Systemy podwozia pojazdów szynowych – komponenty

Podwozie to najtrudniejsze miejsce zabudowy w pojeździe: na kadłubie łożyska (maźnicy) wszystkie drgania od współpracy koła z szyną przenoszą się bezpośrednio na zamontowane tam urządzenia, a do tego dochodzi woda, sól, pył hamulcowy i lód. Właśnie tam montuje się czujniki prędkości, czujniki temperatury łożysk i styki uszyniające, a pod ostoją — skrzynie baterii, boczniki, skrzynki bezpiecznikowe i połączeniowe obwodu WN, cewki hamulca szynowego, antenę ETCS i sprzęg z częścią elektryczną.

Sygnał prędkości z osi jest sygnałem bezpieczeństwa. Odometria ETCS używa dwóch niezależnych układów pomiarowych — czujników obrotów na zestawach kołowych i radaru Dopplera; ten sam sygnał zasila ochronę przeciwpoślizgową, sterowanie napędem, rejestrator i automatyczne piaskowanie po wykryciu poślizgu. Uszynienie pojazdu zamyka obwód powrotny: prąd trakcyjny wraca do szyn przez styki uszyniające na maźnicach, a rezystory ochronne około 0,1 Ω chronią łożyska przed przepływem prądu; nie na każdej maźnicy jest miejsce na styk, bo część zajmują czujniki.

Metro i tramwaj bez sieci górnej pobierają prąd z trzeciej szyny — odbierak montowany na wózku utrzymuje stały kontakt niezależnie od nierówności szyny, a nakładka stykowa (węgiel czysty, impregnowany miedzią, bezołowiowy lub w wykonaniu rozbieralnym) decyduje o tarciu i żywotności samej szyny prądowej. Obrzeże koła styka się z główką szyny przy każdym przetoczeniu; smarowanie cieczą niesie ryzyko zaniku bocznikowania obwodów torowych, dlatego pod ostoją montuje się też suche systemy ze sztyftem węglowym dociskanym sprężyną — bez ryzyka zakłócenia sygnalizacji.

W tym obszarze pracują: enkodery i czujniki prędkości na osie wózków (inkrementalne, absolutne, w wykonaniu SIL), rozdzielacze sygnałów enkoderowych, przetworniki sygnałów prędkości, urządzenia uszyniające osi i ich nakładki, odbieraki prądu trzeciej szyny, skrzynki bezpiecznikowe i połączeniowe obwodu WN pod ostoją, złącza wielostykowe sprzęgów i połączeń międzyczłonowych, złączki wysokoprądowe, systemy smarowania obrzeży kół. Urządzenia uszyniające, skrzynki bezpiecznikowe i połączeniowe WN, odbieraki prądu trzeciej szyny z nakładkami stykowymi i smarowanie obrzeży kół pochodzą w naszej ofercie od jednego dostawcy — Mersen.

Kryteria doboru — Systemy podwozia pojazdów szynowych

Kryteria doboru w tym obszarze:

• Kategoria drgań — zabudowa na maźnicy i w wózku to wyższe kategorie wg EN 61373 niż w nadwoziu; deklaracja dla kategorii 1 nie wystarcza.
• Funkcja bezpieczeństwa sygnału prędkości — odometria ETCS, WSP i sterowanie napędem wymagają czujników wielokanałowych, redundantnych, a dla funkcji SIL — enkoderów z certyfikatem wg EN 50128/EN 50129; rozdzielacz sygnału nie może wprowadzać wspólnego punktu awarii.
• Izolacja galwaniczna i EMC — czujnik na maźnicy jest kilkadziesiąt centymetrów od silnika trakcyjnego i prądu powrotnego; separacja sygnału, ekranowanie, odporność wg EN 50121-3-2.
• Prąd powrotny przez uszynienie — urządzenie uszyniające przenosi prąd trakcyjny pojazdu w sposób ciągły i prądy zwarciowe chwilowo; zużycie szczotek i rezystancja przejścia to parametry eksploatacyjne.
• Skrzynki WN pod ostoją — napięcie izolacji dla 750–3000 V DC, stopień ochrony przed wodą i pyłem, odstępy wg EN 50124-1, palność EN 45545-2, dostęp serwisowy z kanału.
• Odbieraki prądu trzeciej szyny (CCD) — napięcie 750 lub 1500 V DC, sposób odsuwania (ręczny/pneumatyczny), strona toru (dodatni/ujemny), materiał nakładki stykowej (węgiel czysty, impregnowany miedzią, bezołowiowy lub wykonanie EcoDesign z wymienną częścią węglową) — dobór wpływa na tarcie, żywotność szyny prądowej i koszt eksploatacji.
• Smarowanie obrzeży kół — wykonanie suche (sztyft węglowy, aplikator sprężynowy) eliminuje ryzyko zaniku bocznikowania obwodów torowych, na jakie narażone jest smarowanie cieczą; zgodność z EN 16028 i EN 15427-2-1 potwierdza dobór pod kątem współpracy koło–szyna.
• Sprzęg elektryczny — liczba styków, magistrale CAN/Ethernet/WTB, grzałki na niskie temperatury, osłony; łączenie tylko w stanie bezprądowym.
• Temperatura i kondensacja — zakres od mrozu do nagrzania od hamulców; osuszanie, uszczelnienia, wykonania z grzałkami.