1.4. Željeznička vozila (parne, električne i diesel lokomotive) Flashcards
Koje lokomotive razlikujemo?
- Parne lokomotive
- Električne lokomotive
- Diesel lokomotive
Za što se danas koriste parne lokomotive?
Danas se koriste samo na sporednim prugama i za turističke svrhe.
Glavni konstruktivni dijelovi parne lokomotive.
- parni kotao
- parni stroj
- vozno postolje (za smještaj parnog kotla i stroja)
Karakteristike parnih lokomotiva.
a) Prosječan boravak lokomotiva u vožnji iznosi 10-12 h/dan
b) Kruto vezane osovine (ograničen prolaz kroz krivine)
c) Toplinski stupanj korisnog učinka je η = 0.1 (iskoristi se 10% utrošene energije)
d) 12% težine vlaka otpada na ugljen i vodu (izvor energije)
e) Postojanje klatećih masa (klip, klipnjača) – potrebno ih je izjednačiti
f) Nesimetričan pogon - potrebne okretnice (118 km/h – 30 km/h)
Prednosti parnog pogona.
- neovisna pogonska jedinica
- prednosti u ratnim uvjetima
- uvođenje u promet broja lokomotiva po potrebi
- male početne investicije
Nedostaci parnog pogona.
- pogonski nedostaci (predgrijavanje, okretanje, smrzavanje vode)
- energetski nedostaci (kvalitetan ugljen)
- loši uvjeti rada
- ekološki nedostaci (zagađivanje okoline)
Kratko opiši povijesni razvoj električnih lokomotiva.
- (SAD), 1838. (Engleska) – prvi pokušaji s električnim lokomotivama (izvor energije u obliku baterije galvanskih članaka koja se nalazi na lokomotivi)
- (Njemačka) – Siemens je odijelio izvod energije od lokomitivi (na lokomitivi se nalazio samo električni motor, a spoj s izvorom energije (generator u električnoj centrali) izveden je pomoću voznog voda); koristila se istosmjerna struja niskog napona (500-600 V)
Opiši sistem s trofaznom izmjeničnom strujom višeg napona (3700 V).
Za pruge dalekog prometa je istosmjerna struja niskog napona neprikladna. Izmjenična struja može se transformirati preko transformatora koji se nalazi u lokomotivi na napon napogodniji za motore (oko 500 V). Na pokusnoj pruzi 1903. g. kod Berlina postignuta je brzina od 214 km/h. Sistem trofazen struje ima veliki nedostatak: potreba postojanja dva vozna voda iznad kolosijeka i trećeg povratnog voda.
Opiši sistem s monofaznom izmjeničnom strujom niže frekvencije.
Monofazna izmjenična struja s uvođenjem samo jednog voznog voda u kojem napon može biti 15 kV. Monofazni motor zahtijeva nisku frekvenciju struje pa je bilo potrebno uobičajenu frekvenciju za rasvjetnu i industrijsku struju od 50 Hz smanjiti na 50/3 Hz (Europa) ili na 50/2 Hz (SAD). Smanjenje frekvencije je i glavni nedostatak – zahtjeva proizvodnju tzv. “željezničke struje”. Najidealniji sistem monofazne izmjenične struje visokog napona (25 kV – lagani i jeftini vozni vod, napojne stanice na velikim razmacima) uz mogućnost korištenja industrijske frekvencije (50 Hz – otpada proizvodnja “željezničke struje” te upotreba napojnih stanica bez ispravljača).
Opiši sistem s monofaznom izmjeničnom strujom industrijske frekvencije.
Prvi pokušaj u Mađarskoj sa 15 kV ali dosta kompliciranim izvedbama lokomotive sa ograničenom regulacijom brzine. Između dva rata u Njemačkoj napravljen se pokus s tim sistemom (25 kV i 50 Hz). Ispitane su lokomotive raznih konstrukcija i ukupni ekonomski efekt u usporedbi sa 15 kV i 50/3 Hz je bio negativan. Istraživanja u Francuskoj nad istim sistemom pokazala su pozitivne rezultate te su oni i preostali dio svoje meže elektrificirali navedenim sistemom.
Opiši sistem s istosmjernom strujom.
Konstrukcije lokomotiva sa većim brojem manjih motora (4 do 6) omogućuje da se napon istosmjerne struje smanji povezivanjem nekoliko motora u seriju, pri čemu napon u voznom vodu može biti viši (1500 – 3000 V). Primjena živinog ispravljača omogućuje upotrebu industrijske trofazne struje (50 Hz) koja se dalekovodom visokog napona dovodi do napojnih stanica uz prugu, gdje se transformira napon voznog voda, a onda i ispravi u istosmjernu.
Najčešće korišteni sistemi električnih lokomotiva.
Sistem 3000 V – Poljska, Slovenija, Zagreb-Rijeka
Sistem 25 kV, 50 Hz – 50% željezničkih uprava u Europi
Sistem 500 do 800 V – cestovne željeznice
Prednosti električnog pogona.
- energetske prednosti
- pogonske prednosti
- personalne prednosti
- prednosti u oblikovanju pogona
Objasni energetske prednosti električnog pogona.
- korištenje različitih energetskih izvora (hidro, termo i NE elektrane)
- ako je el. energija iz termoelektrana, toplinski stupanj korisnog učinka je η = 0.25
- ako je el. energija iz hidroelektrana, toplinski stupanj korisnog učinka je η = 0.50
- mogućnost korištenja i vrlo slabih goriva
- racionalnija potrošnja energije
- mogućnosti proizvodnje sporednih produkata (ulja, pepeli)
Objasni pogonske prednosti električnog pogona.
- snaga po jedinici mase je veća nego kod parnih lokomotiva (veće brzine i veće vučne sile)
- nemaju prostor za smještaj goriva koji čini oko 10-12% vlaka
- mogućnost većih brzina čime se povećava propusna i prijevozna sposobnost pruge
- nema predloženja kao kod parnih lokomotiva tako da su uvijek spremne za pogon
- otpada potreba okretanja lokomotiva na okretaljkama
- u pogodnu su 20-22 h/dan
Objasni personalne prednosti električnog pogona.
- smanjen broj osoblja
- skraćeno vrijeme rada osoblja
- povoljniji uvjeti rada
Objasni prednosti u oblikovanju električnog pogona.
- mogućnost višestrukog zaposjedanja lokomotive
- dvostruko veći broj prevaljenih km/dan od parnih
- potreban manji broj mjesta u lokomotivskim remizama
- mogućnost svladavanja većih uspona
Nedostaci električnog pogona.
- ovisnost o izvoru električne energije
- nedovoljna preglednost u vožnji
- velike početne investicije
Objasni što znači nedostatak: ovisnost o izvoru električne energije.
- osjetljivost na kvarove u električnoj centrali, kontaktnoj mreži i napojnoj stanici
- oblikovanje voznog reda ovisno je o proizvodnji električne energije
Objasni što znači nedostatak: nedovoljna predglednost u vožnji.
- otežano praćenje signala na otvorenoj pruzi u lukovima
Objasni što znači nedostatak: velike početne investicije.
- izgradnja energetskog sustava: električne centrale, dalekovodi, napojne stanice, kontaktna mreža, nabava skupih lokomotiva
Primjena diesel lokomotiva.
Male diesel lokomotive primjenjivale su se u industriji, rudarstvu i građevinarstvu na uskim kolosijecima, a u javnom prometu primjenjuju se u većem opsegu nakon II. svjetskog rata. U Hrvatskoj diesel lokomotive zamjenjuju parne na svim glavnim prugama I i II reda koje su dosta opterećene te na prugama gdje uvođenje električnih lokomotiva ne dolazi u obzir bez većih rekonstrukcija i investicija u pružna postrojenja.
Prednosti diesel lokomotiva.
- toplinski stupanj korisnog učinka η = 0.26 (74% gubitaka)
- uvijek spremne za vožnju (nema predgrijavanja)
- jednostavan transport i manipulacija tekućeg goriva
- ugodniji prostori za radno osoblje
- nisu ovisne o izvoru energije (više lokomotiva u vožnji)
- vrlo velika primjena kod manevra i u industriji
Nedostatci diesel lokomotiva.
- tekuće gorivo je skuplje (uvoz nafte)
- ekonomično polje rada kod velikog broja okretaja
- kompliciran i skup prijenosni mehanizam lokomotive
- visoka cijena lokomotiva te skupo održavanje
