A cikk eredeti címe: "Az 1973. évi rekonstrukció csuklós járművei"
Szöveg forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
Danka Miklós, Dr. Nagy Vince
A rekonstrukcióhoz szükséges 21 új járművet, 1973-ban fővállalkozóként a Ganz Villamossági Művek szállította. Járműszerkezeti részüket a Ganz-MÁVAG Mozdony-, Vagon- és Gépgyár készítette. A régi járműveknél nagyob befogadóképességű és nagyobb utazási sebességű új kocsik, valamint az új jelző- és biztosítóberendezés révén a vonal átbocsátóképessége a korábbinak kétszeresére növekedett. [1], [2]
A FAV alagútja közvetlenül az útburkolat alatt fekszik. Mind a régi, mind pedig az új járművek kialakítását döntően befolyásolta, hogy az alagút áthalad a Nagykörút alatti szennyvízgyűjtő főcsatorna fölött, emiatt a felsővezeték a sínkoronától 2700 mm magasan van. Az állomási peronok szintje a kocsik belső magassága érdekében a sínkoronától 350 mm, így a harmadik sínes áramvezetést a rekonstrukció során sem lehetett megvalósítani.
Az új járművek kialakításánál is követni kellett a régi ún. hattyúnyakas alvázrendszert, mert a forgóvázakat csak az utastéren kívüli alvázrészen lehetett elhelyezni.
A BKV által előírt befogadóképesség szükségessé tette hogy a kocsik hosszát a maximális mértékre - a peronhossznak megfelelően - alakítsák ki. A pályaívek viszont csak legfeljebb 9 m-es forgócsaptávot engedtek meg, így szükségszerűen háromrészes csuklós rendszerű járművet kellett tervezni illetve gyártani.
Kép forrása: Kelecsényi Zoltán
A vezetőfülkéket a három azonos befogadóképességű járműszekrény két végén, a futó forgóvázak felett helyezték el. Az alvázak a csuklós végeken a forgáspontban támaszkodnak rá a hajtott forgóvázakra. Ez a megoldás lehetővé tette a 63%-os tapadósúly-arány megvalósítását. A csuklótér fölött kialakított zárt térben helyezték el a villamos és levegős berendezések készülékeit. Az indító és fékező ellenállások a padló alatt találhatók. A kétirányú forgalom miatt mindkét oldalon 2x2 ajtónyílás készült a kedvező utascsere érdekében.
A 2. ábrán bemutatott jellegrajzon jól látható a jármű utastereinek, vezető fülkéinek elrendezése, fontosabb méretei, műszaki jellemzői.
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
Jellemző | Érték |
---|---|
Nyomtáv | 1435 mm |
Minimális kanyarulati sugár (utasterheléssel) | 37 m |
Minimális kanyarulati sugár (üresen) | 20 m |
Az ülőhelyek száma | 48 |
Az állóhelyek száma (7 utas / m²) | 198 |
Befogadóképesség | 246 fő |
Az ülőhelyek aránya | 19,5% |
Utas szám/ajtó teljes utasterheléssel | 20,5 |
A kocsi tömege üresen | 37 600 kg |
A legnagyobb tengelynyomás terhelten | 8700 kg |
A tapadósúly aránya | 63% |
A felsővezeték feszültsége | 600 V +20% / -30% |
Beépített motorteljesítmény | |
Állandó üzem | 4 x 61 kW |
Órás üzem | 4 x 66 kW |
Üzemi indító áram | 350 A |
Üzemi fékező áram | 250 A |
Max. gyorsítás | 1 m/s² |
Max. lassítás légfékkel | 1,3 m/s² |
Az alváz és szekrényváz lemezből hajlított magas gerincű tartókból villamosan összehegesztett együtthordó acélszerkezet. Az oldalfal és a tető lemezelése pont-, ill. lyukhegesztéssel van a vázhoz erősítve, és részt vesz a teherhordásában.
Az alvázak a csuklós végeken a forgáspontban támaszkodnak rá a forgóvázakra.
A csuklóalagút zárt keretszerkezet. Ennek a belső tere nincs elzárva a külső tértől. Ezért a csuklóterek a villamos és pneumatikus berendezések szempontjából nyitottnak tekintendők.
A csuklóterekbe ellenőrzés vagy javítás céljából az alagút oldalán levő kétszárnyú ajtókon át lehet bejutni. A kocsiszekrények túlnyúló lemezelésén látható, ajtókkal takart nyílásokon át a csuklótéri gép berendezéseket lehet szükség esetén kiszerelni.
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
A kerekek gumirugózásúak, a tárcsa és az abroncs közé előfeszített gumituskók vannak beszerelve. Csúszó csapágyvezetés elkerülése érdekében a kerékpárok (1) hengergörgős csapágyait a (2) gumiperselyes csapokba ágyazott lengőkarok vezetik. A főrugó a (4) ferde hatásvonalú csavarrugó. Az (5) gumirugó csak teljes utasterhelés, ill. dinamikus hatások esetén érintkezik a csapággyal. Ilyenkor párhuzamosan kapcsolódik a (4) csavarrugóval, tehát a rugózást progresszívvá teszi. A kocsi rugózása egylépcsős, mert a (2) csapok a forgóvázak H alakú (6) főkeretébe vannak ágyazva, és ezekre a gömbtányérok, ill. gömbtámok közvetlenül támaszkodnak rá.
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
A hajtott forgóváz főkerete [4. ábra, (1)] a motorok elhelyezése érdekében a vízszintes síkban görbített és a gömbtányérnál kissé fel van emelve. A (2) vontatómotorok a (3) kardántengelyek közvetítésével a (4) kétfokozatú tengelyhajtóműveken keresztül hajtják az (5) kerékpárokat. A hajtómű első fokozata a behajtótengelyvéggel ellenkező oldalon elhelyezett ferdefogazatú hengeres kerékpár, a második pedig ívelt fogazatú kúpkerékpár. A magassági méretek korlátozása érdekében a motor és a kardántengely a függőleges síkban kissé ferdén helyezkedik el. A hajtómű elfordulását a (6) nyomatéktámok akadályozzák meg. A (7) tárcsás fékek fékbetétjei a főkeret nyúlványaira vannak felerősítve. A fékeket a (8) egyedi léghengerek működtetik, amelyek a (9) segédlégtartályból kapnak táplálást.
A futó forgóváz szerkezete hasonló, de egyszerűbb.
Légfékezéskor a fékhengerek légnyomása az utasterheléstől is függ. Ezt a tengelyvégekre szerelt terhelésérzékelő berendezés szabályozza. [4. ábra (10)]
A kocsik fékberendezését a zárt pályára való tekintettel a gyorsvasúti járművekre vonatkozó előírások szerint kellett kialakítani. Ennek megfelelően a kerekekre ható két egymástól független fékrendszerrel vannak ellátva, de sínfékek nincsenek rajtuk.
Az üzemi fék villamos ellenállásfék, amellyel a futótengelyek tárcsásfékjei is együtt dolgoznak.
A másik fékrendszer, az ún. kiegészítő fék, a légfék, amely mind a hajtott, mind a futótengelyeken levő tárcsásfékekre hat. A sűrített levegő beömlését forgóvázanként egy-egy kormányszelep szabályozza. Ezeket a forgóvázakban helyezték el. A terhelésérzékelő is a kormányszelepre hat. A légfék Knorr BR rendszerű közvetett automatikus, terhelésfüggő, egyvezetékes gyorsvasúti fék.
A légfék többféleképpen léphet működésbe. A vezető a légfékezést a vezetőállás jobb sarkában levő kézi fékezőszeleppel válthatja ki. Ez utóbbival a fékhatás folyamatosan szabályozható és oldható is. A légfék ezenkívül biztonságifék-feladatot is ellát, mert a vezetőtől függetlenül maximális fékezőerővel működésbe lép, ha:
Ilyenkor elenged a nyugalmi áramú vészfékszelep, és nagy keresztmetszeten át hirtelen teljesen légteleníti a fékvezetéket, a kocsi pedig 60 km/h sebességéről 150 m úton megáll.
Az egyemberes vezetés miatt- mivel a járművezető az utasoktól teljesen el van zárva - a kocsikat Integra-rendszerű vonatmegállító berendezéssel látták el. A pályán minden térköz elején egy É polaritású elektromágnest, majd egy D polaritású permanens mágnest helyeztek el. Az elektromágnes csak „szabad” (zöld) jelzés esetén kap gerjesztést a jelző- és biztosító berendezéstől. A középső kocsirészen alul egy mágneses vevőfej helyezkedik el. Ha az elektromágnes a biztosítóberendezéstől gerjesztést nem kap, a kocsi vevőberendezése a D polaritású állandómágnes gerjesztését „tilos” (megállj) jelzésként értékeli és a motorkocsit megállítja.
A biztonsági áramkörök hibáját a berendezés „tilos” jelzésnek értékeli.
Az értékelő berendezés szabad jelző meghaladásakor a vezetőfülkében zöld felvillanó fényjelzést ad a járművezetőnek, tilos jelző meghaladásakor pedig maximális légfékezést vált ki. Megállás után a fékhatást a járművezetőnek visszaállító kapcsolóval kell megszüntetnie. Ekkor azonban működik a számláló jelfogó. Az érzékelő mágneses vevőfej 2-60 km/h sebességhatárok között működik megbízhatóan. [1]
A FAV kocsik villamosberendezése gyakorlatilag megegyezik a GANZ csuklós motorkocsik berendezésével. Eltérés elsősorban a fékberendezéseknél található, a felszínen közlekedő GANZ csuklós motorkocsik szabadonfutó tengelyeit mágneses fékek, a FAV-kocsikat pedig fékáramszeleppel vezérelt légfékhengerek fékezik. A FAV kocsikon nincs sínfék és távvezérlő csatlás, (bár a villamos berendezés távvezérlésre alkalmas lenne). [2]
Fontosabb villamos berendezések:
Az áramszedő: alacsonyépítésű, levegős működtetésű, félollós rendszerű. Vezérléssel biztosítják, hogy mindig a menetirányhoz képest hátul levő áramszedő emelkedjen fel, üzembiztonsági okok miatt.
Túláramvédelem céljára Siemens gyártmányú automatikus távvezérelhető megszakítót építettek be. Kiegészítő védelemre gyorsműködésű 400 A-es olvadó biztosítók szolgálnak.
A vontató motorok indításakor soros-párhuzamos és mezőgyengített fokozatokba kapcsolhatók (24 fokozatban).
Villamosfékezéskor két-két motor párhuzamosan kapcsolódik ún. négyszög kapcsolásban, előgerjesztést nem alkalmaznak. Az utolsó fékfokozaton automatikusan belép a futó tengelyek tárcsafékeire ható légfék. A menet és fékáramkörök kapcsolását ívszeletes, mágneses működtetésű kapcsolók végzik el. Az ellenállás-fokozatok valamint a soros, párhuzamos és fékáramkörök kapcsolását 29 mágneskapcsoló látja el, félautomatikus menetkapcsoló segítésével. Csúszás és perdülésgátló védelem nincs a vezérlésben.
Az örvényáramú fékes félautomatikus menetkapcsoló lehetővé teszi a gyorsulásváltozás korlátozását 0,4 -0,8 m/s 2 3 határokon belül a háromfokozatú gyorsulásválasztó kapcsoló állásának megfelelően.
Kisfeszültségű berendezések táplálására 24 V-os Ni-Cd akkumulátort építettek be, kezdetben motorgenerátor töltötte, amelyet a korszerűsítés folyamán statikus átalakítóra cseréltek.
A légfékberendezést, az ajtómozgatást, az áramszedő-működtetést motoroshajtású dugattyús légsűrítő látja el levegővel, ezeket a korszerűsítés folyamán motoroshajtású csavarkompresszorokra cserélték.
Az utasterek megvilágítását akkumulátortáplálású váltakozóáramú egyedi inverterek szolgálják.
A rendkívül kisméretű járműszerkesztési szelvény és a maximális befogadóképesség elérése a FAV jármű tervezőit és kivitelezőit egyaránt igen nehéz feladat elé állította. A prototípus jellegű hibák kiküszöbölése érdekében 1971-ben előrehozott gyártásként két kísérleti kocsit helyeztek üzembe. A sorozatgyártás kb. 25 000 km-es próbafutás után kezdődött meg, és erőltetett ütemben folyt. A harmadik kocsi 1973 szeptemberében, a 21-ik kocsi 1973 decemberében készült el. A meghosszabbított vonalat az új kocsiszínnel együtt 1973. december 30-án helyezték üzembe.
1974. április 5-től 9-ig a Vörösmarty tér állomáson a 3. sz. kitérőben csúcsmenetben, két motorkocsi 3. forgóvázának jobb első kereke négy alkalommal kilépett. A kisiklás okainak vizsgálatára a Fővárosi Tanács V.B. Közlekedési Főigazgatósága Dr. Kerkápoly Endre egyetemi tanár (BME) vezetésével egy bizottságot hozott létre. A bizottság a BKV-val egyetértésben a FAV üzemet biztonsági okokból leállította. Az elhatározásban döntő szerepet játszott, hogy a sínfejeken, valamint a kerékpárok nyomkarimáin igen nagymértékű oldalkopásokat észleltek. [4]
A bizottság 1974. április 27-én elkészítette zárójelentését. A szükséges intézkedéseket a GANZ-MÁVAG és a BKV megtette, így a FAV üzemét 1974. május 9-én újra indították.
A vizsgálat legfontosabb megállapításai:
Az 1974. évi vizsgálat megállapításai az elkövetkező időszakban igazolódtak. Bár újabb üzemleállítást nem kellett elrendelni, de számos vizsgálatra, illetve intézkedésre került sor.
1987-ben a hajtott forgóvázak fő kereszttartóin repedéseket észleltek. Az okok felderítése és a szükséges teendők meghatározása érdekében a BKV elvégezte a FAV motorkocsik kisiklásának és forgóvázrepedéseinek teljes körű vizsgálatát. [5]
Ennek keretében a 13 éves üzem tapasztalatait felhasználva vizsgálták:
A vizsgálatok tapasztalatai alapján került sor külső intézetek bevonására, konkrét méréssorozatokra.
Az elméleti vizsgálatokat 1987-ben a BKV megbízásából a BME Vasúti Járművek tanszéke [6] 1988-ban pedig a Ganz-MÁVAG megbízása alapján Dr. Kail Endre végezte el [7]. A vizsgálatok egyértelműen meghatározták az ívekben elérhető határsebességeket, a forgóvázak futástulajdonságait. A számítások szerint a forgóvázak „ékelten” futnak és a szekrények nagymértékű torziós rugalmassága elengedhetetlen a kisiklást előidéző kerékerők kompenzálása érdekében. A megfelelően beállított kerékerők esetén a kisiklás elleni biztonság a Heumann-képlettel számolva végül is jó eredményt adott, így konstrukciós módosítást nem javasoltak.
Az üzembiztonság szempontjából elsőrendű fontosságú forgóvázkerettartó-törések okainak vizsgálatát, a szükséges teendők meghatározását a BKV megbízásából 1987-ben Győrben, a Széchenyi István Műszaki Főiskola laboratóriumában végezték el. [8]
A forgóvázmérést teljes terheléssel végezték. A kritikus keresztmetszetekben megmérték a tényleges igénybevételeket és meghatározták a forgóváz erőjátékát különböző pályaparaméterek esetén.
A vizsgálat alapján javaslatot tettek:
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
Az 1987-ben végzett vizsgálatoknál feltűnt, hogy a FAV pályáinak egy részén rendkívül nagymértékű hullámos sínkopás (5. ábra) lépett fel. Ugyanakkor a hajtott kerékpárok abroncsain - egy tengelyen belül - 6 ... 8 mm-es átmérő-különbségek alakultak ki. A rendellenes kopások okainak vizsgálatát a BKV a Széchenyi István Műszaki Főiskolától rendelte meg [9]. A vizsgálat során tisztázódott a gumibetétes kerékpár viselkedése ívekben. A méréseket az alagútban végezték a keréktárcsára erősített mérőjeladókkal (6. ábra).
A vizsgálat megállapításai:
1990-ben ismételten rendellenes kerék- és sínkopásokat észleltek a FAV üzemében, ezért végeztette el a BKV a pálya-jármű rendszer komplex vizsgálatát [10].
A pálya egy részén cserélték a síneket, így mód volt összehasonlító mérések elvégzésére a régi és új vágányszakaszokon.
A vizsgálat ismét megállapította, hogy a kerékerők előírt ± 8%-os beállítása esetén lényegesen kedvezőbb futási tulajdonságok (zaj, rezgés) és kerékkopások lépnek fel.
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
1992-ben elvégzett vizsgálatok szerint ismételten rendellenes kerékkopásokat észleltek a FAV üzemében. Ezért a BKV megbízta a Széchenyi István Műszaki Főiskolát, hogy dolgozza ki:
A vizsgálatok alapján elkészítették a számítógépes kerékerőmérő berendezést, amelyet a szervizcsarnokba telepítettek. A berendezés igen pontos mérést tesz lehetővé és beállítási utasítást is ad. A négy forgóváz mérése után az adatok kinyomtathatók, így a beállított kerékerők értéke dokumentálható. A mérés igen egyszerű: a jármű egy-egy forgóvázával rááll a tenzometrikus mérőbélyeggel ellátott vágányszakaszra és nullázás után a mérés elvégezhető. A számítógépet egy kondicionált kis fülkében helyezték el a mérőállás közelében.
A telepített kerékerőmérő-rendszer statikus állapotot regisztrál. Célszerű lenne azonban futás közben ellenőrizni, hogy a kerékerők eltérése nem haladja-e meg a kritikus 60%-ot. [11]
Kép forrása: Városi Közlekedés, 1996. április, 36. évfolyam, 2. szám
Valamennyi korábbi vizsgálat kimutatta a sín- és nyomkarimakenés fontosságát. A BKV ezért 1994-ben megbízást adott egy korszerű nyomkarimakenő-rendszer beépítésére a FAV járművein [12]. A kenőberendezés vázlata a 7. ábrán látható. Környezetvédelmi és üzemi okokból kenőanyagként a CICC TL 1500 B jelű anyagot használják, amelynek igen jó tapadási és súrlódáscsökkentő tulajdonságai vannak. A kenés intenzitása egyszerűen szabályozható az elektronikus vezérlőegységgel, a mindenkori igényeknek megfelelően. Az üzemi tapasztalatok kedvezőek.
A tirisztoros szaggatókkal külföldön elért kedvező tapasztalatok arra ösztönözték a Budapesti Közlekedési Vállalatot, hogy kezdeményezze a hazai kísérleteket. Ennek érdekében az OMFB támogatásával, a Ganz Villamossági Művekkel együttműködve 1973-ban a 21. pályaszámú FAV-járműbe Siemens gyártmányú tirisztoros szaggatóberendezést építettek be. A BKV eredeti elgondolása az volt, hogy kedvező tapasztalatok esetében a sorozatgyártású FAV-járművekbe a hagyományos kapcsolóberendezések helyett tirisztoros szaggatókat lehessen beépíteni.
A kísérleti üzem bizonyította az ismert előnyöket, a vontatási energiamegtakarítás elérte a 28-33%-ot, csökkent a karbantartási ráfordítás stb. A kísérletek kedvező eredménye ellenére, elsősorban gazdasági okok miatt nem lehetett a sorozatgyártású járművekbe a tirisztoros szaggatókat beépíteni. A hazai ipar még nem készült fel arra, hogy egy éven belül kifejlessze és gyártsa a szükséges teljesítményelektronikai és vezérlőberendezéseket. A Siemens Művek vállalkozott volna a berendezések szállítására, azonban az 1973. évi devizaszorzók szerint a sorozatjárművek beszerzési költsége mintegy 80%-kal növekedett volna [3]. A szaggatóberendezést 1974-ben kiépítették és a járművet a sorozatjárműveknek megfelelően visszalakították.
A FAV-járművek 1973 óta az 1995. évi vonali rekonstrukció megkezdéséig igen jelentős futáskm-t teljesítettek. Az 1973-ban beszerzett 21 jármű lefutotta a 12 jelű javítási ciklusra meghatározott 720 000 km futásteljesítményt és jelenleg már megkezdték a 12/II. jelű második főjavítás folyamatos végzését is.
Az 1995. évi pályarekonstrukció üzemszünete lehetővé tette a FAV-járművek részleges korszerűsítését, közülük a fontosabbak:
A FAV-vágányhálózat jelentős részén megváltoztatták az alépítményt és síncserét hajtottak végre.
A 2. fejezetben leírt vizsgálatok tapasztalatai igazolták az 1974-ben tett bizottsági megállapítást [4] amely szerint: „a jármű egész élettartama folyamán állandó fenntartási és ellenőrzési problémákat fog okozni”.
Az új felépítmény kedvező vagy kedvezőtlen hatását célszerű lenne rendszeres mérésekkel ellenőrizni, hogy az esetleg szükséges intézkedéseket időben meg lehessen tenni. A pálya jelenlegi „új” állapota lehetővé tenné a pálya-jármű rendszer értékelését és dokumentálását.
A jármű futásvizsgálata mellett szükség volna zaj- és rezgéselemzésre, különös tekintettel az utasok és járművezetők utazási kényelmére, valamint a pálya, az alagút és járműszerkezetek várható élettartamainak becslésére. A járművek kerékprofiljainak és a sínfelkopásoknak folyamatos megfigyelése és értékelése lehetőséget nyújtana gazdasági elemzésekre is, összhangban a rekonstrukció céljaival.
Korábbi vizsgálatok kimutatták, hogy sima sínen 10 -15 m/s2, hullámosan kopott sínen 30-40 m/s2 függőleges irányú gyorsulási csúcsértéket lehet mérni. A hullámos sín függőleges irányú gyorsulásának jellemző frekvenciája 60-80 Hz, ami 30 km/h járműsebességen a hullámos kopás hullámhosszának felel meg. A hullámos kopás jellege gyorsuló tendenciájú és igen jelentős többletigénybevételt okoz a járműszerkezeti és pályaelemekben, ezért kialakulását időben meg kell akadályozni.
A pálya-jármű rendszer minősítésére 1988-1989- ben egy gyors diagnosztikai rendszert alkalmaztak. Az ezzel végzett mérések analizálása pontos képet ad a pályaállapotok változásairól.
[1] DANKA MIKLÓS: Millenniumi földalatti vasút új jelző és biztosítóberendezése. Városi Közlekedés 1973/3. p. 190-194
[2] GÁBOR PÉTER: A budapesti Millenniumi Földalatti Vasút háromrészes új motorkocsijai Ganz V. Közlemények 14. sz. p. 62-80
[3] DANKA MIKLÓS: Egyenáramú vasúti járművek tirisztoros berendezése. BME Továbbképző Intézete, 1975. 4932. előadás-kézirat
[4] DR. KERKÁPOLY ENDRE: Bizottsági jelentés a MFAV 1974. évi kisiklásával kapcsolatban
[5] DANKA MIKLÓS: MFAV-motorkocsik kisiklásának és forgóvázrepedéseinek vizsgálata 1987, BKV
[6] MFAV-járművek kisiklásvizsgálata. BME Vasúti Járművek Tanszék, 1987
[7] DR. KAIL ENDRE: MFAV-motorkocsik kisiklásvizsgálata 1988
[8] MFAV hajtott forgóvázának szilárdsági vizsgálata SZIF, 1987, Győr
[9] MFAV hajtott forgóvázának a jármű üzeme közbeni vizsgálata SZIF, 1988, Győr
[10] A MFAV pályajármű rendszerének vizsgálata SZIF, 1990, Győr
[11] A MFAV járművek kocsiszekrény-kimérése, kerékerő beállítása SZIF, 1992, Győr
[12] A nyomkarimakenés automatizálása a BKV MFAV járművein SZIF, 1994, Győr