Opis wybranych układów i zespołów w tramwajach > Piasecznice

Piasecznice to zespół urządzeń wchodzących w skład układu likwidacji poślizgu w ramach systemu przeciwpoślizgowego. Służą one do posypywania szyn piaskiem w celu zwiększenia tarcia pomiędzy kołem, a szyną w celu przywrócenia utraconej przez koło przyczepności lub w celu zapobieżenia przed utratą przyczepności. W ich skład wchodzą zbiorniki piasku, dysze oraz urządzenia uruchamiające wysyp piasku.
Utrata przyczepności pomiędzy kołem a szyną występuje, gdy zmniejsza się współczynnik tarcia. Powodem takiej sytuacji może być np. śliza szyna spowodowana wilgocią lub tzw. czarną madą. Mada powstaje w porze jesiennej z liści, które opadając z drzew, osiadają na główkach szyn, doprowadzając do utraty przyczepności kół. Stąd najgorszą porą roku z punktu widzenia pojazdów szynowych jest jesień. Poślizgi mogą występować również na skutek zawilgocenia szyn szczególnie zaraz po pierwszym opadzie, gdy szyna zostanie świeżo zwilżona.
Poślizgi dotyczą zarówno rozruchu, gdy występuje rolowanie kół, jak również przy hamowaniu, gdy następuje zatrzymanie się koła i jazda ślizgiem po szynach.

   
Czarna mada na szynie

Zbiorniki piasku zabudowane są we wnętrzu nadwozia pojazdu - najczęściej pod siedzeniami lub w ścianach bocznych. Ze zbiorników wyposażonych w moduły dozujące odchodzą rury lub węże zakończone dyszami. Dysze zamontowane są tuż przed powierzchniami tocznymi kół napędnych.

           
Przykładowe zbiorniki piasku pod siedzeniami

       
Lokalizacja zbiornika piasku w ścianie lub przy ścianie bocznej nadwozia

     
Przykładowe dysze piasecznic przy kołach (fot. 3 - wysypywanie piasku)

Istotne jest, by stosowany piasek miał odpowiednią granulację i był suchy. Do piasecznic stosuje się piasek kwarcowy w granulacji od 0,6 - 1,6 mm. Piasek przechowuje się na zajezdniach np. w specjalnych silosach, zapewniających mu prawidłowe parametry użytkowe. Nowoczesne zaplecza utrzymaniowe wyposażone są w systemy dystrybucji piasku do piasecznic.
Piasek do zbiorników można wsypywać przez otwory zasypowe w górnej części zbiorników lub przez wsypy zlokalizowane w ścianach bocznych z wykorzystaniem dedykowanych dystrybutorów do "tankowania" piasku.

  
Piasek w zbiorniku po odchyleniu siedzenia

       
Krata zasypowa piasku w zbiorniku pod uchyleniu siedzeń

           
Zasyp piasku w bocznej ścianie nadwozia
 
   
Przykładowe dystrybutory piasku 

   
Tramwaj podczas uzupełniania piasku przez dystrybutor (tzw. napiaszczanie)

  
Silos magazynujący piasek, z którego jest on przykazywany instalacją rurową do dystrybutorów (1) i napełnianie silosu (2)


Rezerwowy worek z piaskiem w pojeździe

Ważne, żeby pod koła wysypywać pasek suchy, który się nie zbryla i nie zagraża zatykaniu się rur i dysz. Ze względu na to, tramwaje w ramach zespołu piasecznic mogą być też wyposażone w układy osuszania piasku. Jednak ze względu na to, że zbiorniki piasku zabudowane są najczęściej we wnętrzu pojazdów, to piasek w nich się znajdujący, nie jest aż tak narażony na wilgoć z zewnątrz jak w pojazdach kolejowych, w których zbiorniki bardzo często są zlokalizowane na ramie wózka lub pod nadwoziem. Wśród stosowanych układów osuszania można spotkać grzałki elektryczne zamontowane w zbiornikach piasku oraz moduły grzewcze w ramach dysz przy kołach.

   
Dysza z modułem grzewczym (opis na powiększniu)

Poniżej przykład zbiornika piasku zamontowanego pod nadwoziem pojazdu. Takie rozwiązanie powstało ze względu na to, że fabrycznie pojazd nie miał piasecznic i był w nie doposażony już w trakcie eksploatacji u przewoźnika.

       
Zbiornik piasku pod nadwoziem

W obecnie produkowanych pojazdach piasek jest wydmuchiwany pod koła za pośrednictwem sprężonego powietrza przez zabudowane w układzie piasecznic dozowniki i kompresory zasilane elektrycznie z sieci pokładowej pojazdu.

       
Przykładowe dozowniki i kompresory piasecznic (opis na powiększeniu)

Często uruchomienie piasecznic jest dobrze słyszalne we wnętrzu tramwaju - słychać charakterystyczny odgłos pracy kompresorów. Istnieją również rozwiązania, w których zastosowany jest wspólny kompresor do układu piasecznic oraz układu smarowania obrzeży kół jezdnych. W takim przypadku kompresor wytwarza sprężone powietrze magazynowane w zbiorniku. Ze zbiornika, sprężone powietrze jest pobierane przez te ukłądy zgodnie z zapotrzebowaniem, na podstawie pracy odpowiednich zaworów sterujących. Gdy ciśnienie w zbiorniku spadnie poniżej dolnej nastawy, czujnik ciśnieniowy załączy kompresor w celu uzupełnienia ciśnienia do wartości znamionowej. Jak z tego wynika, przy takim rozwiązaniu, praca kompresora nie jest jednoznaczna z pracą piasecznic, czy układu smarowania.

W starszego typu tramwajach zamiast kompresorów można spotkać siłowniki solenoidowe. Solenoid, czyli elektromechaniczne urządzenie wykonawcze realizujące napęd liniowy. W solenoidzie następuje zamiana energii elektrycznej na energię mechaniczną poprzez wytworzenie pola magnetycznego. Solenoid składa się z cewki zamkniętej w metalowym korpusie, w którego wnętrzu znajduje się rdzeń. Zasilenie cewki energią elektryczną powoduje przepływ prądu. Przepływ ten generuje pole magnetyczne, które oddziałuje na rdzeń przesuwając go liniowo (ruch posuwisty). Solenoidy sterują zaworami dozowania piasku. W momencie uruchomienia piasecznicy solenoid otwiera zawór mechaniczny i piasek grawitacyjnie jest wysypywany pod koła. Ten system jest znacznie gorszy, gdyż piasek nie jest wdmuchiwany pod koło w precyzyjnie ustalonej dawce i z odpowiednią prędkością.

   
Solenoid z zaworem dozującym piasecznicy pod zbiornikiem

   
Dysza oddalona od koła


Poniższe fotografie przedstawiają widok szyn tuż po użyciu piasecznic przez tramwaj. Wysypany piasek poprzez odpowiednią jego granulację i ostre kształty ziaren wpłynął na zwiększenie współczynnika tarcia pomiędzy kołami, a szynami.

       
Piasek na szynach


Istotne jest, aby układ piaskowania był dobrze skalibrowany z punktu widzenia dawkowania piasku. Chodzi o to, żeby wysypywana była precyzyjna dawka piasku potrzebna do wyprowadzenia pojazdu z poślizgu. Zdarza się, że system sterowania przez nieprawidłowa kalibrację, wysypuje znacznie więcej piasku niż wymaga tego sytuacja.

   
Piasek z piasecznic przy szynach







Za działanie piasecznic odpowiada układ przeciwpoślizgowy pojazdu Piasecznice mogą być uruchamiane automatycznie, gdy system przeciwpoślizgowy wykryje poślizg. Motorniczy ma również możliwość załączenia piasecznic ręcznie korzystając z dedykowanego przycisku na stanowisku sterowniczym w kabinie.

   
Przycisk piasecznic w kabinie

Poziom piasku w zbiornikach można weryfikować poprzez wzierniki na zbiornikach. W nowoczesnych pojazdach informacja o poziomie piasku, dzięki czujnikom w zbiornikach, jest wyświetlana na terminalu diagnostycznym w kabinie.

       
Informacja o poziomie piasku na pulpitowych terminalach diagnostycznych

Obecnie powszechnie stosowany jest układ piasecznic opisany powyżej. W początkach ery tramwajów motorniczy musiał ręcznie posypywać szyny. W kabinie miał pojemnik z piaskiem, a w ścianie czołowej tramwaju znajdował się dozownik zsypowy w formie leja. Wsypując do leja piasek łopatką był on doprowadzany rurami pod koła. Ale zanim powstał ten system, to wcześniej konieczne było wyjście z tramwaju, z wiaderkiem i łopatką i posypanie szyn.

       
Pojemnik z piaskiem i dozownik (lej) zsypowy - tramwaj zabytkowy typu SN2

Poniżej zamieszczony jest odnośnik do filmu, pokazującego działanie piasecznicy w ramach nowoczesnego układu piaskowania z tramwaju. Warto zwrócić uwagę, że po ustalonym czasie, zawór dozownika zamyka dopływ piasku przy nadal pracującym kompresorze. Piasek przestaje się sypać, a kompresor nadal dmucha. Takie rozwiązanie pozwala na przedmuchanie instalacji rurowej piasecznic, tak by nie zostały w niej resztki piasku, które mogłyby po zawilgoceniu doprowadzić do zatkania przepływu.