Električka: odkiaľ berie prúd a ako jazdí po meste

Električka berie prúd z drôtu zaveseného nad koľajami, ktorému sa hovorí trolejové vedenie. Na streche má zberač prúdu, ktorý sa drôtu stále dotýka. Prúd prejde cez motory a odtečie cez kolesá do koľajníc, ktoré ho vedú späť. V Bratislave je v drôte jednosmerné napätie 600 voltov.

Motory sú v podvozkoch, teda rámoch s kolesami pod vozňom, a cez ozubený prevod roztáčajú nápravy. Oceľové koleso sa na oceľovej koľajnici valí s malým odporom a koľajnice električku zároveň vedú, takže nepotrebuje volant. Prvá električka na prúd v stálej verejnej prevádzke jazdila od roku 1881 pri Berlíne, predtým ťahali vozne po koľajniciach v mestách kone. V Bratislave jazdí električka od roku 1895.

Odkiaľ električka berie prúd a ako ho premení na pohyb

Trolejové vedenie je drôt natiahnutý nad traťou, ktorý je pod napätím. Električka sa ho dotýka zberačom prúdu na streche a prúd ide cez riadiace zariadenie do motorov. Z motorov pokračuje cez kolesá do koľajníc a nimi späť do meniarne, ktorá vedenie napája. Elektrický obvod sa tak uzavrie bez druhého drôtu.

Väčšina električkových sietí má kladný pól v drôte a záporný v koľajniciach. Takto zapojená sieť menej poškodzuje koróziou kovové potrubia uložené v zemi popri trati. Bratislava používa práve toto zapojenie s napätím 600 voltov jednosmerného prúdu.

Zberač prúdu nebol vždy rovnaký. Na starých fotografiách aj na modeloch nájdeš tri druhy:

• Tyčový zberač. Dlhá tyč na streche s kladkou alebo klznou hlavicou na konci. Pružina ju tlačí zospodu na drôt. Typický bol pre americké siete.
• Lýrový zberač. Oblúkový rám, ktorý sa horným okrajom opiera o drôt. Navrhol ho Walter Reichel, spolupracovník Wernera von Siemensa, v roku 1889 a v kontinentálnej Európe sa rýchlo stal bežným.
• Pantograf. Skladací kĺbový rám so širokou lištou navrchu. Z drôtu takmer nezoskočí, dá sa ľahko zdvihnúť aj sklopiť a dnes ho má väčšina električiek.

Prúd poháňa trakčné motory, teda elektromotory, ktoré vozidlo ťahajú. Každý motor zvyčajne roztáča jednu nápravu cez ozubený prevod, ktorý zníži otáčky motora a zvýši silu na kolesách. Staršie električky mali jednosmerné motory na približne 600 voltov. Pri malej rýchlosti dávajú veľkú silu, čo sa hodí práve pri rozbehu. Novšie vozidlá majú striedavé motory, ktorým elektronika upravuje prúd z vedenia.

Prečo jazdí po koľajniciach a ako sa rozbieha a brzdí

Koľajnice dávajú električke dve veci: malý odpor pri valení a presné vedenie. Kovové koleso sa po kovovej koľajnici valí s malým odporom, ľahšie ako koleso voza po dlažbe. Už pri konských dráhach to znamenalo, že kôň utiahol po koľajniciach viac ako po ceste a jazda bola plynulejšia.

Na koľajnici drží električku najmä tvar kolies. Ich jazdná plocha je mierne kužeľová, takže sa dvojkolesie, teda dve kolesá na spoločnej náprave, samo vracia do stredu koľaje. Nákolok, teda vyvýšený okraj na vnútornej strane kolesa, zasiahne až vtedy, keď to nestačí, napríklad v ostrom oblúku.

V meste ležia koľajnice v úrovni dlažby, preto sa používa žliabková koľajnica. Vedľa hlavy koľajnice má žliabok, ktorým prechádza nákolok, a autá aj chodci môžu cez trať prejsť. Vymyslel ju francúzsky vynálezca Alphonse Loubat v roku 1852. Žliabok sa zanáša štrkom a nečistotou a treba ho čistiť, inak električka jazdí tvrdo a môže sa poškodiť koleso aj koľajnica. Pre cyklistu je to miesto, kde sa mu môže zachytiť koleso.

Vodič riadi rozbeh aj brzdenie ovládačom. Staršie električky mali osobitnú páku na jazdu a osobitnú na brzdu, novšie majú jeden ovládač s bezpečnostným spínačom, ktorý električku zastaví, keď ho vodič prestane držať. Na brzdenie má električka viac sústav:

• Elektrická brzda. Motory sa pri brzdení prepnú na generátory a pohyb premieňajú späť na prúd. Ten sa buď vráti do vedenia, alebo sa premení na teplo v odporníkoch. Trecie brzdy sa tak menej opotrebúvajú.
• Trecie brzdy na kolesách. Zastavia električku aj vtedy, keď elektrická brzda zlyhá.
• Koľajnicová brzda. Elektromagnety zavesené na podvozku tesne nad koľajnicou sa pritiahnu ku koľajnici a brzdia trením priamo o ňu. Nezávisí od toho, ako kolesá držia na koľajnici, preto pomáha aj na mokrej trati. Používa sa pri rýchlom a núdzovom brzdení.

Ako sa z konskej dráhy stala elektrická električka

Pred elektrinou ťahali vozne po koľajniciach v uliciach kone. Takú konskú dráhu zaviedli v New Yorku v roku 1832 a odtiaľ sa rozšírila do ďalších amerických a európskych miest. Vozeň s koňmi viezol viac ľudí a plynulejšie ako omnibus, teda konský autobus bez koľají.

Kone však mali hranice. Jeden kôň pracoval za deň štyri až päť hodín, preto potrebovala dráha na jeden vozeň aj desať koní v stajni. Treba ich bolo kŕmiť, ošetrovať a odpratávať po nich hnoj.

Prvú elektrickú električku na stálu verejnú prevádzku spustila firma Siemens & Halske 16. mája 1881 v Lichterfelde pri Berlíne. Trať merala 2,4 kilometra a prúd s napätím 180 voltov viedli samotné koľajnice, podobne ako pri dnešnej modelovej železnici. Na priecestiach preto dostávali ľudia aj kone elektrické údery. Trolejové vedenie dostala táto trať až v roku 1891.

K rozšíreniu napájania zhora výrazne prispel americký vynálezca Frank J. Sprague, ktorý zdokonalil tyčový zberač. Od roku 1888 jazdili jeho električky v Richmonde v USA, aj do kopcov so stúpaním vyše 10 percent. Elektrina potom rýchlo nahrádzala kone a v 90. rokoch 19. storočia začali konské dráhy v USA aj v Európe postupne miznúť.

V Bratislave vyšla prvá električka s cestujúcimi 27. augusta 1895, v čase, keď mnohé európske mestá ešte jazdili s konskou dráhou. Prúd s napätím 550 voltov vyrábala parná elektráreň na dnešnej Pribinovej ulici. Hlavná trať merala 3 125 metrov, mala 12 zastávok a jazda po nej trvala 16 minút. V prvý deň sa električkou previezlo 2 468 cestujúcich.

Čo si všimnúť na modeli historickej električky

Model historickej električky ukazuje tie isté časti ako skutočné vozidlo, len zjednodušene. Ktoré z nich tvoj model má a či sa niektoré hýbu, zistíš z jeho návodu a obrázkov. Pri prezeraní sa zameraj na tieto miesta:

• Zberač prúdu na streche. Podľa tvaru určíš, aký systém predlohu napájal: dlhá tyč je tyčový zberač, oblúkový rám lýrový zberač a skladací kĺbový rám pantograf. Pri tyčovom zberači sa pozri, kam tyč smeruje. Na skutočnej električke sa tyč ťahala za vozňom, nie pred ním, inak ľahko zoskočila z drôtu. Na konečnej ju preto pri obojsmerných vozňoch otáčali do nového smeru jazdy.
• Podvozok a nápravy. Spočítaj nápravy pod vozňom. Prvé elektrické električky boli malé štvorkolesové vozne s dvoma nápravami. Neskôr ich nahradili ťažšie osemkolesové vozne, ktoré odviezli oveľa viac ľudí a mali kolesá zvyčajne v dvoch otočných podvozkoch. Na skutočnej električke sú kolesá pevne na náprave a motor roztáča celú nápravu.
• Kabína a plošiny. Pozri, či má model stanovište vodiča na jednom konci, alebo na oboch. Obojsmerná električka s ovládaním na oboch koncoch môže na konečnej len zmeniť smer, jednosmerná sa na konečnej otáča na obratisku. V Bratislave jazdia oba druhy.
• Kolesá. Ak majú kolesá modelu vyvýšený okraj, je to nákolok. Porovnaj, na ktorej strane kolesa je: na skutočnej električke je na vnútornej strane, medzi koľajnicami.

Ak si chceš tieto časti prezrieť na vlastnom modeli, môžeš siahnuť po drevenom modeli Historická električka Rolife TG505 alebo Klasická mestská električka ROKR LK801. Model ROKR LK801 podľa popisu v obchode napodobňuje lisabonskú električku linky 28 a má pružinový mechanizmus, ktorý ho posunie dopredu. Oba modely sú podľa údajov v obchode určené od 14 rokov.

Časté otázky