Megy a gőzös, megy a gőzös…

A mi leszel, ha nagy leszel? kérdésre a legtöbb kisfiú válasza az, hogy: mozdonyvezető. A vasúti közlekedés nagyjai a mozdonyok, így az sem meglepő, ha egy felnőtt áll meg, és elcsodálkozik, vajon hogyan lehet egy ekkora dübörgő acélmonstrumot megépíteni. A tervezéstől a gyártásig több száz ember munkájára van szükség, ezt pedig minden fázisban szakértők felügyelik és irányítják. Az első gőzmozdony 1804-ben készült el.

A mozdonyok diadalát a gőzgép alkalmazása hozta el. Az első mérnök, aki megtervezte és a munkálatokat felügyelte, Richard Trevithick volt. Amikor elkészült ez a csodálatra méltó masina, megalkotója a bemutatón 5 teherkocsit és 16 utast vontatott el vele. 1825-ben építették meg az akkor nagyon híres Rocker gőzmozdonyt, mely már magán hordozta a következő száz év mozdonyainak minden lényeges jellemzőjét.

A gőzmozdony erőgépe egy gőzgép, melynek a működtetéséhez szükséges gőzt a jármű kazánjában állították elő. A kazán fűtéséhez való tüzelőanyag lehetett kőszén vagy keményfa, de leginkább az előbbit használták. A kazánvizet a járműre épített tartályokban vagy a mozdonyhoz kapcsolt külön szerkocsiban vitte magával a mozdony. A kazánban termelt gőz energiáját a gépezet gőzhengerei alakították mechanikai munkává.

A gőzmozdony részei: kazán, gépezet, futómű. A kazán az állókazánból és a hozzá csatlakozó henger alakú hosszkazánból, valamint az állókazánba erősített tűzszekrényből áll. A tűzszekrény alsó részén helyezkedik el a rostély, itt égetik el a tüzelőanyagot. Az égés során keletkező füstgázok a hosszkazánban elhelyezett füstcsöveken a tűzszekrénybe, majd onnan a kéménybe kerülnek. A tűzszekrényt és a füstcsöveket a kazánvíz veszi körül, mely átveszi a hő egy részét. Az úgynevezett fáradt gőz a gőzfúvón és a kéményen át távozik. A kazánban megtermelt gőzt a gőzgéphez vezetik.

A mozdonygépezet a mozdony két oldalán található. Fő részei a gőzhenger és a benne mozgó dugattyú, melyet a keresztfejjel a dugattyúrúd köt össze. A dugattyú a hengerekbe vezetett gőz nyomásának hatására végzi mozgását. A gőzhengerdugattyú erejét a dugattyúrudat a hajtókerékkel összekötő, hajtó- és csatlórudakból álló forgattyús hajtómű alakítja forgatónyomatékká. A gőzmozdony sebességét a gőzhengerek töltése szabályozza. A működési elv nagyon sok változtatáson ment át, mígnem sikerült a legtökéletesebb megoldást alkalmazni.

A leghíresebb mozdonyok sorát a 20th Century Limited nyitja, mely egy egész korszak jelképévé vált. A következő a Union Pacific 844, mely hetven évig volt megállás nélkül üzemben. A Hamilton hercegnője 1936-beli gyártmány, és 3300 lóerő teljesítményével a valaha épített legerősebb brit gőzmozdony volt, viszont a világranglistát az 1941-ben készült, Big Boy becenéven elhíresült gőzös vezeti. Összesen 25 darabot gyártottak belőle 1941 és 1944 között. Az óriást a Wyoming és Utah közötti, 2443 méter magas útvonalra tervezték. Ezen a távon azelőtt csak több mozdony volt képes áthúzni az átlagosnak számító 100 kocsiból álló, 3660 tonnás szerelvényt. A Big Boy akár egy 6100 tonnás szerelvényt is képes volt elhúzni. A teljesítménye 6290 lóerő, végsebessége 130 km/h, szélessége 3,4 méter, magassága 4,94 méter, a mozdony hossza 29,99 méter, melyhez a szerkocsi is csatlakozott a tüzelővel, vagyis összesen 40,47 méter volt. A mozdony tömege 350,2, megrakott szerkocsival pedig 567 tonnát tett ki. Vízkészlete 95 000 liter, a hengerek száma 4, a hengerátmérő 603 mm, a gőznyomás pedig 21,1 bar volt. Csakhogy a vég ezt a monstrumot sem kerülte el, hiszen 1959-ben kivonták a forgalomból. Ma egy Big Boy mozdonyt öt dízelmeghajtású helyettesít, de az üzemanyag-fogyasztás szempontjából így is gazdaságosabb. A gőzösök manapság már csak múzeumokban láthatóak, a forgalomban egyáltalán nincsenek használatban.

A gőzmozdonyokról vagy füstösökről már beszéltünk, most következzenek a dízelmozdonyok, mivel ezekkel is illik foglalkozni, már csak azért is, mert ezek a járművek is hamarosan feledésbe merülnek, csak múzeumokban láthatjuk majd őket. Az idő előrehaladtával újabb technológia bukkan fel, és ezzel az elavult dolgokat természetes folyamatként kitaszítja a mindennapi használatból. A gőzmozdonyt kiszorította a dízelmozdony, azt pedig felváltja az elektromos, és hogy ezek után mi következik, azt még sejteni sem lehet, de valami biztosan megjelenik majd.

A gyakorlatban a dízelmozdonyok használata a legelterjedtebb. Ezek húzzák a több száz méter hosszú szerelvényeket, személyvonatokat. Több besorolásuk van, így az első E-sorozatú mozdonyban két darab 800 lóerős, később két 1000 lóerős dízelmotor volt, egy-egy egyenáramú generátorral. Ez a teljesítmény némely helyzetben nem volt elegendő, ezért igyekeztek még több erőt kihozni a motorokból, de ez nem volt kivitelezhető. Előfordult, hogy újra forgalomba helyezték a gőzmozdonyokat, mert nagyobb volt a teljesítményük. Az E-sorozat után megérkeztek az F-sorozat gépei. Ezekben már csak egy 1350 lóerős motor volt, de nem kellett sok idő ahhoz, hogy megépüljön az új, 2000 lóerős motor. Az erőgépük egy belső égésű hőerőgép, mely általában négyütemű, ritkábban kétütemű dízelmotor. A dízeles sajátossága, hogy terhelhetősége és a leadott teljesítménye fordulatszámfüggő, alacsony fordulaton nem terhelhető, ezért nem használható fel közvetlenül a jármű meghajtására. Ennek kiküszöbölésére a hajtómotor és a hajtott tengelyek közé külön gépezeti egység, az úgynevezett erőátvitel beépítése szükséges. A dízelmozdonyoknál háromféle erőátviteli rendszert alkalmaznak: dízel-mechanikus, dízel-hidraulikus és dízel-villamos. Az első erőátviteli rendszernél a hajtómotor és a hajtott tengelyek közé egy több fokozatban változtatható áttételű fogaskerék-hajtóművet építenek. A hátránya a nehezebb indítás. A második rendszernél az energiaátvitel áramló folyadék útján történik. A hajtómotorral forgatott szivattyú által felgyorsított folyadék kinetikus energiáját egy turbinának adja át, ennek tengelyéről vehető le a hajtott tengelyek meghajtásához szükséges forgatónyomaték. A tisztán hidraulikus erőátvitel hátránya, hogy a nyomaték módosító hatásfoka csak egy bizonyos sebességértéken optimális, ezért több nyomatékmódosítót építenek a mozdonyba. A dízel-villamos erőátvitelnél a hajtómotor egy villamos áramfejlesztőt forgat. A generátor által termelt áram hajtja a mozdony tengelyeit mozgató vontatómotorokat. Ennél az erőátvitelnél a sebesség és a vonóerő széles határok között, jó hatásfokkal szabályozható. A dízelmozdonyok nagymértékben szennyezik a környezetet, például a német vasút évente 320 000 tonna üzemanyagot éget el, egész Európa pedig csaknem 2 millió tonnát.

A legnagyobb gyártók folyamatosan harcolnak egymással, hogy ki áll elő a legerősebb, legnagyobb járművel. Az angol Floyd egyike azoknak a nagyoknak, amelyekben Ruston-Paxman motor működik, 900 fordulatszámon, 3250 lóerős teljesítménnyel. A gázolajtartálya 5228 literes, kenőolajból 545, hűtővízből 1400 litert visz magával. A mozdony öntömege 125 tonna, tengelynyomása 21 tonna. Maximális sebessége 130 km/h, a hossza 19,36, a magassága 3,9 méter. A legfrissebb újítások az amerikai dízelmozdonyok fejlődésében a GEVO-12 típusú motort eredményezték, melynek beépítése egy újabb modell forgalomba állítását segítette elő. A műszaki adatai meglepőek voltak, de a gyártók tudták, hogy hamarosan egy erősebb gép fog megjelenni. A jármű hossza 22,3, magassága 4,7 méter, tömege 204 tonna, a hengerek száma 12, vontatási teljesítménye 4400 lóerő, üzemanyagtartálya 22,73 tonna. A kevesebb dugattyú és dugattyúkar miatt kevesebb energia használódik el a tömeg mozgatására, a jobb égés pedig kevesebb káros anyag kibocsátásával jár.

Ezek a mozdonyok külalakra közel sem olyan látványosak, mint a gőzmozdonyok, az erejükben sem feltétlenül különböznek, sőt, bizonyos modellek esetében több mozdony mozgat meg ugyanakkora rakományt. A szénforrásaink kiapadóban vannak, ezért a gőzösök nem használhatóak, az olajforrások viszont még csapolhatóak, így a dízelmozdonyok még forgalomban lehetnek, de hamarosan ők is az elődjeik sorsára jutnak.

Említettük a dízelmozdonyokat, melyek leváltották a szép gőzösöket. Most ejtsünk néhány szót a villanymozdonyokról. Ezeknek a működése nem olyan egyszerű, mint az előzőeké, mégis könnyen megérthetjük, ha van egy kis előtudásunk a villamos árammal működtetett járművekről. A lényeg, hogy a villamoshálózatból nyert (ritkábban a jármű saját akkumulátortelepében tárolt) villamos energiát alakítja át a vontatáshoz szükséges mechanikai munkává.

A világ első villamos vasúti vontatójárművét Werner von Siemens 1879. május 31-én mutatta be a nagyközönségnek. A 2,2 kW teljesítményű, 100 V feszültséggel működő kis mozdony három kocsit vontatott az 520 mm nyomtávú, 300 méter hosszúságú pályán. A vasutat egy dinamó látta el villamos energiával. Később, megépített vonalon végzett próbafutások során egy háromfázisú aszinkronmotorokkal felszerelt villamos motorkocsival 214 km/h sebességet értek el. Az aszinkronmotornak még további előnyei is voltak, hogy nagy forgatónyomatékkal és a többi motortípust felülmúló gazdaságossággal dolgozott. Ez elsősorban hosszú és nagy emelkedésű, nagy teherforgalmat lebonyolító hegyi pályákra tette alkalmassá.

A villamos vontatás előnye, hogy az összhatásfoka lényegesen nagyobb a gőzvontatásénál. A szén- és vízvételezés ideje megtakarítható. A nagy teljesítményű villamos mozdonyok révén a vonatok átlagos tömege és sebessége a pálya átépítése nélkül is növelhető. Az alagutak szellőzése kedvezőbb a villamos vontatásnál. A gyártó célja, hogy a mozdonyt kis tömegűre tervezze fejlett adhéziószabályzóval ellátva ahelyett, hogy a járműtömeget 90 tonnára vagy a fölé emelje. Az alacsonyabb mozdonytömeg egyértelmű előnye a kisebb pálya-igénybevétel, ezzel együtt pedig a kisebb kerék- és sínkopás. A teherszerelvények általában 80—120 km/h sebességgel üzemelnek 170—300 kN közötti vonóerővel. Az üzemi sebességtől és az emelkedők nagyságától függően egy villamos mozdony sík pályán 3000 t fölötti, 27‰-es tartós emelkedőn pedig egy körülbelül 700 t tömegű szerelvényt tud biztonsággal vontatni.

Az új európai villamos mozdonyok jellemzően legnagyobbrészt négytengelyűek. A járművek áramellátása háromféle módon történhet. A felül érintkező megoldás volt az első, és mindmáig ez a legelterjedtebb. Előnye, hogy az áramellátó sín a talpfákhoz (talpbeton) rögzíthető, továbbá az áramszedő saját tömegénél fogva a sínhez nyomódik. Hátránya, hogy ha valami ráesik az áramellátó sínre, akkor az áramszedő nagyon súlyosan megrongálódik. Ezt az alulról érintkező megoldással próbálták kiküszöbölni, itt azonban egy másik gond merült fel: az áramszedőt egy olyan berendezéssel kellett kiegészíteni, amely megakadályozza, hogy a síntől saját tömegénél fogva eltávolodjon. Az oldalról érintkező megoldás előnye az, hogy nem szükséges az áramellátó sínt túl magasra emelni, és könnyebb az áramszedőt a sínhez nyomni. A felsővezetéket általában oszlopokra rögzítik, megközelítőleg a vasúti pálya közepe fölé. Mivel az áramszedők nem túl szélesek, a felsővezeték kilengése még erős szél esetén sem lehet nagy.

A kivitelezés országonként és rendszerenként igen eltérő. A felsővezetéket illetéktelen személyek nehezen közelíthetik meg, ezért biztonságosan táplálható nagyfeszültséggel. A villamos energiát az erőművekből a vonali alállomásokra továbbítják 400 kV vagy 120 kV feszültségű, háromfázisú távvezetékek által. Az országok eltérő feszültségértékeket alkalmaznak. Az alállomásokon a háromfázisú tápvezeték két fázisához egy feszültségcsökkentő transzformátor csatlakozik, mely a feszültséget 25 kV-os szintre alakítja. Vannak olyan mozdonyok, amelyek többféle feszültséggel is képesek működni, például 3 vagy 25 kV-tal. A Re 620 névre keresztelt villanymozdony a maga 10 000 lóerejével az egyik legmodernebb mozdonynak számít, 88 motor működik a motorházban. Átlagosan 800 tonna rakományt tud szállítani, de a maximális teherbírása 1300 tonna, melyhez már egy extra elektromos motor ad pluszenergiát. A fejlesztések előrehaladtával újabb modellek születnek, a legújabb mozdony a Prima ll-es. A légkondicionált, ergonomikusan megtervezett vezérállásba a XXI. századi modern irányítástechnika minden kellékét beépítették, a kijelzők és az érintőpados billentyűzet mellett például apró joystickek segítik a mozdonyvezető munkáját.

Az említett három mozdony nélkülözhetetlen a vasúti közlekedésben, mert az áru-, illetve az utasforgalomban csak ezek segítségével mozgathatóak a vagonok. A vasút megjelenése nagy hatással volt és van az ember életére, szinte mindennap találkozunk vele valamilyen formában. Az utazás gyorsabb, kényelmesebb és nem utolsósorban olcsóbb is. Az egyetlen nagy hátrány a zaj, melyet nem tudunk kiküszöbölni, még az elektromos mozdonynál sem. Ez a tényező állandó, tehát próbáljunk meg nem foglalkozni vele, és élvezzük a vonatozást.