Magyar mérnöki csoda a Comói-tó partján – 2. rész
Az előző részben bemutattuk, hogy a Ganz és Kandó (Mechwart vállalkozó kedvének hála) milyen gépeket és berendezéseket szállított ahhoz a vasúthoz, ami még ma is megsüvegelendő módon felettébb környezetbarát üzemet biztosított. De ezekhez a gépekhez és berendezésekhez kellettek ám vasúti járművek is, márpedig akkoriban nem gyártott senki olyan szerkezeteket a vaspályára, mint a Ganz Kandó vezetésével!
Borítóképen: A Valtellina-vasútnégytengelyű, 600 lóerősvillamos motorkocsija, Valtellina-vasútelső, 900 lóerős villamostehervonati mozdonya és primervezeték alagút felett vezetve
Jöjjenek hát a villamos vasúti járművek, amelyek egy olyan korszakot nyitottak meg a világ számára a vasúttörténetben, amiről azelőtt még csak álmodni sem mertek!
Az előző részben szó volt arról, hogy a vonal forgóárammal (háromfázisú váltóáram) történő villamosítása kevesebb, mint harmadába került az egyenárammal való villamosításnak, így minden bizonnyal jó járt a megrendelő – már csak azért is, mert az üzemeltetés költségei is igen kedvezőek voltak. Az előző rész alább olvasható:
Nos, a Ganz és Kandó olyan átfogó, mindenre kiterjedő megoldást kínáltak, ami akkoriban is elég szokatlan volt. Az igaz ugyan, hogy a finanszírozó pénzintézetek (Bömische Union Bank és az Österreichische Länderbank) miatt egyes berendezéseket a Schuckert és Társa szállította, amely akkoriban még nem gyártott Magyarországon, bár kereskedelmi céllal már létrehoztak egy magyarországi leányvállalatot. Aztán a cég mögött megjelent a Siemens, ami aztán szép lassan, módszeresen el is nyelte…
De irány Olaszország, nézzük, hogy milyen gépekkel jelentkezett a magyar gyártó! A személyvonatokat motorkocsikkal, a tehervonatokat elektromos lokomotívokkal vontatták, de már a kezdetektől fogva tervbe vették, hogy bevezetik a gyorsvonati közlekedést is. Ehhez a következő követelményeket határozták meg:
- 250 tonna súlyú személyszállító szerelvényt 10% emelkedésen 60—70 km/h sebességgel,
- 400 tonnás tehervonatokat pedig – ugyanazon emelkedésen – 30—35 km/h sebességgel vontassanak.
A motorkocsik szerkezete hasonló volt a két forgózsámolyos négytengelyű vasúti kocsikéhoz, a két-két motort magukon hordó forgózsámolyok azonban erősebb szerkezetűek.
A motorkocsik mindkét végén a kocsivezető számára egy-egy elzárt szakasz, azaz vezetőfülke került kialakításra, hiszen így fordítókorong nélküli is meg lehetett oldani az irányváltás, egy kitérő vágány beiktatásával.
A motorkocsik súlya elektromos berendezéssel együtt 53 tonnára jött ki, és 10‰-es emelkedésen 65 km/h maximális sebesség mellett saját súlyukon kívül 5-7, egyenként 10-12 tonna súlyú kéttengelyű személykocsit is elvontattak.
A motorkocsik felszereltsége nem volt azonos, körülbelül az állomány fele meglehetősen fényűző berendezést kapott, a szalonkocsi 2 teremmel, a többi kocsi I. és III. osztályú személykocsi. Mindkét típusú motorkocsiban poggyász-szakasz is volt, valamint egy kis fülke a légszivattyú és a hozzátartozó berendezések befogadására.
A villamos berendezések három csoportba sorolódtak:
- A nagyfeszültségű forgóáram leszedéséhez, vezetéséhez, szétosztásához, ki- vagy bekapcsolásához való berendezések.
- Elektromotorok, indítókészülékek, ellenállások, légszivattyú.
- Világítás, fűtés és szellőztetés berendezése.
Az áramszedő két 650 mm hosszú, 80 mm átmérős szigetelőanyagból készült rúdra szerelt vörösrézhengerből állt. Ezek a hengerek szigetelt golyóscsapágyak körül forognak s az áram az áramszedő rúd végére szerelt szénkontaktusokon át jutott a levezető kábelbe. Az áramszedő emelése az állvány léghengerébe bocsátott sűrített levegővel, lebocsátása pedig a levegő kieresztésével történt. Minden kocsin, a két menetiránynak megfelelően, két áramszedőt helyeztek el.
A 3000 Voltos áramot az áramszedő hengerből, hajlékony kábelen át a kocsiba vezették, ahol a nagyfeszültségű áramot vezető kábelek, a kocsi vasrészeivel összekötött fémcsőbe voltak fektetve.
A nagyfeszültségű vezetékből egy elágazás a 8 kilowattos transzformátorhoz vezetett, mely utóbbi a légsűrítőt hajtó motor, a világítás, fűtés és szellőztetés számára 100 Voltos áramot szolgáltatott, míg a fővezeték a kocsi vezetőkamrájába szerelt primer kapcsolóhoz vezetett.
A nagyfeszültségű, 3000 Voltos vezetékhez egyedül a kiolvadó biztosítók szekrényében és a főkapcsoló szekrényben férhettek hozzá. Hogy a kocsivezető még véletlenül se áram alatt nyúljon a biztosítókhoz, vagy a főkapcsoló alkotórészeihez, a szekrények kulcsát, az áramszedő föl- és lebocsátására szolgáló úgynevezett szellentyűszekrénybe helyezték el, úgy, hogy ha azt ki akarták venni, előbb az áramszedőt le kellett engedni, így a járművet és az említett szekrényeket is árammentesítették.
Hogy a szekrények ajtaja nehogy nyitva maradjon és (a kulcsot a szellentyűszekrénybe helyezve és az áramszedőt ismét föleresztve), ahhoz, hogy a készülékek áramot kapjanak, a kulcsot nem lehet a szekrények ajtajából kivenni mindaddig, amíg azok teljesen be nincsenek zárva. A főkapcsoló és az elosztószekrény ajtaja tehát áram alatt semmiképpen sem lehetett nyitva!
Bár ezek a megoldások nem tűnnek olyan nagyon fontosnak (életvédelmi okokból persze nagyos is azok voltak!) és talán van, aki úgy gondolja, hogy technikatörténeti szempontból nem túl nagy jelentőségűek, ugyanakkor az ilyen és ehhez hasonló szellemes megoldások tömkelegével találkozhatott az, aki megtekintette ezeket a gépeket, és netán még a működését is megmutatták.
A szerelvények gépes részein elhelyeztek egy nagy- és egy kisfeszültségű motort, melyeknek álló része a gép állványához volt erősítve, forgó részüket pedig csuklós kapcsolás kötötte össze a kerekekkel.
Ezzel a megoldással a tengely a pálya egyenetlenségeit szabadon követhette, és közben kerületi sebesség állandó maradhatott. Ez pedig jobb tapadást biztosított. Erre szükség is volt a pályán, hiszen ez egy erős hegyi pálya volt.
A motorok működéséről: az áram a nagyfeszültségű motor álló részébe jutott, ahol a forgó mágneses mező a motor forgó részében áramot indukált, mégpedig – mivel a drótburkolás méreteit úgy választották meg, hogy a forgórészben csak 300 Volt feszültség keletkezzen – az indítás és sebességszabályozás csak a kis feszültségű áramkörben történt.
A forgóáramú motorok alapesetben állandó fordulatszámon működnek, de – mivel két motort építettek be – két sebességgel járathatjuk azokat. Abban az esetben ugyanis, ha az egyik motor forgó részében indukált áramot a második motor álló részébe vezetik (ez az ún. kaszkád-kapcsolás) a két motor fele sebességgel forog.
A Kandó-féle megoldásnál a két motor egybekapcsolása, illetőleg szétválasztása az indítókészülékkel történt; a motorkocsikban a kocsi mindkét végén volt egy-egy indító, melyeket lánc és drót kötött össze.
Az indítókészülék emelőjének három helyzete volt:
- A nyugalmi helyzetben a motorok ki vannak kapcsolva, a légcsap nem fordítható;
- a második helyzetben a motorokat kaszkád kapcsolták,
- a harmadik helyzetben pedig csak a nagyfeszültségű motorok vannak bekapcsolva.
Indításkor a motor forgó részének tekercseit három csúsztató gyűrű folytonosan kisebbedő ellenálláshoz kapcsolta. Az ellenállás úgy csökkent, ahogy a motor a szinkron forgási sebességéhez közeledett.
Az ehhez szükséges ellenállást szintén igen szellemesen oldották meg; egy öntöttvas tartályban három csomóban, alul kicsipkézett vaslemez süllyedt, a tartályba pedig alulról sűrített levegővel szódás vizet nyomtak. Ez tehát egyfajta folyadékellenállás volt, és a hűtés érdekében a tartályt hűtőbordákkal látták el.
Az indítás úgy történt, hogy a szabályzó emeltyűjét a kaszkád-kapcsolásnak megfelelő kis sebesség állásba helyezték, azután a légcsapot kinyitották és a beömlést szabályzó légszellentyűt lassan kinyitották. Ezzel a főkapcsoló bekapcsolja a 3000 Voltos áramot, és aszerint, hogy a szellentyűt jobban vagy kevésbé nyitottuk ki – a víz a folyadékellenállásban gyorsan vagy lassan emelkedik mindaddig, míg a rövidzár be nem áll. Innentől a kocsi egyenletes félsebességgel halad. Ha át akartak kapcsolni a nagysebességre, akkor el kell zárni a légcsapot. amivel egyúttal kiiktatták az áramot. Ekkor átállították az emelőt a nagysebességre, így a motorokat szétkapcsolták, és akár újra nyithatták a légbeömlés szabályzóját.
A különböző kapcsolások és üzemmódok vezérlő-elemeit úgy alakították ki, hogy azt csakis a fent meghatározott sorrendben lehetett működtetni, tehát a véletlen „váltásokat” teljesen kizárták!
A kocsivezető állásában voltak az olvadó biztosítók, és innen ágazott ki a kis transzformátor áramköre is, de itt volt a légsűrítő motorja is – méghozzá három állásban állítható módon kialakítva: az első állásban a kikapcsoló és az automata működés volt biztosított (amint a nyomás a légtartóban 0,1-0,2 atmoszférával eltért ki- illetve bekapcsolt), a második állásban egymással parallel, a harmadik állásban mindkettő ki volt kapcsolva. A kocsivezető-fülkében van még a Westinghouse-fék csapja, a kézi fék, a kézi légsűrítő, – amivel az áramszedő emelhető akkor is, amikor a légtartályban nincs nyomás, – végül a jelző légsíp csapja.
A kocsiban levő kis transzformátornak 100 Voltos szekunder-vezetéke a poggyászhelyiségbe szerelt kis kapcsolótáblához vezetett. Innen indultak ki a világítás, fűtés és szellőztetés vezetékei; ki- és bekapcsolásukat a vezér végezte. A kocsit csillárokba és fali karokba szerelt háromfázisú (3 szálas) izzólámpások világítják meg. Volt egy kis 23 F-os akkumulátortelep is a kocsiban, hogy a világítás az áram megszakításakor se szüneteljen. Ezért a csillárok, mind a jelzőlámpások forgóáramú és egyirányú áramú lámpásokkal vannak felszerelve. Az akkumulátor kapcsolója szintén a poggyászhelyiség kapcsolótábláján volt.
A nagy ellenállású fémdrótokból készült fűtőtesteket a szalonkocsik homlok- és választó falaira vagy pedig (személykocsikban) az ülések alá szerelték be. A melegítés intenzitását és az egyes fűtőtestek ki- és bekapcsolását a vonatvezető egy kis különleges kapcsolóval végezte. A szalonkocsik mennyezetére szerelt, elektromotorokkal hajtott, lassan járó, kétszárnyú kis szellőztetők a nyári melegek beálltával a kocsiban kellemesen hűsítő légáramlatot generáltak.
Így épültek fel és így működtek tehát a személyvonatok, de – ahogy azt említettük – a vonalon nem csak személyforgalmat kívántak bonyolítani, így az áruszállításhoz egy külön mozdonyt kellett megszerkeszteni és legyártani.
Ahogy a motorkocsikat, úgy a tehervonati mozdonyokat is azonos munkamegosztásban készítették: az elektromos berendezéseket a Ganz, míg a mechanikai részeket a Magyar Királyi Államvasutak Gépgyára (a későbbi MÁVAG) készítette.
A négytengelyű lokomotív két, egymással csuklósan kapcsolt, oldalt és felül redőzött, bőrrel összekötött részből állt. Mindegyik tengelyén egyegy 150 lóerő szabványos teljesítményű nagyfeszültségű motorral.
Szerkezetük és kapcsolásuk azonos a kocsimotorokéval; az indítókészülékeket egy szekrénybe egyesítették. Ha a lokomotív csak egy sebességre van szerkesztve, akkor az indítás után a motorokat a pálya lejtő viszonyainak megfelelően kikapcsolhatják. A mozdony belsejében van még a légsűrítő szivattyú és a hozzávaló s egyúttal a világítást is ellátó transzformátor, az automata, a kézi szivattyú, a Westinghouse-fék szellentyűje és a kézifék állványa.
A szekrény két alacsonyabb részében kaptak elhelyezést a folyadékellenállások. A lokomotív súlya 46 tonna volt, és 30 km/h sebesség mellett maximum 8.000 kilogramm vonóerőt fejthetett ki. Ebből következik, hogy 10‰.es emelkedésen tehát 450 tonna hozzáakasztott súlyt vontathatott. Tologatáskor mindkét áramszedőt föleresztették, mert kis sebességgel a menetirányban levő áramszedő is fennakadás nélkül használható volt.
Miért volt szükség arra, hogy külön egységeket szerkesszenek a személy- illetve az áruszállításra?
Nos, akkoriban még Európa-szerte elterjedt volt a vegyes szerelvények közlekedtetése, ami annyit tett, hogy vegyesen soroltak be a szerelvényekbe teher- illetve személyszállító egységeket, és ezeket így egyben közlekedtették. Igen ám, de addigra már kiderült, hogy egyre jobban széttartanak az igények; a tehervonati közlekedésben egyre nagyobbra nőttek az elszállítandó súlyok (csak úgy lehetett olcsóbbá tenni a szállítást, hogy növelték a szerelvények méreteit), de a sebesség nem volt annyira elsődleges kérdés, mint a személyszállítás terén, amit viszont a nagy súlyok okán lassan mozgó vegyes szerelvények egyre inkább nem tudtak megfelelő szinten kiszolgálni.
A Valtellinán az elektromos üzem felvételével egyidejűleg teljesen elválasztották a távolsági forgalmat a helyi forgalomtól és a személyforgalmat a teherforgalomtól!
Ezt pedig a magyar mérnökök által szerkesztett motorkocsik, illetve tehervonati mozdonyok tették lehetővé, ahogy az egész vonal villamosítását is.
Gondoljunk csak bele; egy teljesen önfenntartó vasúti ökoszisztémát dolgoztak ki, amihez csak az kellett, hogy legyen víz a folyóban!
A magyar mérnöki csoda (hála Kandó Kálmánnak és a többi magyar mérnöknek!) nem csak azt bizonyította be, hogy igenis, van létjogosultsága a váltóáramú rendszereknek a vasúti közlekedésben (sőt, az a helyes irány!), hanem azt a széles körben elterjedt tévedést is cáfolta, hogy az elektromos vontatásnak csak a személyszállításban van létjogosultsága, a teherforgalom bonyolítására pedig alkalmasabb a gőzmozdonyos megoldás.
A végére maradt az a kérdés, hogy mennyit, mit profitált a Valtallina vasút villamosításából a Ganz, illetve Kandó Kálmán. Nos, önmagában a Valtellina nem volt nyereséges vállalkozás, de ennek sikere, és minden kétkedőt meggyőző, igen megbízható és olcsó működése olyan további megrendelésekhez juttatta a gyártót, illetve magát Kandó Kálmánt is, amire a Valtellina nélkül semmiképpen nem számíthattak volna!
Az maga a csoda, amit a magyar mérnökök leraktak az asztalra, de nem csoda, ha látjuk; akkoriban bizony igencsak a világ élvonalában voltunk!
