítási munkálatait 1931 tavaszán.
Budapest-központi pályaudvar – Keleti pályaudvar
A pályaudvar nevét hivatalosan egy 1892. szeptember 20-i rendelettel változtatták át az addigi „Budapest-központi pályaudvar”-ról „Budapest-Keleti pályaudvar”-ra. Jelentős esemény volt ez a második névadás: mivel a MÁV 1892-re magába olvasztotta az Osztrák–Magyar Vasúttársaságot, annak pályaudvara is államvasúti lett, ezért veszítette érvényét a „központi” jelző.
A villamosítandó Budapest központi pályaudvar – Hegyeshalomikétvágányú fővonal hossza 1.911 km volt (azóta kissé változott a pár helyen megejtett vonaláthelyezések miatt), a felsővezetékkel ellátandó vágányok összes hossza pedig 520 kilométer volt.
A 100 mm-es vörösréz munkavezetékből és az 50 mm-es bronz-, illetve acél tartósodronyból állóhosszláncrendszerek a nyílt vonalon 1500 m-es szakaszokra oszlottak és önműködő súlyutánfeszítéssel voltak ellátva, melyeket csuklós tartószerkezetek útján betonba ágyazott vasoszlopokra szereltek fel. Az állomásokon, ahol a vezetéktartó oszlopokat nem lehetett a vágányok között elhelyezni, a láncrendszereket keresztfelfüggesztő sodronyok tartják, amelyek az összes állomási vágányokat áthidalva, a vágányzaton kívül felállított hatalmas rácsos vasoszlopokra voltak felerősítve.
És végül milyen mozdonyokat helyeztek forgalomba a vonalon?
„A fővonal forgalmát 36 Kandó rendszerű fázisváltós villamos mozdony fogja lebonyolítani, amelyek villamos berendezése azonos lesz, csupán a gépszerkezeti része készül a gyorsvonati és a tehervonatikövetelmények szerint a különböző sebességeknek és vonóerőknek megfelelően eltérő méretekkel” – írta az A Technikus 1931. évi 10. száma, ami bemutatta a mozdonyok főbb adatai is:
A felsővezetéki berendezés építése két lépésben történt: először Budapesttől Komáromig épült meg, Torbágyon és Bánhidán egy-egy alállomással, majd – amikor az első négy mozdony üzemi próbái befejeződtek és kezdetét vette a további 32 mozdony gyártása – sorra került a Komárom-Hegyeshalom szakasz felsővezetékének és a másik két alállomásnak a felszerelése is.
És – láss csodát! – tartották az eredeti terveket, így a Budapest-Komárom szakaszt 1932 szeptember 12.-én, míg a Komárom-Hegyeshalom szakaszt 1934 október 23.-án adták át!
És mi lett a Kandó-rendszerű fázisváltós mozdonyokkal, illetve a rendszer egészével? Nos, az egyfázisú 50 Hz-es váltóáramú vasúti betáplálás bizonyított, ahogy a fázisváltós megoldás is, de ez a fajta, úgynevezett forgógépes vasúti fázisváltó hungarikum maradt, mivel az úgynevezett nyugvó fázisváltók (melyek alapja egy Scott-transzformátor) terjedtek el, mert ezeknek számos előnye volt a Kandó-féle motoros megoldással szemben, még ha a mérnöki bravúrt tekintve talán el is marad a magyar zseni megoldásától.
A lényeges azonban mindez nem változtat: Kandó Kálmán olyan rendszert alkotott, ami a világ nagy részén ma is működik, és még ha az azóta eltelt cirka 100 év alatt történtek is igen komoly fejlesztések, az alapelv maradt!
És ebből még az a tény sem von le semmit, hogy az első villamosított vonal után jó időt várni kellett, amíg más vonalakon is megjelenhettek a villamos gépek:
