Per-Erik Selking 95-09-16, 97-04-25, 98-03-03

Lär dig hur en spårvagn är konstruerad och fungerar!

pes@ss.se

Under construction!

Ström. Har storheten I och mäts i enheten Ampere (A), (Amp). En elektrisk ström är en ström av elektroner.

Spänning. Har storheten U och mäts i enheten Volt (V) Den elektriska spänningen kan liknas vid en kraft som driver strömmen.

Resistans Har storheten R och mäts i enheten Ohm (W) Det elektriska ledningsmotståndet kallas resistans. Resistansen verkar hindrande på strömmen.

Likström Likström betecknas DC, Direct Current, eller = I en likström går strömmen hela tiden i samma riktning i ledningen.

Växelström Växelström betecknas AC, Alternating Current. I växelström varierar polariteten hela tiden med en viss frekvens.

Frekvens Har storheten f och mäts i enheten Hertz (Hz) Frekvensen är hastigheten på svängningarna i ett system där något går fram och tillbaka mellan två ändlägen. Till exempel är det 50 Hz frekvens i det svenska elnätet.

Effekt Har storheten P och mäts i enheten Watt (W)

Magnetism

Vad en magnet är vet nog de flesta. Men vad magnetism egentligen är vet ingen säkert. Man brukar tala om att det från en magnets nordpol går ett magnetiskt fält till dess sydpol.

Det finns några grundläggade elektromagnetiska fenomen man bör lägga på minnet:

-Två olika magnetändar dras till varandra.
-Två lika magnetändar stöts bort från varandra. -En elektrisk ström i en ledare ger upphov till ett magnetiskt fält runt ledaren. -Då en spole genomflyts av en ström, uppstår ett magnetfält i och omkring spolen. Ju starkare strömmen är, och ju fler varv spolen har, desto starkare blir magnetfältet. -En ledare som finns i ett magnetfält utsätts för en kraft när det flyter ström i ledaren.

2. Likströmsmotorns princip.

Statorn

Rotorn, ankaret

Bild

En likströmsmotor och en likströmsgenerator är egentligen samma maskin. Vad man kallar den beror på hur den används. I en spårvagn är banmotorerna både ock, vi elbromsar våra spårvagnar, eller hur? Då går motorn som generator. När maskinen används som motor fungerar den enligt den här principen: En trådslinga som är upphängd i ett magnetfält sätts i rotation när man leder elektrisk ström genom den.
När maskinen används som generator fungerar den enligt denna princip: När en trådslinga roterar i ett magnetfält, alstras elektrisk ström i den krets som slingan är ansluten till.

Detta är ju i princip samma sak! Då kan man ju tycka att motorn borde fungera som generator samtidigt, "en trådslinga som roterar i ett magnetfält". Mycket riktigt, så är det.
I trådslingan alstras en extra ström i motsatt riktning som den som driver motorn. Att det flyter en ström beror som tidigare sagts på att det finns en spänning som driver strömmen. Denna spänning kallas mot-elektromotorisk spänning, eller mot-ems. Oftast används dock den äldre beteckningen mot-emk. (mot-elektromotorisk kraft)

När maskinen går som motor måste den tillförda spänningen vara större än mot-emk. Det är i spänningsskillnaden, mellan tillförd spänning och mot-emk, som den nyttiga spänningen finns, vilken ger motorn drivkraft. Motorns mot-emk är beroende av två saker: 1.Magnetfältet. 2. Varvtalet, eller hastigheten. Om vi antar att magnetfältet är konstant så blir resultatet att motorn tappar dragkraft ju fortare det går. Vid ett visst varvtal blir dragkraften noll.

Det blir inte bra på en banmotor i en spårvagn, där vill man ju ha samma kraft för att accelerera hela tiden. Därför brukar banmotorer vara seriemotorer, dvs fältlindningarna ligger i serie med ankaret. En sådan motor får den egenskapen att när emk ger minskad ankarström, minskas även fältströmmen så att emk minskas. Vi når ett balansläge, och motorn accelererar i princip mot oändligheten, dock med en ständigt minskande dragkraft.
En olastad seriemotor riskerar således att rusa till haveri !

Därför skall man aldrig slira sig upp för en hal backe. Är det tillräckligt halt kan den rusande motorn komma upp i sådant varvtal att lindningarna släpper från ankaret pga centrifugalkraften. Även "racerkörning" med spårvagn, när man överskrider den hastighet vagnen är konstruerad för kan leda till denna typ av motorskador.

En banmotor tappar dragkraft när farten ökar om man inte hela tiden ökar spänningen, dvs håller strömmen konstant. Detta beskrivs i nästa kapitel.

I en motor som skall driva en konstant eller inte alltför varierande last vill man däremot ha ett konstant varvtal. Detta får man om man har ett separat magnetiserat fält, dvs att fältströmmen inte har med ankarströmmen att göra. En sådan maskin brukar kallas separatmagnetiserad, eller shuntmotor. Shuntmotorer brukar finnas i omformare, fläktar och kompressorer.

Man kan även kombinera båda motortyperna, detta kallas compoundmaskin. På spårvagnar används sådana ibland som banmotorer, men man brukar bara koppla in den separata lindningen när maskinen skall gå som generator, dvs vid broms. Fördelen med den separata fältlindningen är att denna dels stabiliserar bromsförloppet så att varje bromskontakt verkar över ett större hastighetsregister, dels att man inte blir beroende av att det finns ett kvarvarande, remanent, fält för att starta bromsförloppet.
Exempel på vagnar med compoundmotorer är A24, A25 och A30.

Bild

3. Hur fungerar spårvagnen?

Anmärkning:
1. PCC-vagnar har bara seriemotstånd. Man kopplar aldrig om motorerna mellan serie och parallell där.
2. På moderna spårvagnar regleras spänningen elektroniskt utan så stora energiförluster.

Att reglera körströmmen på en spårvagn kräver en mängd omkopplingar av olika lindningar och motstånd. För att klara detta använder man i äldre vagnar en kontroller som innehåller ett antal valsar med kopparsegment. Mot dessa segment löper kontaktfingrar av koppar. Detta kallas segmentskontroller och är en känslig konstruktion.
I modernare konstruktioner har man istället kontaktorer eller s.k. kamställare. Dessa är konstruerade så att två kontaktfingrar snabbt och distinkt rör sig mot varandra vid inkoppling, och på samma sätt går isär hastigt vid frånkoppling. Kamställarna påverkas mekaniskt av en kamvals, en vals som är försedd med kammar, utbuktningar som trycker på hjul på kamställarna.

Moderna kamvalskontrollrar är motordrivna och ofta mer eller mindre automatiska. En automatisk kamvalskontroller kallas oftast kampådrag. Kontaktorer används som regel bara på vagnar avsedda för multipeldrift. Dessa styrs elektriskt, men gör samma arbete som kamkontrollern.

Vi skall här förklara hur en spårvagn får fart, accelererar. Exemplet är en tvåaxlig vagn avsedd för 550 volts linjespänning.

Vi testar att koppla in spänning över en motor, utan att vidta några åtgärder för reglering. I det ögonblick den stillastående motorn får ström, genereras ingen mot-emk. Strömmens styrka genom motorn är därför helt avhängig kontaktledningsspänningen och motorernas motstånd. Detta är i likströmsmotorer som regel inte stort, ca 0,6 Ohm. Om kontaktledningsspänningen är 550 Volt, och lägges på en motor, ger Ohms lag :

550 550=0.6 X I, eller I= = 917 Ampere. 0,6

i det ögonblick motorn startar. Detta ger en våldsam start som får alla passagerare att ramla omkull. Vi måste alltså göra något för att begränsa strömmen! Vi följer här ett normalt startförlopp: På spårvagnar som har två motorer seriekopplar man dessa för att på så vis fördubbla motståndet. Dessutom kopplar man in startmotstånd i serie med motorerna.
Undan för undan ökar motorns mot-emk. Detta gör att den nyttiga spänningen, skillnaden mellan pålagd spänning och emk minskar. Detta kompenserar vi genom att minska motståndet successivt. Så småningom är alla motstånd urkopplade. Vi har nu nått "full serie". Om vi vill åka ännu fortare parallellkoppla vi nu motorerna, och kopplar in motstånden igen. Vi forsätter nu på samma sätt att koppla ur motstånd allt eftersom farten ökar. Till slut når vi "full parallell". Nu kan vi inte komma längre, vi kan bara vänta på att motorerna når ett jämviktsläge mellan emk och pålagd spänning. (Riktig jämvikt når man aldrig, men i praktiken minskar accelerationen till obetydlig nivå ganska snabbt.)

När vi når jämvikt är det lika bra att stänga av strömtillförseln helt och rulla istället. På så vis slipper vi de förluster som alltid finns i en motorkrets av detta slag. (Skall man uppför en backe blir det aldrig jämvikt)

Men... Det finns ett sätt till om man vill öka farten ännu litet mera. Man kan minska strömmen i fältlindningarna så att fältet, och emk minskar. Detta gör vi genom att lägga ett motstånd parallellt med fältet, en shuntkoppling. Många spårvagnar har flera shuntsteg, i vissa fall ända upp till 5 st. Hökavagnar har shuntsteg även mellan sista serieläget och första parallell. Skall man köra uppför en brant backe når aldrig motorerna det varvtal där det är meningsfullt att shunta fälten.

Bild

Bromsning Som tidigare nämnts är en likströmsmaskin både motor och generator. När vi skall bromsa kortsluter vi motorerna över samma motstånd som vid pådrag, men med litet annorlunda koppling. Motorerna är nu parallellkopplade.
Vi följer här bromsförloppet för en spårvagn med två seriemotorer. När vagnen accelererar finns ett kraftigt magnetfält i statorn. Detta försvinner inte helt när motorn blir strömlös. Järnet blir nämligen magnetiserat, det blir remanens i statorn. När vi sluter bromsningskretsen är denna remanens som genererar den emk som driver en ström genom kretsen. Denna ström ger en ökning av fältet som i sin tur ökar emk, som ger ännu mer ström och så vidare. Till sist nås en jämvikt, balans i systemet.
Om motståndet är för stort blir den magnetiserande strömmen inte tillräcklig för att starta förloppet. Likaså får inte hastigheten bli för låg, då upphör också magnetiseringen. Man måste således hela tiden anpassa motståndet så att det svarar mot hastigheten. Det tar en viss tid att bygga upp fältet och bromsströmmen när man utgår bara från remanensen. Denna tid är högst märkbar och ibland ganska frustrerande. Det är lätt att ta en kontakt för mycket medan man väntar på att vagnen skall börja bromsa.
Genom att hjälpa systemet att komma igång kan detta problem minskas avsevärt. Vissa vagnar har speciella batterier som kopplas parallellt med fältet för att ge emk redan från början. Dessa sk. fältmatningsbatterier är bara inkopplade på vissa bromskontakter. En annan metod är att som tidigare nämnts att ha compoundmotorer med en extra fältlindning. Detta ger mer komplicerade motorer, men egenskaperna blir också mycket goda. En tredje metod är att aldrig frirulla, utan ha en viss svag broms inkopplad hela tiden. Så fungerar många av stockholms tunnelbanevagnar.

För att minska risken för obalans mellan motorerna och för att skapa en viss slirningshämmande effekt kopplar man ofta motorerna så att ankaret på motor 1 går i serie med fältet på motor 2 och vice versa.

På en del äldre vagnar bör man inte använda elbromsen pga klent dimensionerade ledningar, eller att motorerna saknar s.k. kommuteringspoler, eller att det lätt blir skadliga ljusbågar i kontrollern. På dessa används istället mekanisk broms som driftbroms.

Vagnar med flera motorer. Det finns många sätt att koppla motorerna. Ju fler motorer desto fler tänkbara kopplingar. På äldre vagnar med fyra motorer brukar man ha två parallella kretsar som fungerar oberoende av varandra. Dvs elektriskt sett två tvåmotorersvagnar med samma kontrollervev. Detta ger stora otympliga kontrollers, se Örbyvagnen A13!
På nyare vagnar kopplar man motorerna två och två i serie. Dvs man kör i princip bara på halva linjespänningen per motor. Detta ger bl.a en mindre kontroller.

bild

Att vända om. Det måste gå att köra åt andra hållet också, även om vi har vändslingor. Rotationsriktningen på motorn beror på förhållandet mellan fältets riktning och riktningen på strömmen i rotorlindningarna.
Du minns väl att nordpol stöter bort nordpol, att nordpol drar till sig sydpol osv. Om man gör den ena nordpolen till sydpol blir det ju plötsligt omvända förhållanden, eller hur? Detta innebär att om man ändrar strömriktningen bara i fältet, eller bara i ankaret så byter motorn rotationsriktning. Byter man strömriktning på både fält och ankare samtidigt fortsätter motorn att rotera i samma riktning.

bild

- Kan man köra på växelström? Svaret är i princip ja, fält och ankare byter ju strömriktning samtidigt. Men man måste ha en speciell sorts järn i statorn och i ankaret, annars blir förlusterna stora pga virvelströmmar.
Alla SJs äldre lok har sådana s.k allströmsmotorer. För att dessa skall fungera bra bör inte frekvensen vara för hög. Järnvägen har därför 16_ Hz i sitt nät, i st f 50 Hz, som råder i det allmänna nätet.

4. Hjälpmaskiner och belysning.

Värme Värmeelementen i en spårvagn är inte särskilt märkvärdiga. I äldre vagnar har man ett antal kaminer för till exempel 220 V som seriekopplas för att motsvara linjespänningen.
I modernare vagnar har man ett eller flera värmebatterier placerade i ventilationskanalerna. På sådana vagnar har man värmekaminer (element) bara som tillsatsvärme på vissa platser.

Både i äldre och nyare motorvagnar brukar man använda spillvärmen från kör och bromsmotstånden för att värma upp vagnen.
I äldre vagnar är detta ordnat så att en del av motstånden, som oftast sitter på taket, är dubblerade med likvärdiga som sitter under sofforna inne i vagnen.
De extra motstånden kan man koppla in, i stället för motsvarande takmotstånd, med hjälp av omkopplare under en soffa. Oftast finns det flera omkopplare, och genom att välja olika kombinationer av lägen kan man få olika mycket värme i vagnen.

I nyare vagnar sitter motstånden i en låda under vagnen. Denna låda genomströmmas av kylluft från en fläkt. Om man vill ha värme i vagnen skall ett spjäll i kanalen från lådan ställas om så att den uppvärmda kylluften leds över i vagnens ventilationssystem och den vägen inblåses i kupén. Ofta är värmebatterierna för direktvärmen inbyggda i samma låda som körmotstånden.

Lyse. I de första elektriska spårvagnarna nöjde man sig med att ha belysning och värme förutom drivutrustningen.
Belysningen ordnas genom att man seriekopplar ett lämpligt antal glödlampor, precis som i en julgransbelysning. Belysningen matas med kontaktledningsspänning. Om detta blir för litet lägger man in en serie till, parallellt med den första. Vill man ha mer avancerade konstruktioner med avbländning på strålkastaren, körriktningsvisare med bara en lampa etc kan man använda motstånd för att få en lagom lampspänning. Om en lampa går sönder slocknar alla i den serien. För att finna den trasiga lampan på ett smidigt sätt har de flesta spårvagnar därför provuttag vid lamporna. I detta uttag kan en kortslutningspropp stoppas in. När man kortsluter den felande lampan tänds de övriga i serien. På vissa vagnar finns speciella provtavlor eller provomkopplare centralt placerade för test av alla lampor.

Exempel: Om man seriekopplar 6 st 127 volts glödlampor motsvarar detta 762 V linjespänning. ( 6 x 127=762. ) Detta passar ganska bra till 700 volt linjespänning.

bild

Den direktmatade belysningen har dock vissa nackdelar. Vid strömlöshet slocknar all belysning. Detta gäller även vid passage av sektioneringar i kontaktledningen och vid bygelstudsar. Det är opraktiskt att alla lampor slocknar när en går sönder, och det är inte helt ofarligt att mixtra med kortslutningsproppar och lampbyte i ett 700 voltssystem.

Lågspänningsbelysning Därför infördes så småningom batterimatade belysningssystem på vissa vagnar. På sådana vagnar används som regel batterispänningen till en mängd andra funktioner också.
Här är ett antal vanliga övriga förbrukare:
Manövermotor för kontroller, körriktningsvisare, tryckluftventiler, signalsystem, manöver av kontaktorer för värme och skenbroms, radioutrustning och högtalare.

För att ladda batterierna krävs en omformare som gör om linjespänningen till batterispänning. Vanligaste batterispänningen är 24 volt, men även 36 och 72 volt förekommer. Omformaren är normalt en roterande omformare där en 700 V motor driver en generator för batterispänningen. (Även kallat motorgenerator.)

På många vagnar, bl.a. A27 och A31 är vagnens ventilationsfläktar monterade på samma axel som omformaren. Man har då en fläkt i vardera änden på omformaren. Den ena för vagnventilation, den andra för motståndskylning.

Andra vagnar fick lysrörsbelysning med sk kallkatodslysrör. Lysrör är mer hållbara än glödlampor och ger ett bättre energiutbyte. Kallkatodsrören måste dock ha speciella polvändningsutrustningar för att inte bli sönderbrända i ena änden. Dessutom krävs speciella seriemotstånd eller serielampor för att begränsa strömmen.

Numera används ofta växelriktare för 24 volt för att driva lysrörsbelysningar. 24 voltsspänningen omvandlas till lämplig drivspänning för lysrören. I vissa fall har man belysningsomformare från 700 V likspänning till 220 V växelspänning. Detta är vanligt i Stockholms tunnelbana.

Åskledare huvudbrytare och maximaler. Det är ganska vanligt att blixten slår ned i kontaktledningen. Varför är inte så svårt att förstå. Man måste alltså ha skydd mot åsknedslag och överspänning. På ett hus kan man ha en spets eller lina på taket som man kopplar till en stor kopparplåt i marken. Det blir en ganska bra åskledare om man bara aktar sig för att göra för snäva börjar på ledningarna. Men det blir genast mycket svårare att göra en motsvarande anordning när själva åskledaren, kontaktledningen, skall vara spänningssatt. Vi måste ha en anordning som kan skilja åska från vanlig spänning på vägen mellan kontaktledningen, eller strömavtagaren, och jord.

Den enklaste lösningen är ett gnistgap, två metallspetsar så nära varandra att det lätt blir överslag om spänningen blir för hög, men som ändå inte leder över kontaktledningsspänningen. Sådana åskledare finns på flertalet äldre spårvagnar. För att hindra åskströmmen från att gå fel väg, dvs genom vagnens elsystem, har man en spole i ledningen från strömavtagaren in i vagnen. Denna är gjord av endast ett fåtal varv kabel runt en trästav. Detta räcker för att stoppa strömmen i åsknedslaget eftersom den har en väldigt brant front. Ett åsknedslag kan beskrivas som en kort växelströmspuls och som du kanske vet är en spole "strömtrög".

bild

I modernare konstruktioner använder man en kondensator som åskskydd på vagnen.

Och på de vagnar som tillverkas i dag använder man s.k. ventilavledare som åskledare. Ventilavledaren börjar leda över ström vid en väl specificerad spänning, och är mycket tillförlitlig.

Man sätter inte bara upp åskledare på vagnarna. Även i kontaktledningen finns ventilavledare eller äldre föregångare.

Trots dessa skydd slår det ibland över och man får allvarliga skador, eller bränder som följd. Detta är ett av skälen till att vi stänger av strömmen i vagnhallen på natten. En obevakad spårvagn bör inte stå med bygeln uppe vid åska.

Strömmen för vagnens framdrivning går från strömavtagaren via en eller två maximalströmbrytare till kontrollern eller pådraget. På vissa vagnar motsvaras maximalströmbrytaren av en huvudkontaktor eller motordriven huvudbrytare.
Maximalströmbrytaren eller motsvarande har till uppgift att koppla bort drivutrustningen från elnätet i ett antal fall.
Vanliga exempel på detta är:
-För stor ström, överströmsutlösning.
Kan bero på kortslutning eller överslag, men även för snabb uppkoppling
-Nödbromsning med nödbromshandtag eller bromsreglage i nödbromsläge.
-Jordfel

Beskrivning av maximalströmbrytare i vissa vagntyper: Äldre spårvagnar i allmänhet har en maximal per kontroller. Maximalerna är parallellkopplade, dvs A-ändens maximal matar bara A-ändens kontroller. B-ändens maximal matar B-ändens kontroller. Dessa vagnar har bara överströmsutlösning, inga andra skydd.

Äldre Stockholmsvagnar, t.ex A1, A3, A12 har likt andra vagnar en maximal per ände. Dessa är dock seriekopplade och matar båda kontrollrarna så att man kan stoppa vagnen genom att bryta strömmen med den bakre maximalen i färdriktningen.
På A11 och A12 har den ena maximalen en extra utlösningsspole som löser ut, slår ifrån, maximalen när något nödbromshandtag neddrages. Denna spole matas med kontaktledningsspänning.

bild

Mustanger har en maximal i A-änden som matar kontrollern. På Hägglundsvagnar, t.ex A31, A33, har denna en extra utlösningsspole för 24 volt. Det som kan mata denna är: En knapp på instrumentbrädan, neddraget nödbromshandtag, utlöst säkerhetsgrepp samt summaströmsreläet.

Jordfelsskydd Summaströmsreläet är ett relä med två spolar för den ström som passerar maximalen. Den ena spolen passeras av strömmen på väg in i vagnen, den andra passeras av strömmen på väg ut mot jord. Om allt är normalt är dessa strömmar lika stora, summan blir noll.
Om det försvinner ström på vägen, t.ex genom ett jordfel i en motor, blir inte summan noll. Reläet drar, och en kontakt sluts så att utlösningsspolen i maximalen får ström. (Man kan säga att summaströmsreläet är en våg som väger ström. Om strömmarna är lika är vågen i balans.)

bild

På vagntyp A25 har man ett nödbromsdon i förarhyttsgolvet som via en vajer löser ut maximalen. Nödbromsdonet matas med 24 volt från nödbromshandtagen, och har en mängd andra funktioner också. Maximalen matar även hjälpströmmen på A25.

Vagntyp A24 har en linjekontaktor i A-ändens förarhytt. Denna drar när körhandtaget läggs på 0, fram eller back. Blir strömmen för stor, känner ett maximalrelä av detta och kopplar ur linjekontaktorn. Denna kan då återställas med en återställningsknapp, Å-knappen. Linjekontaktorn matar även hjälpströmmen på A24.

Maximalströmbrytaren består av: En genomgående axel med ett handtag i taket över förarplatsen. Genom att vrida handtaget kan maximalen kopplas till eller från. När maximalen kopplas till spänner man utlösningsfjädern. När man vridit i botten så att kontaktstyckena i maximalen har fullgod kontakt spärrar en hake maximalen i detta läge.
Om sedan strömmen blir för stor, påverkar magnetfältet en järnmassa som drar ut haken. Om det finns en extra spole för nödbroms m.m. verkar denna parallellt med huvudspolen. På Siemensmaximalen, som är vanlig på Stockholmsvagnar, finns speciella ljusbågshorn ovanpå maximalen. Dessa är parallellkopplade med kontaktstyckena, och tar hand om själva brytmomentet som annars skulle slita hårt inne i maximalen.
Vissa konstruktioner har friutlösning, om man försöker tvinga i maximalen trots att den vill lösa ut, så frikopplas manöverhandtaget. bild

5. Bromssystem.

Som du kanske minns kan dock inte elbromsen fungera när det går för sakta. Därför måste man använda en mekanisk broms på slutet för att stanna helt och hålla tåget stilla. På äldre vagnar använder man handbromsen till detta. På nyare vagnar har man kompletterat handbromsen med tryckluftcylindrar för att föraren inte skall behöva anstränga sig så mycket.
Tryckluftbromsen har även fördelen att det med enkla medel går att ansätta släpvagnsbromsen från förarplatsen.

Skenbroms Vid halka och vid nödbromsningar räcker inte friktionen mellan spår och hjul till. Friktionen är nämligen bara 1/3 av den mellan gummidäck och asfalt. Då är det bra att ha skenbromsar att ta till.
Skenbromsen är en mekanisk broms med bromsbelägg, linjaler, som med hjälp av stora elektromagneter dras mot rälsen.

Skenbromsen har två funktioner.

1. Den ger en slipande verkan på spåret som väsentligt förbättrar friktionen för hjulen, så att dessa får ett bättre grepp.

2. Den ger en extra bromsverkan, främst vid hastigheter under 30 km/h.

På äldre vagnar utan batterier för belysning etc brukar skenbromsarna drivas med kontaktledningsspänning. På vissa vagnar används en del av motorströmmen under bromsning för att tillsätta skenbromsen. Detta är vanligt på äldre vagnar som trafikerat backiga städer som t.ex Oslo. På sådana vagnar är skenbromsen alltså en del av driftbromsen. På nyare vagnar drivs skenbromsen som regel med batterispänning, så att den fungerar även när det är strömlöst i kontaktledningen.

På vissa vagnar (A11, A12) finns speciella säkerhetsbromssolenoider som aktiveras när man drar i ett nödbromshandtag. Dessa matas med kontaktledningsspänning.

Släpvagnsbroms. De flesta släpvagnar har mekanisk driftbroms som påverkas av en del av motorvagnens bromsström. En vanlig typ är att en spole, solenoid, påverkas av bromsströmmen och ansätter släpvagnens mekaniska broms som ofta är samma sak som handbromsen.
Denna typ av broms ger en bromsverkan som är proportionell mot motorvagnens bromsverkan. På vissa släpvagnstyper påverkar bromsströmmen istället vagnens tryckluftbroms som ansätts med ett i förväg inställt värde. Fördelen med detta är att man inte får för kraftig broms i släpvagnen om motorvagnen bromsar hårt.

Här följer beskrivning av mekaniska bromsar för motorvagnar.

S.o.B nr: XX -19??

Här följer beskrivning av vissa släpvagntypers bromsar:

Äldre släpvagnar har ofta kombinerad blockbroms och elbroms, där en solenoid påverkar samma mekanism som handbromsen. Ej stockholmsvagnar!

Äldre stockholmssläpvagnar har två mekaniska bromssystem. Dels handbroms med gjutjärnsblock som verkar på hjulen, dels elektriska skivbromsar som sitter mitt på hjulaxlarna. Dessa består av en på axeln fast monterad stålskiva med järnbelägg, som alltså snurrar med axeln.
Dels en skiva med ett hål för axeln i centrum som är upphängd i gejdrar, skenor, parallellt med axeln. På denna, längs med axeln rörliga skiva, sitter det kraftiga elektromagneter som drar denna mot den roterande skivan på axeln.

bild

Mustangsläpvagnar har skivbromsar med bromsskivor av stål på hjulaxlarna och belägg monterade i tänger som "kniper" om skivorna vid bromsning.
Dessa tänger påverkas av ett mekaniskt länksystem i vagnen till vilket tre manöverorgan är kopplade:
1. Handbromsratt/spak.
2. Tryckluftcylinder för tryckluftbroms.
3. Bromssolenoid för elbroms.

Släpvagnar B24 för Lidingö, samt B30 har tryckluftbroms som påverkas av motorvagnens bromsström. Till bromsrörelsen för tryckluftbromsen är handbromsratten kopplad.

6. Tryckluftsystem.

Tryckluftkompressorn drivs av en motor som matas med kontaktledningsspänning, ofta via ett seriemotstånd som dels begränsar strömstöten i starten, dels sänker spänningen en aning. På kompressorns luftintag finns ett filter som hindrar damm och främmande föremål att sugas in. Från kompressorn går luften via en vattenavskiljare till en våttank eller huvudtank. På mindre system nöjer man sig ofta med denna tank, på större system har man reduceringsventiler och backventiler som sänker trycket och avdelar luft till olika delar av vagnen och olika ändamål. Ofta vill man inte ha lika högt tryck till dörrarna som till bromsarna. Man vill heller inte att ett fel i t.ex. dörrsystemet skall stjäla luft från bromsarna. Varje delsystem brukar ha en egen trycklufttank.

Till huvudtanken är en tryckvakt kopplad. Denna reglerar start och stopp av kompressorn. Tryckvakten är inställd så att kompressorn stängs av vid ett uppnått tryck, och startar vid ett annat, lägre tryck.
Blir det fel på denna utrustning finns det en säkerhetsventil som släpper ut luft från systemet så att inte anläggningen skall explodera.

Kondens När man pressar samman luft blir den varmare, värmeenergin koncentreras till en mindre volym. När denna luft kyls ned i ledningarna fälls en del av luftens vatteninnehåll ut som kondens. Detta vatten brukar man vilja bli av med så fort det går. Strax efter kompressorn har man därför en vattenavskiljare, eller i moderna vagnar en lufttork.
Vattenavskiljaren är en liten tank som luften passerar med sänkt hastighet så att vattnet skall hinna stanna upp och samlas i botten. Denna töms ofta automatiskt, men på vissa vagnar måste man göra detta för hand. En lufttork är en mer avancerad vattenavskiljare som innehåller en mängd kristallkulor som luften passerar i låg fart så att vattnet hinner fällas ut.
När kompressorn stannar öppnas en dräneringsventil i botten på lufttorken, och den blåses ren från vatten med en kraftig luftström från en speciell tank.

Det samlas ändå alltid vatten i systemets tankar och rör. Detta måste man tömma ut ibland. Helst skall man tömma detta dagligen om man inte har lufttork. Ofta nöjer man sig med att göra detta vid service.

Minusgrader Som du vet fryser vatten till is när det blir minusgrader. Med litet otur kan man få isproppar i systemet som gör att det slutar fungera. Man kan till exempel bli utan tryckluftbroms! För att råda bot på detta skall man dels tömma tankarna ofta. Har man lufttork räcker detta som regel.
Har man inte lufttork brukar man tillsätta sprit till systemet. Det finns olika sorters apparater för detta.
Det vanligaste i spårvagnar är frysskyddsbehållaren, "bubbelburken". En del av luften som sugs in till kompressorn får bubbla igenom en behållare fylld med sprit. Vissa vagnar saknar både lufttork och spritbehållare. På dessa vagnar är det väldigt viktigt att regelbundet tömma tankarna. Vid problem kan man hälla i sprit direkt i systemet. Spritsorten som används kallas ofta T-svart eller frostskyddssprit. Rödsprit, T-röd förstör oljefilmen i kompressorns cylindrar och bör således undvikas.

7. Vagnens mekaniska uppbyggnad.

Den tvåaxliga vagnen Från början var alla spårfordon tvåaxliga. På hästspårvagnar och järnvägsvagnar är hjulaxlarna monterade i samma ramverk som vagnkorgen vilar på.
På elektriska spårvagnar är normalt hjulaxlar, motorer m.m. monterade i ett särskilt ramverk, kallad truck, som vagnkorgen i sin tur vilar på med fjädringsupphängning. Detta ger bättre komfort och gör motorerna lättare att komma åt.

Boggivagnen Boggin ger möjlighet att göra en fyraxlig, längre vagn med bättre gångegenskaper än den tvåaxliga vagnens. Boggivagnar ger mindre vinkling av hjulen mot spåret vid gång i kurva. Detta ger en avsevärd minskning av slitage och gnissel. Även viktfördelningen på spåret blir bättre, med minskat axeltryck. Det förekommer flera olika konstruktioner för boggins fastsättning i vagnkorgen. Ofta har man en kulled som består av en panna på Boggin och en kula under vagnkorgen. Vagnkorgen vilar på kulleden, och Boggin kan både tippa och vrida sig i förhållande till korgen. För att korgen inte skall välta finns glidplan eller rullar på båda sidor, som håller balansen. Det skall bara vara anliggning på en sida i taget. Som säkerhet går en tapp rakt igenom kulan och skålen.

bild

Vagnkorgen Det finns många sätt att konstruera vagnkorgar. I Sverige har dessa typer varit vanliga på elektriska spårvagnar: Plåtklädd träkorg på ramverk av nitade stålbalkar. Detta är den vanligaste konstruktionen av äldre vagnar. I nederkanten av vagnssidorna går Z-balkar. På dessa vilar fönsterstolparna av trä. På fönsterstolparna vilar reglar som utgör takstommen. Taket kläs med tunna träribbor, pärlspont. Under fönsterhöjd går en bröstlist av trä. Bröstlistens översida är täckt av plåt för vattenavrinningens skull. Mellan bröstlisten och Z-balken är vagnen klädd med stålplåtar. Dessa har även en stabiliserande verkan på fönsterstolparna i längsled, längs färdriktningen. Väsentligt för denna konstruktion är att den inte är självbärande. Dvs att den helt och fullt bärs upp av rambalkarna i golvet.
Vidare bör noteras att på tvåaxlig vagn är kopplen endast är upphängda och styrda i vagnkorgen, stöt och dragkraften överförs direkt till truckens ramverk.

På boggivagn går inte detta. Kopplen är där infästa i vagnkorgens ramverk.

Träkarosser är inte bra vid kollisioner. Vagnen får lätt stora skador. Vid sammanstötning med personbilar är det som regel vagnens rambalkar av stål som tar upp kraften. Dessa är oftast väl tilltagna och klarar sig som regel utan större skador.
Men på grund av träkorgens svagheter förstärktes många vagnar med tiden. Vagntyp A12 fick väldigt kraftiga stående sidobalkar av stål utanpå den befintliga trästommen efter en allvarlig olycka i Sundbyberg.

Självbärande stålkorg Vagnar med stålkorg är ofta mer eller mindre självbärande, dvs även materialet i väggar och tak har bärande funktion. Sådana vagnar är oftast helsvetsade.
Stålkorgen håller bra vid kollisioner men är besvärlig att reparera, ofta med knepiga riktningsarbeten som följd.

Aluminiumklädd vagnkorg på stålbalkar. Den typiska Hägglundskarossen vilar på ett ramverk av stålbalkar. Karossen är uppbyggd av träfyllda aluminiumprofiler på vilka sidoplåtarna i aluminium är skruvade.
Taket är på vissa vagnar gjort av trä, andra av plåtklädda aluminiumprofiler, precis som väggarna. En nackdel med aluminium är att det lätt blir buckligt vid mindre kollisioner och andra händelser. Samtidigt är det lätt att reparera.

Koppel och koppelfästen Kopplen är en mycket viktig del på en spårvagn. Vanligast är Albertkopplet, som består av två lika halvor som föres in i varandra och hålls samman med koniska sprintar.
Äldre vagnar hade ofta enkammarbuffert. Innan vagnarna sammankopplas sätter man in en mellanbit i det ena kopplet. Denna låses med en sprint. Sedan körs det andra kopplet emot så att mellanbiten går in i det kopplets kammare och en andra sprint fullbordar kopplingen. Enkammarbufferten är farlig att koppla med, dessutom är det svårare än Albert. Därför byttes dessa koppel ut till Albert på de flesta håll.

Automatkoppel Scharfenbergskopplet är det vanligaste automatkopplet. Exempel på vagnar med sådant är pendeltågen X1 och X10, spårvagn M21, M25 m.fl. A24, B24 Vagnar på Roslagsbanan.
Detta finns i flera olika utföranden, som alla bygger på samma grundprincip. Inne i kopplet finns en skiva med en mun på höger sida och en länk på vänster sida. Vid sammankoppling hakar länken i motstående koppels mun och vice versa. Länken är monterad så att om man drar i den blir utväxlingen sådan att munnen drar i det andra kopplets länk med större kraft. Samma sak sker i den andra vagnens koppel. Kopplen låser således varandra.
För att koppla isär vagnarna måste hjärtskivan vridas medurs i åtminstone det ena kopplet. Detta kan ofta göras från den ena förarhytten med hjälp av tryckluft eller elektricitet. Det finns alltid möjlighet att koppla isär för hand genom vridning av hjärtskivan. Ofta finns det säkerhetsspärrar som hindrar skivorna att vrida sig när vagnarnas elkopplingsdon är i utfällt läge. På vissa koppel finns möjlighet att låsa skivan med en speciell säkerhetssprint vid bogsering och andra speciella fall.

Sandapparater Sandningen på en spårvagn är mycket väsentlig. Som tidigare nämnts är friktionen mellan hjul och spår ca 1/3 av friktionen mellan däck och asfalt. Således blir bromsförmågan alldeles för dålig om inget görs åt detta. Därför har alla spårvagnar sandning. Detta är på äldre vagnar anordnat med en sandbehållare med bottentömning genom en mekanisk ventil som föraren öppnar med en spak eller pedal. Denna typ av sandning är mycket effektiv och funktionssäker.

På modernare vagnar har man ofta sandboxar med ejektortömning. Här använder man tryckluft för att blåsa ut sanden enligt samma princip som för en tandläkarsug. Tyvärr är denna typ av sandapparater ofta svåra att få att fungera på ett tillfredställande sätt.

Det är viktigt att sanden hålls torr så att den inte fryser eller klumpar sig. Numera levereras den därför i speciella plastpåsar som dessutom utgör lagom stora portionsförpackningar, kallade "sandkorvar". En spårvagn som saknar fungerande sandning får bara framföras med begränsad hastighet och stor försiktighet!

bild

8. Litteraturlista för fördjupade studier:

* Spårvagnar Litt MB- och SB-47 för Göteborgs Spårvägar. Bra beskrivning av A31 (M23) Beskrivning och skötselföreskrifter. och B31 (S27) samt i tillämpliga Hägglund och Söner, Örnsköldsvik 1949 delar även Hökavagnar och A27. Denna instruktion innehåller vissa avvikelser som måste observeras.

* Innerstadsspårvagnar för AB Stockholms Spårvägar Detta är en bra beskrivning av och Malmö Stads Spårvägar. vagntyp A25. Beskrivning av den elektriska utrustningen. ASEA Västerås 1947

* Elkraftteknik God beskrivning av likströms- P-E Lindahl maskiner och principer. Studentlitteratur, Lund 1983 Kap. 6.1 och 6.2

* TEKNISK LÆREBOG for VOGNSTYRERE ved Detta är en mycket bra lärobok i KØBENHAVNS SPORVEJE grunderna för hur en spårvagn Sporvejshistorisk Selskab 1978 fungerar. Innehåller många fina illustrationer.

* Artiklar ur äldre årgångar av Spårväg och Buss I denna tidning brukade man förr Personaltidning för AB Stockholms Spårvägar. på ett klart och instruktivt sätt beskriva de flesta nyheter och förändringar vid spårvägen.

* Trafikhandboken Vagnbeskrivningar. Museispårvägen i Malmköping.

* Trafikhandboken vid Djurgårdslinjen Vagnbeskrivningar.

Tillbaka!