Spårvagnen: var den får ström ifrån och hur den kör i stan

Spårvagnen tar sin ström från en ledning som hänger ovanför spåret och kallas kontaktledning. På taket har den en strömavtagare som hela tiden ligger an mot ledningen. Strömmen går genom motorerna och leds via hjulen ut i rälsen, som för den tillbaka. I Bratislava har ledningen en likspänning på 600 volt.

Motorerna sitter i boggierna, alltså ramarna med hjul under vagnen, och driver axlarna via en kugghjulsväxel. Ett stålhjul rullar på en stålräl med litet motstånd, och rälsen styr samtidigt spårvagnen, så den behöver ingen ratt. Den första elektriska spårvagnen i fast allmän trafik gick från 1881 utanför Berlin; innan dess drog hästar vagnarna på räls i städerna. I Bratislava har spårvagnen gått sedan 1895.

Var spårvagnen får ström ifrån och hur den gör den till rörelse

Kontaktledningen är en ledning som är spänd ovanför banan och står under spänning. Spårvagnen ligger an mot den med strömavtagaren på taket, och strömmen går genom styrutrustningen till motorerna. Från motorerna fortsätter den via hjulen ut i rälsen och genom den tillbaka till likriktarstationen som matar ledningen. Så sluts strömkretsen utan en andra ledning.

De flesta spårvägsnät har pluspolen i ledningen och minuspolen i rälsen. Ett nät som är kopplat så skadar metallrör i marken längs banan mindre genom korrosion. Bratislava använder just den här kopplingen med 600 volt likström.

Strömavtagaren har inte alltid sett likadan ut. På gamla foton och på modeller hittar du tre sorter:

• Trolleystång. En lång stång på taket med en trissa eller en glidsko i änden. En fjäder trycker den underifrån mot ledningen. Den var typisk för amerikanska nät.
• Lyrbygel. En bågformad ram som vilar med överkanten mot ledningen. Walter Reichel, medarbetare till Werner von Siemens, konstruerade den 1889, och på den europeiska kontinenten blev den snabbt vanlig.
• Pantograf. En hopfällbar ledad ram med en bred släpskena upptill. Den hoppar nästan aldrig av ledningen, är lätt att höja och sänka, och de flesta spårvagnar har en i dag.

Strömmen driver drivmotorerna, alltså de elmotorer som drar fordonet. Varje motor driver oftast en axel via en kugghjulsväxel som sänker motorns varvtal och ökar kraften på hjulen. Äldre spårvagnar hade likströmsmotorer för ungefär 600 volt. Vid låg fart ger de stor kraft, vilket är just vad som behövs vid start. Nyare fordon har växelströmsmotorer, där elektronik anpassar strömmen från ledningen.

Varför den går på räls och hur den startar och bromsar

Rälsen ger spårvagnen två saker: litet rullmotstånd och exakt styrning. Ett metallhjul rullar på en metallräl med litet motstånd, lättare än ett vagnshjul på gatsten. Redan med hästspårvagnarna innebar det att en häst kunde dra mer på räls än på vägen och att resan blev jämnare.

Det som håller spårvagnen på rälsen är framför allt hjulens form. Deras löpyta är lätt konisk, så hjulparet, alltså två hjul på en gemensam axel, av sig självt går tillbaka till mitten av spåret. Flänsen, den upphöjda kanten på hjulets insida, tar emot först när det inte räcker, till exempel i en snäv kurva.

I staden ligger rälsen i nivå med gatubeläggningen, därför används spårräl med ränna. Bredvid rälshuvudet har den en ränna som flänsen löper i, och bilar och fotgängare kan gå över spåret. Den uppfanns av den franske uppfinnaren Alphonse Loubat 1852. Rännan fylls med grus och smuts och måste rengöras, annars går spårvagnen hårt och både hjul och räl kan skadas. För en cyklist är det ett ställe där hjulet kan fastna.

Föraren styr start och bromsning med ett körreglage. Äldre spårvagnar hade en separat spak för körning och en separat för bromsen, nyare har ett enda körreglage med en säkerhetsbrytare som stoppar spårvagnen när föraren slutar hålla i det. För att bromsa har spårvagnen flera system:

• Elektrisk broms. Vid bromsning kopplas motorerna om till generatorer och gör om rörelsen till ström igen. Den går antingen tillbaka till ledningen eller omvandlas till värme i motstånd. Friktionsbromsarna slits därför mindre.
• Friktionsbromsar på hjulen. De stoppar spårvagnen även när den elektriska bromsen fallerar.
• Rälsbroms. Elektromagneter som hänger på boggin strax ovanför rälsen dras mot rälsen och bromsar genom friktion direkt mot den. Den är inte beroende av hur bra hjulen greppar rälsen och hjälper därför även på vått spår. Den används vid snabbromsning och nödbromsning.

Hur hästspårvagnen blev en elektrisk spårvagn

Före elektriciteten drog hästar vagnarna på räls genom gatorna. En sådan hästspårvagn infördes i New York 1832 och spred sig därifrån till fler amerikanska och europeiska städer. En hästdragen vagn på räls tog fler människor, och gick jämnare, än en omnibus, alltså en hästbuss utan räls.

Hästarna hade dock sina gränser. En häst arbetade fyra till fem timmar om dagen, så banan behövde upp till tio hästar i stallet för en enda vagn. De måste utfodras och skötas, och deras gödsel måste forslas bort.

Den första elektriska spårvagnen för fast allmän trafik startades av firman Siemens & Halske den 16 maj 1881 i Lichterfelde utanför Berlin. Banan var 2,4 kilometer lång, och strömmen på 180 volt leddes av själva rälsen, ungefär som på en modelljärnväg i dag. Vid plankorsningar fick därför både människor och hästar elektriska stötar. Kontaktledning fick den här banan först 1891.

Den amerikanske uppfinnaren Frank J. Sprague, som förbättrade trolleystången, bidrog i hög grad till att strömförsörjning ovanifrån spreds. Från 1888 gick hans spårvagnar i Richmond i USA, även uppför backar med en lutning på över 10 procent. Elektriciteten ersatte sedan snabbt hästarna, och på 1890-talet började hästspårvagnarna i USA och i Europa gradvis försvinna.

I Bratislava gick den första spårvagnen med passagerare ut den 27 augusti 1895, vid en tid då många europeiska städer fortfarande körde med hästspårvagn. Strömmen på 550 volt producerades av ett ångkraftverk på nuvarande Pribinovagatan. Huvudlinjen var 3 125 meter lång och hade 12 hållplatser, och resan tog 16 minuter. Den första dagen åkte 2 468 passagerare med spårvagnen.

Vad du kan titta efter på en modell av en historisk spårvagn

En modell av en historisk spårvagn visar samma delar som det riktiga fordonet, bara förenklat. Vilka av dem din modell har och om några av dem rör sig ser du i dess instruktioner och bilder. Fokusera på de här ställena när du tittar på den:

• Strömavtagaren på taket. På formen ser du vilket system förebilden fick ström från: en lång stång är en trolleystång, en bågformad ram en lyrbygel och en hopfällbar ledad ram en pantograf. Har modellen en trolleystång, se efter åt vilket håll stången pekar. På en riktig spårvagn släpades stången efter vagnen, inte framför den, annars hoppade den lätt av ledningen. Vid ändhållplatsen vreds den därför på dubbelriktade vagnar åt den nya färdriktningen.
• Boggi och axlar. Räkna axlarna under vagnen. De första elektriska spårvagnarna var små fyrhjuliga vagnar med två axlar. Senare ersattes de av tyngre åttahjuliga vagnar som tog betydligt fler människor och oftast hade hjulen i två vridbara boggier. På en riktig spårvagn sitter hjulen fast på axeln och motorn driver hela axeln.
• Förarhytt och plattformar. Se efter om modellen har förarplats i den ena änden eller i båda. En dubbelriktad spårvagn med manöverplats i båda ändar kan vid ändhållplatsen bara byta riktning, medan en enkelriktad vänder i en vändslinga. I Bratislava går båda sorterna.
• Hjul. Om modellens hjul har en upphöjd kant är det flänsen. Jämför på vilken sida av hjulet den sitter: på en riktig spårvagn sitter den på insidan, mellan rälerna.

Om du vill titta på de här delarna på en egen modell kan du välja trämodellen Historisk spårvagn Rolife TG505 eller Klassisk stadsspårvagn ROKR LK801. Modellen ROKR LK801 efterliknar enligt beskrivningen i butiken Lissabons spårvagn på linje 28 och har en fjädermekanism som för den framåt. Båda modellerna är enligt uppgifterna i butiken avsedda från 14 år.

Vanliga frågor