Wagony typu 121N i 122N > Budowa

Wagon 121N to trójczłonowy wagon wagon przegubowy przeznaczony do jazdy jednokierunkowej po torze szerokości 1000 mm (tor wąski). Łączenia członów osłonięte są przegubem harmonijkowym, a w podłodze znajdują się półkołowe międzyczłonowe pomosty przejściowe. Między członem środkowym, a skrajnymi właśnie w miejscu przegubu następuje lekki wznios podłogi (pochylnia).


  Pomost międzyczłonowy


  Przegub harmonijkowy


Wagon zasilany jest napięciem znamionowym 600 V prądu stałego, pobieranym z napowietrznej sieci trakcyjnej za pośrednictwem połówkowego odbierka prądu typu Fb700 marki STEMMANN-TECHNIK.


Lokalizacja odbieraka prądu



  Odbierak prądu FB 700


Dane techniczne pantografu:
- Typ: Fb 700
- Wysokość maksymalna: 2930 mm
- Wysokość pantografu opuszczonego: 247 mm
- Długość ślizgacza: 1700 mm
- Szerokość ślizgacza: 300 mm
- Długość listwy grafitowej: 1050 mm
- Napięcie znamionowe: do 750 V
- Prąd znamionowy: 1000 A
- Siła docisku: 60 - 120N z możliwością regulacji
- Czas podnoszenia/opuszczania: ok. 5 sek. / ok. 5 sek.
- Zasilanie ściągacza elektrycznego: 24 V DC
- Waga pantografu: ok. 135 kg

Dane technicze odbieraka FB700 ze strony producenta: www.stemman.com.pl

Czołowe ściany tramwaju wyposażone są w absorbery służące do pochłaniania energii w przypadku zderzenia. Pod nimi zabudowane są łamane sprzęgi z głowicą Alberta.


  Absorber zderzenia


Wagony serii 121N oparte są na dwóch, dwuosiowych wózkach napędowych typu 12NN, zainstalowanych pod członami skrajnymi. Człon środkowy jest zawieszony pomiędzy członami skrajnymi bez podparcia wózkowego (tzw. lektyka).
Człony skrajne wagonów serii 122N spoczywają na analogicznych wózkach jak w 121N. Pod członem 3 natomiast zastosowany jest wózek toczny.
Każdy wózek napędowy wyposażony jest w dwa niezależne zespoły napędowe - każdy z nich napędza jedną oś. Silniki trakcyjne wraz z przekładniami usytuowane są wzdłużnie po zewnętrznych stronach ramy wózka. Dzięki takiemu rozwiązaniu wewnętrzna część wózków jezdnych jest niska, co umożliwiło poprowadzenie niskiej podłogi na całej długości tramwaju z minimalnymi, łagodnymi wzniosami podłogi ponad wózkami. Wzniosy są konieczne, gdyż naprzeciwległe koła jezdne wózków połączone są wspólnymi osiami (klasyczne zestawy kołowe), które przebiegają pod podłogą.


Schemat wózków 12NN i rozmieszczenia
w nich podzespołów jezdnych



  Wózek napędowy z osłoną


Wózki 12NN posiadają ramy otwarte. Składają się z dwóch podłużnic połączonych poprzecznicami.
Wózki omawianego tramwaju posiadają podwójne usprężynowanie. Pierwszy stopień usprężynowania zapewniają sprężyny metalowo-gumowe typu klinowego, amortyzujące i tłumiące pionowe ruchy zestawów kołowych od ramy wózka. Drugi stopień usprężynowania realizowany jest przez cztery sprężyny stalowe naciskowe (po dwie na stronę), które amortyzują drgania pionowe pomiędzy ramą wózka i nadwoziem. Drugi stopień wspomagany jest dodatkowo dwoma amortyzatorami hydraulicznymi pionowymi i czterema poziomymi.
Zastosowane zostały wózki nieobrotowe. Podatne zamocowanie wózków do nadwozi umożliwia skręt wózka względem nadwozia o 1,26 stopnia. Takie rozwiązanie było możliwe, gdyż człony skraje 121N są krótkie, przez co elementem skrętnym są przeguby międzyczłonowe.
Elementem mocującym wózek do nadwozia wagonu oraz umożliwiającym lekkie ruchy w płaszczyźnie poziomej jest czop zamontowany w nadwoziu wagonu i osadzony w gnieździe czopa, w belce lemniskatowej (pośredniej). Aby wszystkie ruchy wózka w stosunku do pudła przebiegały bez zakłóceń, belka lemniskatowa z gniazdem czopa połączona jest elastycznie z ramą wózka poprzez cięgła trakcyjne, które przenoszą siły wzdłużne (pociągowe i hamowania) z ramy wózka na belkę lemniskatową. Z belki lemniskatowej siły pociągowe na nadwozie przenosi wspomniany czop.


Zestawy kołowe
Wózki wyposażono w sumie w cztery klasyczne napędowe zestawy kołowe z kołami elastycznymio średnicy okręgu tocznego 600 mm (540 mm koło zużyte), szerokości obręczy 95 mm, o masie około 650 kg każdy.
Koło elastyczne składa się z koła bosego, obręczy oddzielonej od koła bosego wkładem elastycznym, który jest zaciśnięty pierścieniem dociskowym umożliwiającym demontaż obręczy bez potrzeby sdemontażu z osi koła bosego.



Zespoły napędowe
Bydgoskie pojazdy wyposażone są w asynchroniczne, trójfazowe, samoprzewietrzalne silniki niemieckiej firmy VEM Sachsenwerk GmbH typu: DKCBZ 0211-4DA.
Dane techniczne silników:
- moc ciągła: 105 kW,
- znamionowe napięcie: 430 V (połączenie uzwojeń typu "gwiazda"),
- znamionowe natężenie prądu: 193 A,
- znamionowe obroty: 1775 obr./min (max 4569)
- znamionowa częstotliwość prądu: 60Hz,
- zakres temperatur pracy: -30 / +40,
- klasa izolacji: 200,
- zgodność z normą: EN 60349-2
- masa: 400 kg



  Tabliczka znamionowa silnika VEM


  Wentylator na wale silnika


Impulsowy rozruch tramwaju i hamowanie elektrodynamiczne jest realizowane w technologii tranzystorów IGBT (Insulate Gate Bipolar Transistors). Napięcie prądu stałego sieci trakcyjnej jest przetwarzane na trójfazowy prąd przemienny w przekształtnikach trakcyjnych (falownikach) zainstalowanych na dachu członów skrajnych tramwaju.
Wagon wyposażony jest w sumie w 4 niezależne falowniki trakcyjne typu FT105-600 produkcji MEDCOM, z których każdy zasila jeden silnik trakcyjny.

Podstawowe dane falownika:
- znamionowe napięcie zasilania: 600 V DC
- napięcie pomocnicze: 24 V DC
- znamionowy prąd: 300 A
- znamionowa moc: 105 kW
- częstotliwość: 0-160Hz


Wały silników trakcyjnych połączone są z wałkami atakującymi dwustopniowych zębatych przekładni napędowych, które przenoszą moment obrotowy na zestawy kołowe poprzez pakietowe sprzęgła podatne z wałem drążonym (przegubowym).
W 121N zastosowane zostały jednostopniowe przekładnie zębate marki VOITH TURBO typu: KSH212 o przełożeniu 6,643.


  Fragment przekładni i agregat hydrauliczny hamulców


  Tabliczka znamionowa przekładni


Dane techniczne przekładni:
- przełożenie: 6,643,
- maks. prędkość obrotowa: 4569 min/-1
- maks. moment rozruchu: 4950 Nm,
- masa: ~320 kg
- ilość oleju: ~3,5 l


Innym sposobem realizacji napędu w tramwajach z podłogą w pełni płaską jest zastosowanie osobnego silnika trakcyjnego, dla każdego koła jezdnego lub dwóch silników napędzających niezależnie po dwa koła jezdne. Dzięki takim rozwiązaniom nie jest konieczne łączenie naprzeciwległych kół jezdnych osiami, gdyż każde z nich posiada niezależny napęd.

  Zespół napędowy tramwaju SIMENS Combino (opis na pow.)


  Zespół napędowy tramwaju ADTranz Incentro AT6/5 (opis na pow.)

W powyższych przypadkach eliminowana jest korzystna cecha wynikająca ze stosowania klasycznych zestawów kołowych. Zastosowanie klasycznej osi oraz kół jezdnych z powierzchnią toczną o profilu stożka jest odpowiednikiem samochodowego mechanizmu różnicowego. Brak połączenia osią powoduje, że koła obracają się i wpisują w łuki torowe nieregularnie, doprowadzając tym samym do zużyć. Rozwiązaniem jest w takiej sytuacji dyferencjału elektronicznego poprzez zastosowanie precyzyjnego sterowania każdym z silników w celu zapewnienia odpowiedniej współpracy - koło szyna. To wymaga też odpowiedniego oprogramowania sterującego napędem.


Pozostałe elementy na wózkach
Na wózkach zabudowano agregaty hydrauliczne (hydrogerety) wraz z akumulatorem ciśnienia, zapewniającym chwilowe zwiększone zapotrzebowanie na olej hydrauliczny, które sterują pracą hamulca tarczowego pasywnego. Do awaryjnego luzowania hamulców zastosowane zostały awaryjne agregaty hydrauliczne, umożliwiające na elektryczne odhamowanie wózka.
Wagon wyposażony jest w hydrauliczne hamulce tarczowe pasywne czeskiej firmy DAKO-CZ a.s..

Dokładne informacje na temat rodzajów, budowy i działania elektrohydraulicznych hamulców tarczowych znajdują się tutaj.


  Agregat hydrauliczny typu KPT 008


  Mechanizm zaciskowy (zacisk hamulca) KPT 008


Dane techniczne hamulców tarczowych:
- tarcza hamulcowa: NE 88 770
- średnica tarczy: 400 mm
- szerokość tarczy: 60 mm
- siła zacisku zwalniaka: 40 kN


Oprócz hamulców tarczowych hydraulicznych w obu wózkach zamontowane są po dwa elektromagnetyczne hamulce szynowe również firmy DAKO umieszczone pomiędzy kołami jezdnymi sąsiednich osi.


  Elektromagnetyczny hamulec szynowy


Dane techniczne hamulców szynowych:
- typ płozy: KB 70 Z1
- masa płozy: ~80 kg
- parametry:
         -napięcie 24 V DC - siła przyciągania 70 kN
         -napięcie 16,8 V - siła przyciągania 64 kN
         -napięcie 30 V - siła przyciągania 70 kN



Wagon przystosowany jest do hamowania elektrodynamicznego (silnikami działającymi jako prądnice) z rekuperacją energii do sieci trakcyjnej. W przypadku gdy sieć nie jest w stanie przyjąć produkowanej energii, to energia hamowania zostanie przemieniona w energię cieplną na opornikach hamowania.
Hamulce tarczowe wspomagają hamowanie elektrodynamiczne i umiejscawiają wagon na czas postoju oraz wykorzystywane są do hamowania bezpieczeństwa i nagłego.



Napięcie pokładowe
Pojazd wyposażony jest w przetwornicę statyczną typu PSM18 produkcji MEDCOM, która służy do przetwarzania napięcia sieciowego 600 V prądu stałego na napięcie pokładowe 24 V prądu stałego oraz napięcie pomocnicze 3 x 400 V prądu przemiennego. Napięcie 24 V służy do ładowania baterii akumulatorów i zasilania podzespołów niskiego napięcia. W przypadku gdy wagon wyposażony jest w klimatyzację zastosowana jest dodatkowa przetwornica do zasilania agragatów. Przetwornica ta może również automatycznie przejąć zasilanie sieci pokładowej w przypadku awarii głównej przetwornicy pokładowej.

Wagon przystosowany jest do jazdy bateryjnej - może przejechać do kilkunastu metrów bez zasilania z sieci trakcyjnej poprzez użycie energii z własnych baterii akumulatorów pokładowych. To bardzo cenna zaleta szczególnie przydana w przypadku zatrzymania się na izolatorze sekcyjnym sieci trakcyjnej.