Vs: Sm5-lähijunakaluston lisähankinnan valmistelu
Viestini loppuhuomautus ei tainnut tulla ymmärretyksi.
Junan kiihdytysvaatimus on murto-osa sen (hätä)jarrutusvaatimuksesta. Pätee myös moderniin kaupunkijunaan.
Käyttöjarrutus ja hätäjarrutus ovat eri asiat. Ei junaa jatkuvasti hätäjarruteta. Mutta junan nopeutta alennetaan jatkuvasti käyttöjarrutuksella ja siten, että nopeuden muutoksen itseisarvo on suunnilleen sama kuin nopeuden nostossa. Siksi ratkaisevaa junien jarrujen ja jarrutuksen suunnittelussa on nimenomaan käyttöjarruun ja käyttöjarrutukseen liittyvät seikat.
Eikä hätäjarrutuksen ja käyttöjarrutuksen ero ole ”murto-osa”. Jos nyt jätetään tavarajunat kun tässä keskustellaan Sm5-yksiköistä, niin normaali kiihtyvyys on luokkaa 1 m/s[SUP]2[/SUP] ja normaali jarrutushidastuvuus käyttöjarrulla -1 m/s[SUP]2[/SUP]. Siis (itseisarvoltaan) samat, minkä vuoksi mottoreihin ja vetäviin akseleihin perustuva sähköjarru on erinomaisen sopiva käyttöjarruksi. (Mikä muuten pätee tavarajuniinkin.) Hätäjarruhidastuvuudet ovat noin -3 m/s[SUP]2[/SUP], siis ei mitään ”murto-osaeroja”, mikä kuulostaa aivan toiselta kuin sanoa rehellisemmin ”kolmannes”.
Rautatiekalustossa jokaisessa akselissa on oltava jarru, mutta ei vetovoimaa. Ja tiedoksi, hätäjarrutusvaatimus tulee täyttää fail-safe-jarrujärjestelmällä.
Se, että määräysten mukaan jokaisessa akselissa pitää olla jarru, on eri asia kuin se, miten saavutetaan tarvittava hidastus käyttöjarrutuksessa. Jos ja kun se voidaan saavuttaa sähköjarrulla, joka ei vaikuta kaikilla akseleilla, niin jarrutus voidaan ja sen saa tehdä sähköjarrulla. Hätäjarrutuksen hidastuvuusvaatimus on itse asiassa sama kuin että junan jarrujen tehon tulee vastata junan massaa ja pyörän ja kiskon välistä kitkaa vastaavaa maksimihidastuvuutta. Kun sitten mukaan otetaan vielä kiskojarru, jossa magneettikenttä lisää jarrupalan ja kiskon välistä voimaa, päästään jopa yli junan massan ja pyörien kitkan mahdollistavan hidastuvuuden. Mutta (onneksi) kiskojarrua ei käytetä käyttöjarruna, vaikka sillä saadaankin maksimaalinen hidastuvuus – jota käyttäjarrutuksessa ei tarvita.
Fale-safe -käsitteen eli vikaturvallisuuden käsitteen voi jälleen kerrata
täältä. Vikaturvallinen ei tarkoita sitä, että jokin toiminta toimii itsestään vaikka toimilaite olisi rikki, vaan että toimilaitteen vika ei aiheuta vaaratilannetta. Tätä ei pidä sekoittaa
vikasietoisuuteen.
Ehkä tässä nyt pitää lukijoille selittää, mistä on kyse ja miksi vikaturvallisuuden ja vikasietoisuuden käsitteet menevät sekaisin.
Junan ilmajarrun toimintaperiaatehan on, että jos juna katkeaa, juna tai ainakin junasta irronnut ilman veturia oleva osa pysähtyy itsekseen. Ettei kävisi kuten pari kertaa on käynyt Helsingissä, että juna jatkaa matkaa yksikseen, jos se sattuu irtoamaan mäkeen. Tämä periaate toimii siten, että junan läpi kulkee putki (jarrujohto), jossa on 6–7 baarin ilmanpaine. Junaa jarrutetaan alentamalla tässä putkessa olevan ilman painetta. Silloin vaunussa olevasta ilmasäiliöstä pääsee ilmaa jarrusylinteriin ja vaunun jarrut alkavat jarruttaa. Mitä enemmän jarrujohdon paine alenee, sitä tehokkaammin vaunun jarru toimii. Joten jos juna katkeaa, irronneiden vaunujen jarrujohdon paine katoaa ja kaikkien vaunujen jarrut menevät päälle.
Onko vaunun ilmajarru vikaturvallinen, eli että vaunun jarrussa oleva vika ei aiheuta vaaratilannetta? Ei ole. Jos vaunun jarru on viallinen eikä se toimi, vaunu ei jarruta, vaikka jarrujohdon paine katoaa. Mutta junan jarrujärjestelmä on vikaturvallinen, koska siihen tuleva vika, jarrujohdon katkeaminen, ei aiheuta vaaratilannetta – edellytyksellä että vaunujen jarrut eivät ole vialliset.
Onko vaunun ilmajarru vikasietoinen, eli että vaunun jarrussa olevasta viasta huolimatta jarru toimii? Ei ole, jos vaunussa on vain yksi jarrusylinteri ja yksi ilmasäiliö ja yksi jarruventtiili. Kun mikä hyvänsä näistä on viallinen, jarru ei toimi, eli se ei siedä yhtäkään vikaa. Mutta lyhin mahdollinen juna, kaksi vaunua, on vikasietoinen, koska silloin kaikkia laitteita on varmasti vähintään kaksi, joten yhden laitteen vika ei estä toisen vaunun jarruja toimimasta.
Onko sähköjarru tai mikä hyvänsä muu jarru huonompi vikaturvallisuudessa ja vikasietoisuudessa kuin ilmajarru? Ei ole. Voi olla jopa parempi.
Jarrujohdon ilmanpaineen katoaminen on vain yksi keino tunnistaa junan katkeaminen. Tunnistuksen voi tehdä muullakin tavalla, kuten sähköisesti. 150 vuotta sitten sähköistä tunnistusta ei ollut olemassa, mutta ilmajarru pystyttiin sen aikaisella tekniikalla tekemään. Siksi siitä on tullut rautateille käytössä oleva ratkaisu. Ilmajarrun etu on myös ollut se, että se on jo 150 vuotta sitten ollut vaivaton keino siirtää energiaa veturista kaikenlaisiin vaunuihin, jotta niissä on energiaa, jolla jarrut toimivat. Nykyään sähköllä voidaan hoitaa sama – ja paljon muutakin.
Miten jokin muu jarru on parempi kuin ilmajarru? Siten, että pelkkä ilmajarru ei pysäytä ja pidä junaa paikallaan, ellei ilmajarrujärjestelmässä ole painetta. Koska ilmanpaine on se voima, joka jarruja käyttää. Tämä asia on ratkaistu jousijarrulla, jossa jousen puristusvoima on jarruja käyttävä voima. Jousijarru on siten aina päällä, jos vaunussa ei ole ilmanpainetta tai muuta energiaa, joka puristaa jarrun auki. Jousijarru on vikaturvallinen, sillä jos jousijarruun tule vika, jarru ei aukea. Ilmajarrun vika johtaa siihen, että jarru ei mene päälle.
Sekoittaakseni asioita – mutta maailma ei ole yksinkertainen – totean kuitenkin, että jousijarrukin voi olla ilmalla toimiva. Kuten kuorma-autojen ja bussien ilmatoimiset jarrut ovat.
Tästä ilmajarrun ominaisuudesta, että se ei pidä junaa paikallaan itsenäisesti, on ikävänä todisteena
Kanadan öljyjunaonnettomuus kesällä 2013. Juna lähti liikkeelle, koska jarrujärjestelmän paine hävisi. Oliko siis koko juna ilmajarruineen vikaturvallinen? Ei ollut. Paine häviää, kun järjestelmässä on vuoto. Ja vuoto on vika. Ja vika johti vaaratilanteeseen. Ilmajarrullinen juna ei ollut vikaturvallinen.
Voimme tietenkin jatkaa keskustelua siitä, miksi paine pääsi häviämään eikä jarrujohtoon tullut vuotoja korvaavaa lisäilmaa. Siksi, että veturi oli sammutettu, eikä sen kompressori lähtenyt silloin pumppaamaan ilmaa paineen laskiessa. En tunne Kanadalaisia määräyksiä, mutta ilmanpaineella paikallaan pidettävää junaa ei minun mielestäni pitäisi jättää mäkeen itsekseen. Koska ilmajarrujärjestelmä ei ole vikaturvallinen.
Ei unohtunut, mutta ei se liity edes tähän asiaan. Ei ne jenkkilän tavarajunat pysähdy vetureiden sähköjarruillaan lähellekään niin hyvin kuin ilmajarrullaan. Alamäissä vauhdin hillitsemiseen sähköjarrujen tehot riittävät, mutta ei niillä saa junaa pysäytettyä vaaditulla minimimatkalla.
Mutta liitit kuitenkin tavaravaunujen vaunujen ajomoottorittomuuden tähän asiaan.
Kuten raitiovaunuissa, metrojunissa tai muissa sähkömoottorijunissa, pitkissä tavarajunissakin sähköjarru on käyttöjarru, joka tarvitsee pysäytysjarrun. Minkä mainitsin jo jarrukeskustelun alussa. Tavarajunassa, jossa vaunujen jarrulaitteina on yksinkertainen ilmajarru, pysäytysjarruna käytetään sitä. Miksi sitten tavarajunaankin laitetaan veturiin sähköjarru ja sitä käytetään, kun vaunujen ilmajarrujakin voisi käyttää käyttöjarruna?
Siksi, että veturin sähköjarru on turvallisempi.
Mekaaninen ilmajarru sietää junan jarruttamisen ja hiljentämisen silloin tällöin. Mutta ei jatkuvaa jarrutusta, joka on välttämätön alamäissä. Sillä mekaaniset jarrut kuumenevat ja lakkaavat lopulta toimimasta. Sähköjarrua voi käyttää jatkuvasti, siksi se on turvallisempi kuin mekaaninen ilmajarru.
Antero