|Paylaş|


|Tweet|
DEMİRYOLU SİSTEMLERİ, XVI. yüzyılda kuruldu ama vagonlar 1804’e kadar insan gücüyle çekildi. 1804’te, Güney Galler’de (İngiltere), Richard TREVİTHİCK, bir lokomotif geliştirdi. Bu lokomotif, dökme demirden yapılma bazı maden ocağı raylarını kırdı; ama gene de. vagonların çekilmesinde buhar gücünden yararlanılabileceğini, bacadan çıkan egzoz buharının ateşi canlandırmak için kullanılması yoluyla buhar üretiminin hızlandırılabileceğini ve düzgün yüzeyli raylar üstünde yeralan düzgün yüzeyli tekerleklerin tahrik gücünü iletebileceğini sergiledi.
Buharlı lokomotifler: Buharlı lokomotif, güçlü ve yalın bir makinadır. Bir silindire giren buhar, genleşerek, pistonu öteki uca kadar iter. Silindirin dönüş hareketi sırasında bir kapak açılarak, genleşmiş buharın buradan dışarı çıkmasını sağlar. Pistonun hareketi, mekanik bağlantılar aracılığıyla, lokomotifin ana tahrik tekerleğini çevirir
Tarihçe: Trevithick lokomotifinin yapımını izleyen 25 yıl içinde, kömür taşınan demiryollarında, sınırlı sayıda buharlı lokomotif başarıyla kullanıldı. Bunda. Napolyon devri savaşlarının sonlarına doğru, yem fiyatlarındaki büyük yükselişin de önemli etkisi oldu. Dökme demirden yapılan levha yollar, buharlı lokomotifin ağırlığını çekebilecek güçte değildi. Vagon tekerleklerinin içine oturduğu L kesitli bu yollar, kısa bir süre sonra yerlerini, düz yüzeyli raylara ve flanşlı tekerleklere bıraktı.
George STEPHENSON, 1814 yılında, kendinden önceki tasarımcıların deneyimlerinden yararlanarak, düz yüzeyli raylar üstünde hareket eden lokomotifler yapmaya başladı. Daha önceki lokomotiflerin aşağı yukarı tümünde, silindirler dikey durumda yerleştirilir ve kısmen kazanın içine daldırılırdı. Stephenson ve Losh, 1815 yılında, tahrik gücünü pistondan ana tahrik tekerleğine dişli çarklarla iletmek yerine, ana tahrik tekerlekleri üstünde bulunan kranklar aracılığıyla, doğrudan doğruya silindirlerden iletme düşüncesinin patentini aldılar. Tahrik gücünü dişli çarklarla ileten düzenek, özellikle büyük dişlerde aşınma ortaya çıktığında, sarsıntılı bir harekete neden oluyordu. Gücü doğrudan silindirden ileten mekanizma, daha yalın olduğundan, tasarımcılara daha geniş bir serbestlik sağladı. Lokomotif kazanları da, eskiden yalın bir boru biçimindeyken, önce dönüşlü bir boru biçimine, sonra da birçok borunun bir arada bulunduğu (ve böylece daha geniş bir ısıtma yüzeyi sağladığı) borulu hale dönüştü. Bu son biçimde, bir dizi boru, ocağın yandığı yanda bulunan bir odanın duvarı ile dumanın çıktığı yanda bulunan benzer bir plakaya bağlanmıştı. Silindirlerden gelen egzoz buharı, borulardan geçip dumanın çıktığı uçtan bacaya giderken bir patlamaya neden oluyor, böylece, lokomotifin hareketli olduğu sırada ateşi canlı tutuyordu. Lokomotif olduğu yerde dururken de, bir körük, kullanılıyordu. Liverpool and Manchester şirketinin muhasebecisi Henry Booth, 1827’de, daha ileri bir gelişme olan çokborulu kazanın patentini aldı. Stephenson da bu buluşu, «Rocket» adlı lokomotifinde kullandı. Ama önce, bakır boruların bağlandığı uç plakalarındaki bağlantı bileziklerinin su sızdırmaması için, oldukça uzun denemeler yapması gerekti.
1830’dan soııra buharlı lokomotif, bilinen biçimini aldı. Silindirler, dumanın çıktığı uca, ya yatay ya da hafifçe eğik durumda yerleştiriliyor, ateşçinin yeriyse, ocağın yandığı uçta yeralıyordu. Silindirlerin ve dingillerin kazana bağlı olmaktan ya da kazanın tam altına yerleştirilmekten çıkmasıyla birlikte, çeşitli parçaları bir arada tutacak bir çerçevenin yapılması gerekti. İlk kez İngiliz lokomotiflerinde kullanılan çubuk çerçeve, A.B.D’nde de uygulandı ve «dövme demir» yapımdan, «dökme çelik» yapıma geçildi. Silindirler, çerçevenin dışına monte ediliyordu. İngiltere’deyse, çubuk çerçevenin yerini plaka çerçeve aldı. Bunda, silindirler çerçevenin içinde yeralıyor ve çerçeveler için yaylı süspansiyonlar (sarmal ya da yaprak biçimli), dingilleri tutmak içinse dingil yatakları (yağlanmış yatak) bulunuyordu.
1860’tan sonra çeliğin kazan yapımında kullanılmaya başlanmasıyla, daha yüksek basınçlarda çalışma olanağı bulundu. XIX. yüzyılın sonuna doğru, 12 bar basınç, lokomotiflerde yaygınlaştı; bileşik lokomotiflerdeyse, 13,8 bar basınç kullanılmaya başlan mıştı. Bu basınç, buhar çağında 17,2 bara çıktı. 1890 yıllarında ekspres lokomotiflerinin silindirleri, 51 santimetre çapında ve 66 santimetre strokunda yapıldı. Daha sonraları A.B.D. gibi ülkelerde silindir çapı 81 cm’ye yükseldi ve hem lokomotifler, hem de vagonlar daha büyük yapılmaya başlandı.
Yakıt ve su, lokomotifin arkasına bağlanan bir *tender»de taşınıyordu. Kendi yedeklerini taşıyan İlk tanklı lokomotifler 1830’larda ortaya çıktı. Bununla birlikte, tenderlerin kullanımı da sürdü (bunlarla çok daha uzun yollar aşılabiliyordu). Ateşçi, bir yandan ocağa kömür atarken, bir yandan da kazana su veriyordu. İlk lokomotiflerde, akstan güç alarak çalışan pompalar vardı. Ne var ki, bunlar, yalnızca motor işlerken çalışıyordu. 1859’da enjektör bulundu. Kazandan gelen buhar (ya da daha sonraları egzoz buharı), koni biçimli bir memeden (difüzör) fışkırarak, suyu, daha yüksek bir basınçta bulunan kazana dolduruyordu. Bir çekvalf (tek yönde çalışan vana), buharı, kazanın içinde tutuyordu.
Aşırı ısıtma: Kuru buhar, ya kazanın tepesinden alınıp delikli bir boru içinde ya da kazanın tepesindeki bir noktadan alınıp buhar damı içinde toplanıyordu. Bu kuru buhar, daha sonra bir regülatöre aktarılıyor ve regülatör, kuru buharın dağıtımını denetliyordu. Buharlı lokomotiflerde ortaya çıkan en önemli gelişme, aşırı ısıtmanın kullanılmaya başlanmasıdır. Bir gaz borusu aracılığıyla buharı önce ocağa, daha sonra da kazanın ön ucundaki bir toplayıcıya taşıyan eğimli boru, Wilhelm Schmidt tarafından bulundu ve başka mühendisler tarafından da kullanıldı. Yakıtta, özellikle de suda elde edilen tasarruf, hemen kendini gösterdi. Sözgelimi, 12 bar basınçta ve 188°C sıcaklıkla «doymuş» buhar üretiliyordu; bu buhar, 93°C daha ısıtılarak, silindirlerde hızla genleşiyordu. Böylece, XX. yüzyılda lokomotifler, % 15 gibi kısa kesme zamanlarında bile yüksek hızlarda çalışabilecek hale geldi. Çelik tekerlekler, fiberglas kazan kaplamaları, uzun adımlı piston supapları, dolaysız buhar geçitleri ve aşırı ısıtma gibi etmenler, buharlı lokomotif uygulamasının son aşamasına katkıda bulundular.
Kazandan gelen buhar, başka amaçlarla da kullanılıyordu. Çekiş gücünü artırma amacıyla, akıtma yerine, 1887’de sürtünme kuvvetini artıran buharla «kumlama* kullanılmaya başlandı. Ana frenler, makinadan elde edilen bir vakumla ya da bir buhar pompasının sağladığı basınçlı havayla çalıştırıldı. Ayrıca, borularla vagonlara taşman buharla ısıtma sağlanıyor ve buharlı dinamolardan (jeneratör) elektrik ışığı elde ediliyordu.
Sınıflandırma: Buharlı lokomotifler, tekerleklerinin sayısına göre sınıflandırılır. Manevra istasyonlarında kullanılan küçük lokomotiflerin dışında, bütün modern buharlı lokomotiflerin ön tekerlekleri, bir mille, bojiyc ya da vagon şasisine bağlanır. Bu tekerlekler, lokomotifin virajları almasını sağlar. Arkadaki tekerleklerse, ocağın ağırlığının taşınmasına yardım eder. A.B.D’nde standart lokomotifler, yıllar boyu 4-4-0 tipindeydi; yani dört tane ön tekerlekleri ve dört tane tahrik tekerlekleri vardı; arka tekerlekleriyse yoktu. İç savaşta kullanılan «General» adlı ünlü lokomotif ve New York Central şirketinin 999 numaralı lokomotifi de bu türdendi. 999 numaralı lokomotif, 1893 yılında, saatte 181 kilometre hızla bir rekor kırmıştı. Daha sonra, Mikado tipi (2-8-2) sınıfından yük lokomotifi ortaya çıktı.
Avrupa’daysa, sınıflandırma yapmak için, tekerleklerin yerine, dingillerin sayısı belirtilir ve tahrik tekerleklerine sayı yerine harf verilir. Böylece, sözgelimi A.B.D’nde 2-8-2 sınıfından bir lokomotif, Fransa’ da 1-4-1 diye, Almanya’daysa ıDı diye sınıflandırılır. Büyük buharlı lokomotifler eklemlidir. Bunlarda, iki grup tahrik tekerleği ve silindir, aynı kazandan beslenir. Lokomotifin virajları dönmesi için, tahriktekerleği gruplan bir eklemle ayrılır. Buharlı lokomotifler oldukça dayanıklı ve güçlüdür. Ama artık yerlerini, elektrikli, özellikle dizel elektrik tahrikli lokomotifler almaktadır. Isıl yitimler ve yakıtın bütünüyle yakılamaması nedeniyle, buharlı lokomotiflerin verimi, genellikle % 6’nın üstüne çıkamaz.
Dizel lokomotifler: Dizel lokomotifler çoğunlukla. dizel elektrik tahrikli lokomotiflerdir (Bk. DİZEL E- LEKTRİK TAHRİĞİ). Bunlarda bir DİZEL MOTORU, bir DİNAMO’yu çevirerek elektrik üretir; bu elektrik, tahrik tekerleklerini çeviren elektrik motorunu çalıştırmak için kullanılır. Hareket genellikle, dişlinin çevrilmesiyle iletilir. Dizel elektrik gücüyle çalışan ilk lokomotif 1913’te yapılmıştır. İkinci Dünya savaşından sonraysa, demiryollarının elektriklenmesinin ekonomik olmadığı yerlerde, dizel elektrik lokomotifleri bütünüyle buharlı lokomotiflerin yerini almışlardır.
Dizel lokomotifler, buharlı lokomotiflerden birçok bakımdan üstündür. Ansızın kalkıp, durabilirler. Oysa buharlı lokomotiflerde, özellikle soğuk havalarda, suyun ısıtılması zaman alır ve buhar makinası çalışmadığı zamanlarda bile, ateşin yanık tutulması gerekir. Dizel motoru, su tüketmediğinden, bakıma gerek göstermeden daha uzun bir yol alabilir. Isıl verimi, buhar lokomotifinin dört katı kadardır; bu da yakıtta büyük bir tasarruf sağlar. Dizel motorların ivme- lenmeleri ve yüksek hızlarda gitmeleri daha sarsıntısız gerçekleştiğinden, raylarda ve demiryolu yatağında daha az aşınmaya neden olurlar. Dizel elektrik lokomotifleri, elektriği kendileri ürettiklerinden, jeneratör ve tahrik motorları genellikle AC değil DC’dir. Büyük lokomotiflerde 16 silindirli dizel motorları bulunur. Bunların ağırlığı 15 tondan fazladır.
Elektrikle tahrik: Elektrik gücüyle çalışan iki lokomotif, 1834’te yapıldı. Ne var ki, ilk elektrikli lokomotifler, bataryayla çalışıyordu. Bataryalar ağırdı ve sık sık şarj edilmeleri gerekiyordu. Günümüzdeki elektrikli trenler, kendi elektrik kaynaklarını kendileri taşımazlar; yani elektriği,ya üstlerinde yeralan elektrik tellerinden ya da üçüncü bir raydan alırlar. Tahrik motorları için gerekli olan g‘üç, ya üçüncü raydan bir pabuçla ya da üstteki tellerden bir PANTOGRAF’la toplanır.
Yoğun trafikli demiryollarında en ekonomik tür, elektrikli trenlerdir. Demiryollarında alternatif akım sistemlerinden değil, doğru akım sistemlerinden yararlanılır; çünkü böylece, daha hafif elektrik motorları kullanılabilir. Ama bu, elektrik hatlarındaki alternatif akımı, doğru akıma çeviren DOGRULTMAÇ’larla donatılmış istasyonların kurulmasını gerektirir (yüksek gerilimli doğru akımın uzun mesafelere iletilmesi oldukça güçtür). Elektrikli trenlerdeki en son gelişme, doğrultucuları lokomotiflerin üstüne yerleştirmek ve şebeke frekansını (Avrupa’da 50 Hz,Kuzey Amerika’da 60 Hz) kullanmak olmuş, böylece, gerekli istasyonların sayısı azaltılmıştır.
Metrolarda ve öteki HIZLI ULAŞIM SİSTEMLE- RÎ’nde de elektrikli araçlar kullanılır. Bu yöntem, yalnızca ekonomik olmakla kalmamakta, aynı zamanda kentlerde hava kirlenmesini de azaltmaktadır. Kentlerin dışındaysa, demiryolları, yalnızca küçük ülkelerde ve günlük trafiğin düzenli ve yoğun olduğu yerlerde elektrikle çalışır hale getirilmektedir. Kentlerin kalabalıklaşması, hava kirlenmesi ve fosil yakıtlarının günden güne azalması nedeniyle, elektrikli demiryollarının. gelecekte daha da yaygınlaşacağı sanılmaktadır. Dünyanın en modern elektrikli demiryollarını kurmuş olan Japonya, bunları, saatte 241 kilometre hıza ulaşabilecek biçimde planlamıştır.öteki türler: Buhar türbinli, elektrik türbinli ve gaz türbinli lokomotifler de yapılmıştır. A.B.D’nde gaz türbinli birkaç lokomotif çalıştırılmaktadır. Ancak, bunların ısıl verimleri yeterince yüksek olmadığından, henüz dizel elektrik lokomotiflerle rekabet edecek durumda değillerdir .