Billenőszekrényes járművek

A DB ICE T típusú motorvonat egyenesen álló és bedöntött szekrénnyel (bemutató állóhelyzetben)

A billenőszekrényes járművek olyan vasúti járművek, melyeknek a járműszekrénye az ívekben való minél nagyobb sebességű haladás érdekében az ív belső oldala felé bedől, illetve bedöntik.

Technika

Alapvető kétféle szekrénybillentési elvet különböztethetünk meg, a passzív és az aktív rendszert:

• A passzív szekrénybillentés esetén a járműszekrény a tömegközéppontja felett támaszkodik a futómű felfelé meghosszabbított részére. Ívbe behaladás esetén a centrifugális erő hatására a járműszekrény felfüggesztési pont alatti része kifelé, felette befelé billen. A lengéseket csillapítóelemek mérsékelik. Ezzel a módszerrel a szekrénybillenés szöge a függőlegeshez képest 3,5°-ra korlátozott, mely alacsonyabb az aktív rendszerekkel elérhető értéknél. A passzív szekrénybillentés mozdonyok szekrényénél nem alkalmazható. A kisebb billenési szög a jármű ívben haladási sebességének lényeges növelését nem teszi lehetővé, annak inkább csak utazási komfortnövelő szerepe van. Előnye viszont az egyszerűbb szerkezeti kialakítás. Passzív szekrénybillentést alkalmaznak a spanyol eredetű Talgo Pendular típusú járműveknél.
• Az aktív szekrénybillentésnél hidraulikus munkahengerek vagy elektromos szervóhajtások (villamos motorok és csavarorsós hajtóművek, melyek a forgómozgást lineárissá alakítják) biztosítják a kocsiszekrények billentését. Ezzel a módszerrel 8°-os billentés valósítható meg.

Aktív hidraulikus rendszerek közé tartozik a Fiat Ferroviaria (ma: Alstom) Pendolino-rendszere, míg aktív elektromos rendszer az Adtranz (ma: Bombardier) és a Siemens rendszere.

Az aktív rendszeren belül két jelentősebb alrendszert különböztetünk meg:

• Az autark rendszereknél a kocsiszekrény oldalgyorsulását szenzorok érzékelik és ezek adatai alapján vezérlik a szekrény billentését. Jelenleg szinte valamennyi alkalmazott aktív rendszer ebbe a csoportba tartozik.
• A tudásbázisú rendszerek a szükséges billenési szöget a vonat pályán elfoglalt aktuális pozíciója alapján egy adatbankból határozza meg. Ez a rendszer jelenleg még nem szériaérett.

Léteznek vegyes rendszerek is, például Japánban, ahol az alapvetően passzív rendszert a bedőlés és a kiegyenesedés folyamán aktívan vezérlik.

A billenőszekrényes járművek alkalmazása a vasútüzemben összetett kihívás az infrastruktúra (vasúti pálya, felsővezeték, biztosítóberendezés) és a járművek egymáshoz való kölcsönös hangolásának igénye miatt. Mindkét elemnél a karbantartási költségek bizonyos növekedésével is számolni kell. Nem minden esetben gazdaságos tehát a billenőszekrényes járművek alkalmazása, azok alkalmazását körültekintő vizsgálatok kell, hogy megelőzzék.

Példák

ICE TD

ICN (SBB RABDe 500)

Távolsági forgalom

• Deutsche Bahn (DB) ICE T (Pendolino-rendszer) és ICE TD (a Siemens rendszere) (Németország)
• Cisalpino Zürich, Lugano és Milánó között (Pendolino-rendszer)
• Az SBB-CFF-FFS ICN (RABDe 500) motorvonata (Pendolino-rendszer) (Svájc)
• Trenitalia Pendolino ETR 460 sorozata (Olaszország)
• SJ X2000-ese (Svédország)
• Talgo 350 Pendular (Spanyolország)
• Alaris (Pendolino-rendszer), (Spanyolország)
• NSB 93 (Norvégia)

Helyi forgalom

• Deutsche Bahn (DB) DB 610 (Pendolino-rendszer) (Németország)
• Deutsche Bahn (DB) DB 611 és DB 612 (Adtranz-rendszer) (Németország)

További alkalmazások

Távolabbi rokonok közé tartoznak a harckocsikon és hajókon alkalmazott löveg-stabilizátorok (a pörgettyűs stabilizátorok kivételével). Közúti járművek xenon-fényszóróinál is használnak hasonló elven működő, a fényszóró-beállítások stabilizálására szolgáló szerkezetet.

Jelentősége

Egy ICE T halad kifelé egy ívből. Jól megfigyelhető az egyes kocsiszekrények eltérő billenési szöge

A szekrénybillentés lehetővé teszi, hogy a járművek szekrénye akár 8°-kal is az ív belseje felé billenjen, mely a járműre ható centrifugális erők hatását csökkenti és ívekben akár 30%-kal nagyobb sebesség alkalmazását teszi lehetővé anélkül, hogy az utasokra nagyobb oldalgyorsulás hatna. A billenőszekrényes járművek alkalmazásának célja tehát kizárólag az utaskomfort növelése, míg a futóművek fizikája nem változik, így az egyéb okokból érvényben lévő sebességkorlátozások ugyanúgy érvényesek. A billenőszekrényes vonatok a hagyományos vasúti pályákon teszik lehetővé a menetidő csökkentését. Például a Chemnitz és Lipcse között közlekedő 612 sorozatú dízel motorvonatok az 59 perces menetidőt 52 percre csökkentik. Ezzel új, nagyobb ívsugarú vasúti pálya építése válik feleslegessé, a régi pályán, változatlan vonalvezetéssel növelhető a sebesség.

Mellékhatások

A billenőszekrényes járművek bevezetésével sokszor fellángol a vita, hogy mennyire és egyáltalán kiküszöbölhető az ilyen járműveknél az utasokra ható függőleges irányú mozgás okozta émelygés és tengeribetegség. A hatást befolyásolja a pálya vonalvezetése, így az átmeneti ívek hossza és az ívsugarak gyakorisága, másrészt az egyéni érzékenység is. Az erre hajlamos utasoknak mindenesetre ajánlott menetirányba nézve és nem ablak mellett ülve utazni.

Története

A billenőszekrényes vonatok ötlete már az 1940-es években felmerült az Amerikai Egyesült Államokban. Az első kísérleteket az 1970-es években a spanyolok végezték a még tisztán mechanikus elvű Talgo Pendular-okkal.

Németországban egy billenőszekrényes dízelmotorkocsival végezték az első kísérleteket az Ingolstadt–Treuchtlingen-vasútvonalon, azonban a Deutsche Bundesbahn és a német vasúti-járműipar további hosszú évekig nem foglalkozott a rendszerrel (miután a légrugózáson alapuló rendszer kudarcnak bizonyult), ehelyett azt Olaszországban fejlesztették sorozatéretté és kezdték meg alkalmazását.