A budapesti Combino villamosok

 

Kelemen Zsolt

Mellettem az elődőm: a 2016-os Combino villamos a Széna téren, egy Ipari Csuklós társaságában

Combino történet

NZA	Rheinbahn fotó
Düsseldorfi Combino, eredeti homlokfallal. Megfigyelhető elöl a kiskerekes forgóváz. Ezeket a kocsikat a Siemens 2000-2002 között szállította	A földalatti közlekedésre is alkalmas NF8U típus, szintén Düsseldorfban, melyek 2006-2007 során érkeztek. Ezeken a villamosokon/Stadtbahn kocsikon már a "pocokarcú" dizájnt alkalmazták

A tenderen nyertes jármű azonban jelentősen eltért a 2006-ban ténylegesen leszállított típustól. Eredetileg egy kilenc modulból álló három hajtott és egy hajtás nélküli futóvázból és két homlokoldali kiskerekes hajtás nélküli forgóvázból összeálló multicsuklós villamos lett volna szállítva, alumínium szekrénnyel, a düsseldorfi Combinók mintájára. A járművekbe az elektromos berendezést a Kiepe szállította volna. A villamosoknak a dizájnt tervező iroda új "pocokarcú" homlokfalat is javasolt, melyet el is fogadott a BKV.

Azonban 2003-ban a Siemens a szaporodó panaszok hatására kénytelen volt bejelenteni, hogy a Combino villamosaival szekrényrepedési problémák vannak. Ennek oka összetett volt: a Combino ugyanis számtalan olyan újítást tartalmazott, melyről csak kevés technológiai tapasztalat állt rendelkezésre. Újdonság volt a multicsuklós szerkezet (ezt a '90-es évek elején mutatták be), mely a korábbi forgóvázas kivitelű villamosokhoz képest nagyobb erőhatásokat okoztak a kocsiszekrényeken. Nem volt megnyugtatóan megoldva a csuklók kialakítása csavarodó mozgások kiküszöbölése szempontjából, valamint a futóvázak ívekben történő rángatózó mozgása is a túl kicsire hagyott holtjátékoknak volt köszönhető. Hibás volt a Combinókon alkalmazott moduláris építési elv: a jármű vázszerkezetének különböző anyagokból készült elemei hegesztés helyett alumínium szegecseléses technológiával épült össze. Ettől a gyártó könnyebb összeszerelést és javíthatóságot remélt elérni, valamint az oldalváz alumíniumból épülhetett; ám a kapott vázszerkezet alul lett terhelési szempontból méretezve, különösen a szegecselési pontokon. A Siemens ezen hibák kiküszöbölésére egy komplex szanálási programot indított a már leszállított villamosoknál: megerősítésre kerülnek a vázszerkezetek, nagyobb holtjátékokat hagynak a futóvázak elmozdulására lengéscsillapítók beépítésével, végül pedig új passzív hidraulikus csuklómechanizmussal kísérleteznek a csavarodó mozgások lekezelésére azokban a városokban, ahol a leginkább jelentkezik a csuklócsavarodási probléma.
 

Az eredetileg tendergyőztes jármű, és 2004-es módosítás után szállított kocsi jellegrajza.

A Siemens a már megkötött szerződéseknél azonban úgy döntött, megváltoztatja a már meglévő megrendeléseiben a szállítandó villamos jellegét: ezért alkalmazásba vette azt a tervezőbrigádot, akik az ADTranz-nál dolgoztak korábban az alacsonypadlós rövid-csuklós villamosok konstrukcióján. Az új járműszerkezet kialakításánál a fő szempont láthatóan a biztonság lett: az új villamosok hagyományos hegesztett acélvázas konstrukciók lettek, és csak a külső burkolatok ragasztásos technológiája maradt meg a korábbi modularitási elvből. Átemelték azonban a Combino kompakt forgóváz konstrukcióját (az ADTranz GT6N villamosain alkalmazott asszimetrikusan terhelt forgóvázak helyett), valamint megváltoztatták a korábban alkalmazott légrugós forgóvázbeállító mechanizmust gumrugós szerkezetűre.

A BKV és a Siemens közötti szerződést 2004 júliusában a felek közös megegyezéssel módosították: eltolták a szállítási határidőket, valamint az eredetileg 149 millió Eurós árból (931 millió Ft/ jármű) 136 millió Euró lett (850 millió Ft/jármű). Fajlagosan így a BKV az egyik legolcsóbb villamost vásárolta az európai piacon. A gyártás az eredetileg tervezett németországi Uerdingen helyett Bécsbe került át, az elektronikus berendezés szállításából pedig kiszállt a Kiepe.
 

	Gerhard Hermann/Siemens TS
A gyártás különböző munkafázisai Bécsben. Balra fent: a fejmodul rozsdamentes acélváza, az előrenyúló alvázszerkezetre épül rá az üvegszálas vezetőállás kabinja Jobbra fent: kétmodulos egység váza, külső-belső burkolat, ajtók és csuklók nélkül Balra lent: a kész szerkezet, még forgóvázak nélkül Jobbra lent: a forgóvázakat Graz-ban gyártották

Az első villamos végül 2006. március 14-én érkezett meg Budapestre vonaton Ferencváros kocsiszínbe, aznap át is vontatták a Hungária kocsiszínbe. Az első két kocsi (2001-2002) még ezen a tavaszon megkezdte próbafutását az 1-es vonalon, miközben a Nagykörúton átalakítási munkálatokat végeztek: megemelték a peronszintet a megállókban a szintbeli beszállás megkönnyítésére, újjáépítették egyes pontokon a vágányokat, átépült a villamosok fogadására Hungária kocsiszín, valamint újjáépítették az áramellátó rendszert, mely a villamosok visszatápláló fékezésének megjelenésével nagyobb energiamegtakarítást tett lehetővé. Két kocsit (a későbbi 2004-est és 2005-öst) 2006 tavaszán Wildenrath-ba, a Siemens tesztpályájára vitték próbaútra. Az első Combino villamosokat 2007. július 1-jén helyezték forgalomba, majd a 40 kocsi folyamatosan érkezett és lett forgalomba állítva az elkövetkezendő hónapok során. 2006. szeptemberében a 2018-as Berlinben, az Innotrans kiállításon lett bemutatva. Végül pedig az utolsó 2040-es pályaszámú kocsit 2007. májusában szállították le.
 
 

	Varga Ákos Endre
Az első Combino még Bécsben, vonatra rakodva.	A jármű átvontatását Ferencváros pályaudvarról a Hungária kocsiszínbe nagy érdeklődés övezte.
Kees Verhulst
Combino a wildenrath-i próbapályán, 2006. májusában	A 2018-as kocsi a berlini Innotrans kiállításon, 2006 szeptemberében

Részletes állományi adatok

Jellegzetes műszaki adatok

Varga Ákos Endre	NZA
Normál üzem és kocsiszíni menet Combinókkal 2006-ban

Járműszerkezet, forgóvázak, csuklók

A jármű önhordó, hegesztett rozsdamentes acélvázas szerkezetű. A külső burkolatának elemei ragasztással kerültek a helyükre, így sérülés esetén ezek könnyen cserélhetők, ám emiatt teherhordó szerepük korlátozott. A csuklók mellett különösen vastag, erős zárókerettel van a vázszerkezet megerősítve, itt a csuklószerkezetek csavarozással vannak hozzáerősítve a vázhoz. A fejmodulok elején a vezetőállás körül üvegszálas kivitelűek, ez a szerkezet az itt előrenyúló alvázszerkezetre épül rá. Az alvázszerkezetbe került a rejtett vonókészülék beépítésre, melyeket a homlokfali alsó takarólemezek eltávolítása után lehet kihajtani. A fejmodulok elején rugalmas lökhárítók vannak felszerelve.
 
 

Combino villamosok próbaúton, csatolva. Megfigyelhető az eltávolított homlokfali takarólemez, illetve a kihajtott vonókészülék.

	Varga Ákos Endre
Fent: a Combino-Supra passzív hidraulikus becsuklásgátló rendszere. Ez a kettős folyadékkör azt éri el, hogy a forgóvázak - függetlenül a csukló helyzetétől - mindig azonos irányban és azonos mértékben forduljanak ki. Lent: a hidraulikus rendszer munkahengere, mely az alvázhoz és a forgóvázhoz kapcsolódik, valamint a kettős folyadékkör rendszere az alváz alatt.

A kétrészes szerelvényegységek között ún. kettős csuklók biztosítják a kapcsolatot. Ez lényegében egy olyan csuklószerkezet, amelynek két csuklópontja van, ezek mindegyike tetszőleges irányban képes elfordulni (vízszintesen elfordulni, függőlegesen bólintatni és oldalra kibillenni). A két szerelvényegység között itt egy mindkét oldali kapcsolódó modultól független átjáró van beépítve, melyhez egyben a csuklóharmónikát tartó portálszerkezet is kapcsolódik. Itt csak ezt a portálszerkezetet tartja középen a felső csukló (ennek nincs lényeges teherviselő szerepe), mely egy rugós-teleszkópos rúd. Az átjáró padlólapja úgy van kiképezve, hogy lehetőség szerint ezen utas ne álljon, mivel ívekben áthaladáskor meglehetősen hektikus mozgást végez.
 
 

A kétféle csuklószerkezet: baloldalt a rövid csuklószerkezet, ahol megfigyelhető a merevítő felső csukló. Jobboldalt a duplacsukló szerkezete látható. Az mechanikus szerelvényeket csavarozással erősítették fel a járműmodulok végén lévő merevítő zárókeretre

A rövid csuklós kivitel következtében a forgóvázaknak csak korlátozott, max. 4-5^o-os szögű kitérésre van szükségük - ennek köszönhető, hogy ívekben a forgóvázak nem ütköznek neki az oldalfalnak. Ennek következtében a forgóvázakon a királycsap szerepét átvette egy gumiágyazású, kb. 30 cm hosszú kikötőkar, mely a forgóvázhoz annak mértani közepén csatlakozik. Ezt az elemet eredetileg multicsuklós kocsiknál alkalmazták, ahol a forgóváz csak függőlegesen viselkedik teljesértékű forgóvázként, vízszintes irányba a kocsiszekrény minimális holtjátékkal követi a forgóváz mozgását. Maga a forgóváz merevkeretes, a beépített kerékpárok közös tengely nélkül egy portálszerkezeten keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Ez a portálszerkezet olyan, hogy elfér felette a 350 mm magasságú padlószerkezet. A portálszerkezet négy gumi-fém kúpos lemezrugón keresztül kapcsolódik a forgóvázkerethez (ez a primer rugózás), maga a forgóvázkeret pedig nagyméretű gumirugó elemeken keresztül kapcsolódik a szekrényvázhoz (ez a szekunder rugózás). A gumirugó karakterisztikája és a lengéscsillapító tulajdonsága a billegést megszűnteti, maga a villamos pedig kellemesen lágy rugózásúvá vált, valamint biztosítja a villamos egyenesben tartását.

A villamos négy forgóváza hajtott, kettő pedig hajtás nélküli futó forgóváz (a második és az ötödik modulban). A hajtott forgóvázban a külső oldalon, a két kerék között helyezkedik el az önszellőző vontatómotor, kétoldali kihajtással. Ezen közös tengelyhez csatlakozik két hajtómű két oldalról, mely a forgóváz egyik oldalán lévő két kereket hajtja meg. Erre a hajtótengelyre van egy tárcsafék is felszerelve, a motor mellett. A hajtómű egy gumitárcsa páron keresztül csőtengelyes hajtással hajtja a kerekeket. A futó forgóvázban a négy kerék egymástól függetlenül fut, mindegyik külső oldalára egy-egy tárcsafék lett felszerelve. A tengely nélküli kerékpárok problémája a rosszabb iránytartás, mely magasabb kerékkopáshoz vezet a hagyományos tengelyes kerékpárokhoz képest. A hajtott forgóvázak egy oldali, egymás mögötti kerekeinek a motortengelyen keresztüli összekapcsolása ezen valamennyire segít. A hajtott forgóváz 4,9 t nehéz, a futó 3,3 t. A forgóvázak tárcsafékei hidraulikusan működnek: a hajtott forgóvázban rugó ellenében működnek, míg a futó forgóvázban egy elektronikus egység aktívan szabályozza a fékerőt a hajtott forgóvázak villamosfékezéséhez szinkronizálva.
 

Balra: a portáltengely rajza: megfigyelhető a gumirugók beépítése, valamint a hiányzó vasúti tengely. Jobbra: egy kiszerelt hajtott forgóváz, a külső hajtóművel. Középen látható a motor, mely a kétoldali gumibetétes tárcsán keresztül hajtja meg a kerekeket. Megfigyelhető 4 db. a nagyméretű szeunder gumirugóelem, mely a forgóvázak egyenesben tartását is biztosítják

Utastér, vezetőállás

 

	Varga Ákos Endre
A Combino Supra utastere és vezetőállása

A hordozható oktató kezelőpult

Hajtásrendszer, elektronika

	Varga Ákos Endre
Tetőkonténerek a Combinón. Balra fent: hajtáskonténer (1., 3., 4., 6. modulon) Jobbra fent: áramszedő konténer (2., 5. modulon) Balra lent: fűtő-szellőztető egység (2., 3., 5. modulon) Jobbra lent: vezetőállás klímaberendezés (1., 6. modulon)

 

A Combino egy hajtáskonténerében lévő főáramkörének elvi felépítése.

• Villamosfék
• Passzív rugóerőtárolós hidraulikus fék a hajtott forgóvázakon
• Aktív hidraulikus fék a futó forgóvázon
• Elektromágneses sínfék

• Üzemi fékezés (normális esetben a villamosfék a megállásig működik)
• Vészfékezés (járművezetői és utastéri, 2,57 m/s2 lassulással - ez elég nagy már ahhoz, hogy az utastérben keményen kell kapaszkodni)
• Biztonsági fékezés (kieső villamosfék esetén)
• Pótvészfékezés (kieső villamosfék vészfékezésnél)
• Kényszerfékezés (a becsuklásvédelem jelzése esetén)
• Sínfékezés (nyomógombbal)
• Rögzítőfékezés (6 %-os lejtőn tartja meg a járművet)
• Tisztító fékezés (minden reggel a féktárcsák lecsiszolására a kocsi automatikusan fékezésnél a rögzítőfék első fokozatát használja egy alkalommal)

 

A segédüzemi rendszer elvi rajza

• 600 V-os vonali feszültségről üzemelő rendszerek (maguk a segédüzemi inverterek, illetve vezetőállás fűtés és az utastéri légcserélő berendezés fűtőberendezése);
• 3x400 V, 50 Hz-es váltóáramú segédüzemek. Az utóbbi évtizedben terjedtek el a hármofázisú segédüzemek a járműveken, mivel a háromfázisú motorok lényegesen csendesebbek és egyszerűbbek az egyenáramúaknál. Nem véletlenül a Combinón is főleg a motorokat hajtja: a hajtáskonténer hűtőventillátorát, a fűtés ventillátorát, a légbefúvó ventillátorát és a vezetőállási klímakompresszor motorját. Ezen túl erről a rendszerről üzemel a 12 padlófűtő egység is. Az ehhez a statikus átalakító által szolgáltatott 15 kVA-es teljesítmény azonban kevés ahhoz, hogy egy teljesértékű utastéri klímaberendezést is üzemeltessen, az ehhez szükséges extra teljesítmény kb. még két-háromszor ekkora, vetekszik a fűtés teljesítményével.
• 24 V egyenáramról működik minden más segédüzem: az elektronikus eszközöktől kezdve a világításon át az ablaktörlő és az áramszedő motorokig. Ez a rendszer tartalmazza az akkumulátorokat is.

 

A Combino adatbusz rendszerének (SIBAS 32) elvi sematikus rajza

• Vezetőállási vezérlő egység (2 db.): ez a vezetőállásban lévő gombok, kapcsolók és a menet-fék kar jeleit továbbítja, valamint veszi a visszajelzéseket.
• Járművezérlő egység, illetve kommunikációs egység (4 db., minden egyes hajtáskonténerben). Ez a négy egység hierarchiába szerveződik: egy a fő vezérlő (Master), egy pedig alárendelt (Slave), két további vezérlő egység pedig csak hajtásvezérlési kommunikációt lát el. A fővezérlő adja ki a parancsokat: kiolvassa a vezérlőjeleket és az állapot visszajelzéseket, és ennek megfelelően adja ki a vezérlési parancsokat. Ezek a parancsok egyrészt a többi vezérlőegységnek szólnak, másrészt pedig a hozzá egy külön CAN-adatbuszon (Control Area Network, ez egy másik kommunikációs protokoll) keresztül csatlakozó egyenirányító számítógéphez. Ez a digitális irányítás második szintje, a jármű-adatbusz: minden egyes járművezérlő egységhez a jármű-adatbuszon keresztül kapcsolódik egy egyenirányító számítógép, melynek feladata az inverter impulzus szélesség modulációjának szabályozása; ez az egység egyben figyeli a főáramkör motor és a hajtáskonténer fizikai jellemzőit (áram és feszültség, hőmérséklet és motorfordulatszám, valamint a kontaktorok behúzottsága).
• Fékvezérlő egység (2 db. a két futó forgóvázban): ez az egység működteti az aktív fékegységet a vezérlési és a csúszásvédelmi adatok alapján.
• Ajtóvezérlő egység (16 db.): minden egyes ajtó külön számítógépes egységgel működik.

A járműveken működő utastájékoztató rendszerek a speciális feladatuk következtében egy külön kommunikációs rendszert alkalmaznak (illetve ennek az a prózai oka is lehet, hogy gyakran az utastájékoztató eszközt más gyártó készíti a járművön, emiatt a garanciális ügyek szétválasztása lényeges). Ez a rendszer a Combinón a szabványos IBIS-rendszer: ez egy központi egységgel rendelkezik, valamint további alárendelt (pl. kijelzők) és hallgatózó egységekkel (pl. a jegykezelő). Ez a rendszer csatlakozik a vonat-adatbuszhoz is, korlátozott adatcsere céljából (járműszám, vonalszám, idő, dátum). A Combinón beltéri LED-mátrixos és a kültéri pont-LED-mátrixos kijelzők vannak felszerelve. Az utastájékoztató rendszert kiegészíti az elektroakusztikus rendszer, mellyel a külső-belső bemondás, a rádióüzenetek kihangosítása és a vészbeszélő működtetése lehetséges. Az IBIS-rendszerbe beleintegrálható az automatikus váltóállítás a vágányba épített jelzőhurkos berendezésen keresztül. A Nagykörút négy elektromos váltóját tervezik ilyennel felszerelni, jelenleg azonban még a hagyományos szánszerekezetes váltóállítást alkalmazzák. Ehhez is tartozik váltóállító gomb: a "vált" kapcsolóval 27 m-en keresztül 40-80 A közötti áramfelvétel biztosítható, a "nem vált" állásban pedig 40 A alá megy biztosan az áramfelvétel ugyanezen a távolságon.

Combino az éjszakában - fotó: Cseh Dániel