Tramvaj: odkud bere proud a jak jezdí po městě

Tramvaj bere proud z drátu zavěšeného nad kolejemi, kterému se říká trolejové vedení. Na střeše má sběrač proudu, který se drátu stále dotýká. Proud projde motory a odteče přes kola do kolejnic, které ho vedou zpět. V Bratislavě je v drátu stejnosměrné napětí 600 voltů.

Motory jsou v podvozcích, tedy rámech s koly pod vozem, a přes ozubený převod roztáčejí nápravy. Ocelové kolo se po ocelové kolejnici valí s malým odporem a kolejnice tramvaj zároveň vedou, takže nepotřebuje volant. První tramvaj na proud ve stálém veřejném provozu jezdila od roku 1881 u Berlína, předtím tahali vozy po kolejnicích ve městech koně. V Bratislavě jezdí tramvaj od roku 1895.

Odkud tramvaj bere proud a jak ho promění v pohyb

Trolejové vedení je drát natažený nad tratí, který je pod napětím. Tramvaj se ho dotýká sběračem proudu na střeše a proud jde přes řídicí zařízení do motorů. Z motorů pokračuje přes kola do kolejnic a jimi zpět do měnírny, která vedení napájí. Elektrický obvod se tak uzavře bez druhého drátu.

Většina tramvajových sítí má kladný pól v drátu a záporný v kolejnicích. Takto zapojená síť méně poškozuje korozí kovová potrubí uložená v zemi podél trati. Bratislava používá právě toto zapojení s napětím 600 voltů stejnosměrného proudu.

Sběrač proudu nebyl vždy stejný. Na starých fotografiích i na modelech najdeš tři druhy:

• Tyčový sběrač. Dlouhá tyč na střeše s kladkou nebo kluznou hlavicí na konci. Pružina ji tlačí zespodu na drát. Typický byl pro americké sítě.
• Lyrový sběrač. Obloukový rám, který se horním okrajem opírá o drát. Navrhl ho Walter Reichel, spolupracovník Wernera von Siemense, v roce 1889 a v kontinentální Evropě se rychle stal běžným.
• Pantograf. Skládací kloubový rám se širokou lištou nahoře. Z drátu téměř nesklouzne, dá se snadno zvednout i sklopit a dnes ho má většina tramvají.

Proud pohání trakční motory, tedy elektromotory, které vozidlo táhnou. Každý motor obvykle roztáčí jednu nápravu přes ozubený převod, který sníží otáčky motoru a zvýší sílu na kolech. Starší tramvaje měly stejnosměrné motory na přibližně 600 voltů. Při malé rychlosti dávají velkou sílu, což se hodí právě při rozjezdu. Novější vozidla mají střídavé motory, kterým elektronika upravuje proud z vedení.

Proč jezdí po kolejnicích a jak se rozjíždí a brzdí

Kolejnice dávají tramvaji dvě věci: malý odpor při valení a přesné vedení. Kovové kolo se po kovové kolejnici valí s malým odporem, snáz než kolo vozu po dlažbě. Už u koněspřežných drah to znamenalo, že kůň utáhl po kolejnicích víc než po silnici a jízda byla plynulejší.

Na kolejnici drží tramvaj hlavně tvar kol. Jejich jízdní plocha je mírně kuželová, takže se dvojkolí, tedy dvě kola na společné nápravě, samo vrací do středu koleje. Okolek, tedy vyvýšený okraj na vnitřní straně kola, zasáhne až tehdy, když to nestačí, například v ostrém oblouku.

Ve městě leží kolejnice v úrovni dlažby, proto se používá žlábková kolejnice. Vedle hlavy kolejnice má žlábek, kterým prochází okolek, a auta i chodci mohou trať přejít. Vymyslel ji francouzský vynálezce Alphonse Loubat v roce 1852. Žlábek se zanáší štěrkem a nečistotou a je třeba ho čistit, jinak tramvaj jezdí tvrdě a může se poškodit kolo i kolejnice. Pro cyklistu je to místo, kde se mu může zachytit kolo.

Řidič řídí rozjezd i brzdění ovladačem. Starší tramvaje měly zvláštní páku na jízdu a zvláštní na brzdu, novější mají jeden ovladač s bezpečnostním spínačem, který tramvaj zastaví, když ho řidič přestane držet. K brzdění má tramvaj více soustav:

• Elektrická brzda. Motory se při brzdění přepnou na generátory a pohyb přeměňují zpět na proud. Ten se buď vrátí do vedení, nebo se přemění na teplo v odpornících. Třecí brzdy se tak méně opotřebovávají.
• Třecí brzdy na kolech. Zastaví tramvaj i tehdy, když elektrická brzda selže.
• Kolejnicová brzda. Elektromagnety zavěšené na podvozku těsně nad kolejnicí se přitáhnou ke kolejnici a brzdí třením přímo o ni. Nezávisí na tom, jak kola drží na kolejnici, proto pomáhá i na mokré trati. Používá se při rychlém a nouzovém brzdění.

Jak se z koňky stala elektrická tramvaj

Před elektřinou tahali vozy po kolejnicích v ulicích koně. Takovou koňku zavedli v New Yorku v roce 1832 a odtud se rozšířila do dalších amerických a evropských měst. Vůz s koňmi vezl víc lidí a plynuleji než omnibus, tedy koňský autobus bez kolejí.

Koně však měli své meze. Jeden kůň pracoval denně čtyři až pět hodin, proto dráha potřebovala na jeden vůz i deset koní ve stáji. Bylo třeba je krmit, ošetřovat a uklízet po nich hnůj.

První elektrickou tramvaj pro stálý veřejný provoz spustila firma Siemens & Halske 16. května 1881 v Lichterfelde u Berlína. Trať měřila 2,4 kilometru a proud o napětí 180 voltů vedly samotné kolejnice, podobně jako u dnešní modelové železnice. Na přejezdech proto dostávali lidé i koně elektrické rány. Trolejové vedení dostala tato trať až v roce 1891.

K rozšíření napájení shora výrazně přispěl americký vynálezce Frank J. Sprague, který zdokonalil tyčový sběrač. Od roku 1888 jezdily jeho tramvaje v Richmondu v USA, i do kopců se stoupáním přes 10 procent. Elektřina pak rychle nahrazovala koně a v 90. letech 19. století začaly koňky v USA i v Evropě postupně mizet.

V Bratislavě vyjela první tramvaj s cestujícími 27. srpna 1895, v době, kdy mnohá evropská města ještě jezdila s koňkou. Proud o napětí 550 voltů vyráběla parní elektrárna na dnešní Pribinově ulici. Hlavní trať měřila 3 125 metrů, měla 12 zastávek a jízda po ní trvala 16 minut. První den se tramvají svezlo 2 468 cestujících.

Čeho si všimnout na modelu historické tramvaje

Model historické tramvaje ukazuje tytéž části jako skutečné vozidlo, jen zjednodušeně. Které z nich tvůj model má a zda se některé pohybují, zjistíš z jeho návodu a obrázků. Při prohlížení se zaměř na tato místa:

• Sběrač proudu na střeše. Podle tvaru určíš, jaký systém předlohu napájel: dlouhá tyč je tyčový sběrač, obloukový rám lyrový sběrač a skládací kloubový rám pantograf. U tyčového sběrače se podívej, kam tyč směřuje. Na skutečné tramvaji se tyč táhla za vozem, ne před ním, jinak snadno sklouzla z drátu. Na konečné ji proto u obousměrných vozů otáčeli do nového směru jízdy.
• Podvozek a nápravy. Spočítej nápravy pod vozem. První elektrické tramvaje byly malé čtyřkolové vozy se dvěma nápravami. Později je nahradily těžší osmikolové vozy, které odvezly mnohem víc lidí a měly kola obvykle ve dvou otočných podvozcích. Na skutečné tramvaji jsou kola pevně na nápravě a motor roztáčí celou nápravu.
• Kabina a plošiny. Podívej se, zda má model stanoviště řidiče na jednom konci, nebo na obou. Obousměrná tramvaj s ovládáním na obou koncích může na konečné jen změnit směr, jednosměrná se na konečné otáčí na smyčce. V Bratislavě jezdí oba druhy.
• Kola. Pokud mají kola modelu vyvýšený okraj, je to okolek. Porovnej, na které straně kola je: na skutečné tramvaji je na vnitřní straně, mezi kolejnicemi.

Pokud si chceš tyto části prohlédnout na vlastním modelu, můžeš sáhnout po dřevěném modelu Historická tramvaj Rolife TG505 nebo Klasická městská tramvaj ROKR LK801. Model ROKR LK801 podle popisu v obchodě napodobuje lisabonskou tramvaj linky 28 a má pružinový mechanismus, který ho posune dopředu. Oba modely jsou podle údajů v obchodě určeny od 14 let.

Časté otázky