Sorozatunk harmadik részében olyan fékszerkezetekkel foglalkozunk, melyek a maguk korában üzemi realitásnak számítottak, hosszú távon azonban – szerkezetük, vagy kezelésük nehézkessége, valamint „üzembizonytalanságuk” miatt – zsákutcának bizonyultak. Használatukra ma már csak elszigetelten, legfeljebb a nosztalgiaüzemben akad példa.
A vonatok tömegének és hosszának folyamatos növekedésével egyértelművé vált, hogy a kézifékezés – tagadhatatlanul előnyös tulajdonságai ellenére – a mindennapi üzemvitel során nem alkalmas a vonatok gyors és biztonságos megállítására. A fékezési parancsot hordozó és végrehajtó közeg a kézifékezés esetében az ember volt, amely viszont lassan reagált (ha egyáltalán reagált), lassan teljesítette a fékezésre vonatkozó utasítást, valamint „atomizáltan” (egymástól elkülönülten) működött, az általa kialakított fékhatás tehát nagyjából kocsinként eltérő mértékű volt.
Már a XIX. század második felének elején megindult tehát a kutatás olyan hordozó közeg után, mely orvosolja a kézifék két nagy hiányosságából fakadó problémákat. A kezdeti tapasztalatok alapján a két legfontosabb követelmény a fék önműködése (különösen vonatszakadás esetén), valamint átmenő jellege volt. Az az elvárás már csak a hab volt a tortán, hogy egy átmenő fék lehetőség szerint késedelem nélkül, vagy legalábbis minimális késedelemmel teljesítse a fékezési és oldási parancsot, ez pedig a korabeli mozdonyvezetők számára elérhetetlen luxusnak számított.
A fentiek alapján kézenfekvő megoldás, hogy vezessünk végig a vonat teljes hosszán valamit, és használjuk az ebben a valamiben bekövetkező fizikai vagy kémiai változásokat a fékezési parancs kiadására. Ha az a valami menet közben megszűnik, elfogy, vagy elszakad, az azt jelenti, hogy a vonat szétszakadt, s ebből a fékberendezés is tudni fogja, hogy a vonatrészeket be kell fékezni. Ez tehát megoldja az önműködés problematikáját is.
Felül futó kötélfék kapcsolásának elvi vázlata
Az első kísérletek főszereplője – nem túl meglepő módon – a kötél (zsinór, lánc) volt. Ezen szerkezetek legkezdetlegesebb fajtáinál egy kötél futott végig a vonaton, melyet a mozdonyból meghúzva a féktuskók felfeküdtek a kerekekre. Ez sem hatékony, sem biztonságos nem volt, ráadásul hatalmas emberi erőkifejtést igényelt – feltéve, hogy a művelet közben a kötél nem szakadt el… A konstrukció továbbfejlesztett változatában a vonat tetején húzódott a kötél, mely feszes állapotban volt, a fékezést pedig a kötél oldása idézte elő. Magának a keréknek (tengelynek) a közvetlen fékezését vagy egy leereszkedő segédkerék (görgő – Heberlein-rendszer), vagy egy leereszkedő súly (Borries-rendszer) végezte.
A Heberlein-fék működésének vázlata. A cikk első, kis méretű képére kattintva látható a kocsi tetején lévő billenő emeltyű is
A Heberlein-féle kötélfék (1856) működése a következőképpen foglalható össze: ha a vonat tetején végigfutó fékkötél feszes, a fékberendezés oldott állapotban van. A fékkötél feszített állapotának oldásával – egy billenő emeltyű segítségével – a kocsi végén (függőlegesen) végigfutó vonókötél egy ejtősúly (mint nehezék) közbeiktatásával egy görgőt érint hozzá a futó kerékhez, melyre a keletkező súrlódás miatt felcsévélődik a fékrudazatot feszítő lánc. A lánc felcsévélésével együtt a fékrudazaton található féktuskó ráfekszik a kerékre és azt fékezi.
Azonban a Heberlein-féle kötélfék esetében a legnagyobb ellenség nem a vonatszakadás, hanem az időjárás volt: a csigák és a kötél közötti súrlódás száraz időben nagy, nedves, fagyos időjárás esetén akár nulla is lehet, így aztán nem a kellő mértékű fékhatás alakul ki, vagy fékhatás ki sem alakul. Probléma továbbá a működtetés helyétől távol eső vonatrészeknél a kötél elakadása, szorulása, stb. Nagy tapasztalatot igényelt a fék oldása, vagyis a kötél visszafeszítése is, azért, hogy ne maradjon féken egyetlen kocsi sem, de a kötél se szakadjon el. A kötélfék előnyös tulajdonsága, ti. hogy vonatszakadás esetén önműködően fékezett, az egyre komplikáltabbá váló fékrendszer miatt nem mindig jelentkezett az üzem során.
Érdemes megemlíteni, hogy Magyarországon a kötélfékes fékezés jóformán ismeretlen volt, használatára elsősorban német nyelvterületen, a szász kisvasutak üzemében került sor. A mai napig közlekedő nosztalgia-kocsikat többnyire már légfékkel fékezik, azonban ezeken felfedezhetők a kötélfékes rendszer elemei (billenő emeltyű, ejtősúly).
Az alváz alatti feszítősúly, mögötte az egyik súrlódó kerék
Érdekesség az is, hogy a működési elvből adódóan a kötél megszakításával kényszerfékezést lehetet kiváltani a vonat bármely pontjáról, e célból a vonatkísérők mindig éles kést hordtak magukkal. Minden vonatnál lennie kellett tartalékkötélnek, ez a poggyászkocsiban, vagy a mozdonyon volt. A Heberlein-féket 1975-től már csak az Oschatz–Kemmlitz vonalon alkalmazták, ott viszont 1987-ig fennmaradt.
A kötélfékezés mellett ismeretes volt a gőzfék is. A gőzzel való fékezés hosszabb vonatok esetén nem bizonyult megfelelőnek, mert a gőz a hosszú vezetékrendszerben lehűlt, kicsapódott, fékhatás pedig emiatt nemigen alakult ki. A gőzféktől eltérő konstrukció az ún. ellengőzfék, mely a gőzmozdonyok gyors megállítására szolgáló fékezési mód volt: a lényege, hogy a mozdony vezérművét nyitott állású gőzszabályzó mellett a menetiránynak ellentétes irányba állítják, így a gőz negatív, azaz fékező munkát végez a gőzhengerekben. Az ellengőzfék alapvetően vészfék, a kazánnyomás túlzott megnövekedése miatt csak rövid ideig lehet használni. (Az ellengőzfék üzem fékként használható változata a Le Chatelier-rendszerű ellengőz-készülék.)
Már a XIX. század végén folytak kísérletek az elektromos áramnak hordozó közegként történő felhasználását illetően, azonban ez a kor technikai színvonalát jócskán meghaladta. Később látni fogjuk azonban, hogy a XX. század közepétől az áram segítségével működtetett elektromos és elektro-pneumatikus fékberendezések a mindennapok teljesen szokásos velejárói lettek, ez azonban feltételezte az elektrotechnika megfelelő fejlettségi színvonalát is.
Minthogy a fentiekben ismertetett egyik fékberendezés sem volt alkalmas a tartós üzemi használatra, megkezdődtek a kísérletek a levegővel. A további fejlődés hamarosan két ágra vált szét: a légnyomásos és a légűrfékek világára, – sorozatunk következő részében ez utóbbiakkal foglalkozunk majd.
A máshogyan nem jelölt képeket Csanádi Sándor bocsátotta rendelkezésünkre. Köszönet érte!
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.
