2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám: közlekedés, építés, innováció
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám: közlekedés, építés, innováció
2019. október 14.

Szerző:
Csárádi János okleveles közlekedésmérnök, okleveles gazdasági mérnök, Európa mérnök

A nagyvasúti villamos vontatás szerepe

Kandó Kálmán születésének 150. évfordulója jó alkalmat kínál arra, hogy áttekintsük, hol tart ma a vasúti villamos vontatás. A magyar vasúti villamos vontatásnak immár 108 éves a múltja. Kandó Kálmánnak és kortárs feltalálóinak hála, a hazai vasút­villamosí­tás a múlt század húszas éveitől kezdve jó irányba fordult.


150 éve született Kandó Kálmán, a korszerű villamosvontatási rendszer atyja

Kandó Kálmán 1869. július 8-án született Pesten. Gépészmérnöki oklevelének megszerzése és külföldi tanulmányútjai után, 25 évesen Budapesten, a Ganz-gyár villamos osztályára került, amelyet Zipernowsky Károly vezetett.
1894-ben megkezdték a háromfázisú, indukciós motorok hazai gyártását, ennek szervezésére és lebonyolítására felkérték Kandó Kálmánt, aki francia tapasztalatai alapján néhány hónap alatt meghonosította a háromfázisú indukciós motorok gyártását, és a nevéhez köthető a forgóáramú többfázisú áramrendszer bevezetése.
Olaszországi munkáinak a Monarchiá­nak szóló olasz hadüzenet vetett véget 1915-ben. Kandó hazatérte után fogal­mazta meg azt az azóta világszerte elfogadott alapelvet, amely szerint a nagyvas­utak villamosítása akkor gazdaságos, ha azok a szabványos periódusú országos villamosenergia-rendszerhez kapcsolódnak. Kandó Kálmán technikatörténeti jelentőségű érdeme, hogy az általa megalkotott egyszerű felépítésű és jó hatásfokú fázis­váltós villamos mozdonnyal megvalósít­ható lett a korszakalkotó alapelv.

A Kandó-évforduló jó alkalom arra, hogy felidézzük az európai vasutak villamosítását, annak eltérő útjait. Az alap­kérdés több mint 100 évvel ezelőtt az volt, hogy egyenáramú vagy váltakozó áramú legyen-e a villamosítás?
Az előzményekről tudni kell, hogy Edison és Tesla vitája az egyen- és a váltakozó áram használhatóságáról tudománytör­té­neti tény. Edison az egyenáram, Tesla a váltakozó áram mellett kardoskodott. Kettejük szak­mai vitáját, párharcát manapság az áramok harcának nevezik. A maga korában Edison volt az erősebb, az ipari lobbi is elsősorban mögötte állt, de az idő Teslát igazolta. Amikor fontos volt a költség­hatékonyság, mint például az 1894. évi San Franciscó-i világkiállításon, a világítási tender győztese Westinghouse lett Teslával szövetkezve.

Hasonló vita zajlott le a vasutak villamosítási rendszerének megválasztása körül is. Az egyes európai országok az 1. táblázat szerinti rendszerben kezdték meg vasúthálózatuk villamosítását.

Hazánk a váltakozó áramú villamosítási rendszeren belül egyedüli volt, a szakemberek kifejlesztették az ipari frekvenciájú vontatási rendszert. Ez olyannyira sikeresnek bizonyult, hogy 1943-ban a MÁV szakemberei eredményesen el tudták hárítani a németek azon törekvését, hogy álljunk át az ő 16 2/3 Hz-es rendszerükre.

A Kandó Kálmán kezdeményezte ipari frekvenciás villamosítási rendszer terjedése azóta is megállíthatatlan. A 16 kV-os felsővezeték feszültségét az 1962 után villamosított MÁV-vonalaknál 25 kV-ra nö­­velték. A villamosítást később kezdő or­szá­gok már ezt a rendszert vették át. Nap­jaink­ban az „egyenáramú országok” is eb­ben a rendszerben végzik a nagy teljesítményigényű, nagysebességű vasúthálózatuk vil­lamosí­­tá­sát. Ha egy uniós ország uniós támogatású beruházással villamosítást tervez, azt csak 25 kV 50 Hz-es rendszerben támogatja az EU.

Vasútvillamosítási rend­szerek Európában

Az 1. ábra a vasútvillamosítási rendszereket ábrázolja Európában. A térképen nincs jelölve, de a nagysebességű vonalakat Franciaországban, Spanyolországban és Olaszországban egyaránt 25 kV 50 Hz rendszerrel villamosították és villamosítják.

1. ábra. Villamosítási rendszerek Európában

Kandó Kálmán villamosítási sikerei Olaszországban

A Ganz-gyár – és Kandó Kálmán – első nagy megrendelése a 106 km hosszú Valtellina vasútvonal villamosítása volt. A villamosítási munkát 1898-ban vállalták el, és 1902-ben fejezték be. 3000 V 15 Hz frekvenciájú háromfázisú – két munkavezeték + sín – áramellátási rendszert építettek ki az Alpokból lefutó Adda folyó vízenergiájának kinyerésével.
A váltakozó áramú vontatás olyannyira sikeresnek bizonyult, hogy az olasz kormány nagyarányú további vasútvonal-villamosításokba fogott, de a hazai ipar védelmében előírta, hogy a villamos berendezéseket és járműveket Olaszországban kell gyártani.
Ez volt Kandó Kálmán legnagyobb darabszámban gyártott mozdonya, 186 készült belőle (1. kép).

1. kép. Az E550 gyorsvonati villamos mozdony

A magyarországi vasút-villamosítás kezdetei

A 2. táblázat a vontatójárművek áramellátásának sokféleségét mu­tatja be: egyenáram, váltakozó áram, három fázis, egy fázis, sokféle feszültségszint, sokféle frekvencia. A táblázatban bemutatjuk Kandó munkásságának első jelentős eredményét, a Valtellina vasút egyedülálló villamosítási rendszerét is.

Három képes illusztráció az útkeresés éveiből: 2., 3., 4. kép.

2. kép. Az 1912-ben villamosított 1000 mm-es nyomtávú Tátrai Villamosvasút Ganz gyártmányú, TEVD 22 sorozat­számú motorkocsija
3. kép. 1923-ban 15 kV-tal villamosították a Budapest-Nyugati pu.–Duna­keszi-Alag vonalat, a próbákat a VM 5 típus­jelű, E tengely­elrendezésű villamos mozdonnyal végezték. 1928-ra átépítették, a próbamozdony a MÁV-tól a V 50.001 pályaszámot kapta.
4. kép. A módosított V 50.001 pályaszámú kísérleti mozdony fázisváltója ipartörténeti emlékként fennmaradt. 2011 óta az Óbudai Egyetem Józsefvárosi Campusának felújított udvarán tekinthető meg.

A 3. táblázat az 1932–1978 közötti magyarországi vasút-villamosítást foglalja össze.

A magyar kormány 1928-ban döntött arról, hogy a Budapest–Hegyeshalom vasútvonalat a Kandó-féle rendszerrel villamosítja.
A 187 km hosszú vasútvonalon négy al­állomást építettek:

  • Torbágy,
  • Bánhida (ma Tatabánya),
  • Nagyszentjános,
  • Horvátkimle.

A 4. táblázat a magyar vasúthálózaton befejezett vonalvillamosításokat mutatja 1978–2019-ig, az 5. táblázat pedig a villamo­sí­tásra tervezett vasútvonalakat.

Magyarország villamosított vasútvonali hálózata (2018. december 31-i állapot)

A GYSEV hálózatának 89%-a, a MÁV hálózatának 36,8%-a villamosított.
A MÁV folytatja vasútvonalai villamosítását. Ennek egyik eredménye, hogy a 2019. évi vasutasnapra elkészült a Mezőzombor–Sátoraljaújhelyi vasútvonalon a pályaállapot javítása és befejeződött a villamosítás.

A 2 × 25 kV 50 Hz villamosítás Magyarországon

A kisebb forgalmú vasútvonalak 1 fázisú 25 kV-os rendszerű villamosításának gazdaságosabb kivitelezésére többek között magyar mérnökök szaktudása irányította rá a figyelmet és terjedt el hazánkban is a 2 × 25 kV-os rendszer (6. táblázat).

A 2 × 25 kV-os rendszer magyarországi felhasználásának ötlete a MÁV Gépészeti Főosztályon Fodor Csaba osztályvezető fejében született meg. A honosítás összefogására a Gépészeti főosztályon Horváth Viktort bízta meg, aki villamosenergia-ellátással foglalkozó kollégáival meg is oldotta. Elévülhetetlen érdemeket szerzett e munkában a Kandó Kálmán Műszaki Fő­iskola tanára, Bakos István, a Budapesti Mű­szaki és Gazdaságtudományi Egyetem Villamos Energetika Tanszék egyetemi ta­nára, dr. Varjú György, a MÁV Tervező Intézet felsővezeték-tervezői, valamint az ERŐ­TERV tervezőgárdája. A rendszerhez az autó­transz­for­mátorokat a Ganz Villamossági Művek szállította olyan kiváló minőségben, hogy a 42 db-ból ez ideig egyetlen sem hibásodott meg. A Norvég Vasutak a Kiruna–Narvik közötti vonalat dr. Varjú György és Horváth Viktor javaslatait is felhasználva villamosította.
A 2. ábra a 2 × 25 kV-os villamosítási rendszer sémáját mutatja be.

2. ábra. A 2 × 25 kV-os villamosítási rendszer sémája

Ganz, Kandó és mérnök társaik munkásságának máig ható tanulságai

Oly korban éltek és dolgoztak, amikor a mérnöki szaktudást és az alkotó fantáziát ki tudták bontakoztatni, mert egyértelmű volt a kormányzati akarat, a döntéshozók is vagy szakemberek voltak, vagy hozzáértők véleménye alapján hozták meg döntéseiket.

5. kép. BVmot, a 25 éve gyártott első magyar aszinkron hajtásrendszerű IC villamos motorvonat

E rövid cikk célja az, hogy felhívja a figyelmet múltunk még fellelhető kiemelkedő szellemi és tárgyi emlékeire, azok megbecsülésének fontosságára, valamint a jövőbeli vasúti fejlesztéseinket remélhetően kedvezően befolyásoló hatására (5. kép).•

 
2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

2019. október – Közlekedésfejlesztési különszám

Hírlevél feliratkozás

Innotéka