Eestlaste käsi oli mängus maailma parima trammi loomisel
Tippinsenerid Jüri Joller ja Dmitri Tihhomirov – Eestlaste käsi oli mängus maailma parima trammi loomisel
Tallinna Tehnikaülikoolist enam kui 20 aastat tagasi alguse saanud pealinna trammide täiustamine ja hiljem ka Helsingi trammide veoajamite moderniseerimine viis selleni, et lõpuks oli eesti tippinseneride Jüri Joller ja Dmitri Tihhomirov käsi ja know-how mängus ka tõenäoliselt maailma parima trammi loomisel.
Toona, 1990ndate aastatel oli elektrotehnikas oluline uurimis- ja arendusteema vahelduvvoolu sageduse (50 Hz) muutmise vajadus näiteks tööstusautomaatika täiustamiseks. Välja olid töötatud alalisvoolu vahelülitiga sagedusmuundurid, mis võimaldasid vahelduvvoolu sagedust muuta vahemikus 0–650 Hz ning teadlased ja tööstus otsis uusi energiasäästu lahendusi, mida sagedusmuundur hästi võimaldas, sest selle abil saab elektrimootori kiirust reguleerida mehaanilise sekkumiseta.
TTÜs selle kõigega juba tegeleti ning 1998. aastal pakuti toonasele Tallinna Trammi- ja Trollibussi Koondisele välja, et võiks uurida, kuhu kaob trammide käitamisel suur osa sinna suunatud energiast. Trammide töö karakteristikuid hakati uurima ja mõõtma ning nii saadi sotti ka energiakadude põhjustest. Leiti, et kokkuhoiupotentsiaal on seal tohutu.
Nii sündisid sellel ajal kogu maailmas uudsed IGBT muunduritega varustatud energiasäästlikud veoajamid Tallinna trammide jaoks. Jüri Joller kirjutas sellest oma doktoritöö.
Teadlaste Jüri Joller ja Dmitri Tihhomirovi abiga trammid säästlikumaks
Elektrotehnilisi lahendusi pakkuva OÜ Energiatehnika juhataja, volitatud elektriinsener, D.Sc Jüri Joller on TTÜ haridusega elektriajamite ja jõuelektroonika insener, kes aastaid töötanud trammide elektromehaaniliste lahenduste arendamisel, kelle töö viljad jõudsid ka tänapäeval üheks maailma parimaks trammiks peetavasse Škoda Raide-Jokeri Artic XL-i ja kes on siiani suur trammiliikluse edendamise pooldaja linna ühistranspordis.
Kümne tehnikaülikoolis dotsendina töötatud aasta jooksul algas ja arenes ka tema tegevus trammide veoajamite moderniseerimise vallas. Just Jüri Joller osales koos teise tippinseneri, praegu samuti Energiatehnikas töötava Dmitri Tihhomiroviga 30 uudse IGBT veomuunduri projekteerimisel ja väljatöötamisel, mida kasutati Tallinna trammidel paarikümne aasta jooksul, mõned sellised sõidavad siin tänaseni.
Jüri Joller kirjutas selle sajandi algul ka oma doktoritöö trammide energiasäästlike veoajamite uurimisest.
„Vana tüüpi trammide põhiline kulu seondus kiirendus-pidurdustakistiga – elekter muutus nendes soojuseks ja lendas sõna otseses mõttes tuulde. Pärast seda, kui olime trammide veoajamitele paigaldanud sagedusmuundurid, vähenes nende energiakulu 48%,” meenutab Jüri Joller. „Toona osutus see kuidagi võimalikuks, linnapea oli siis Tõnis Palts ja niipalju kui mäletan, oli kogu suhtumine siis küllaltki innovaatiline.”
Esimene täiustatud veoajamiga tramm nr. 107 läks Tallinnas käiku 2000. aastal. Hiljem, 2001. aastal otsustati trammidele lisada ka madalapõhjalised liigenditega vaheosad, kuna euroliidus hakkas kehtima nõue, et ka ratastooliga peab ühissõidukitesse mugavalt sisse pääsema. Siis pidi TTÜ oma veomuundurite süsteemi ka mõnevõrra ümber tegema. Projekti rahastas osaliselt EAS.
Eesti tippinseneride Jüri Jolleri ja Dmitri Tihhomirovi kogemus oli Soomes abiks
Milles siis toonane töö seisnes? Trammidel on nimelt piduriklotside säästmiseks iga ratta pidurdamiseks eraldi elektrimootor, mis pannakse tööle generaatorina, mis „kütab” siis pidurdustakistit. Uuematel trammidel antakse seal pidurdamisel tekkiv energia tagasi kontaktliini, mis saab siis toita teisi tramme. Nii aitavad sagedusmuundurid trammide, tegelikult ka trollide veoajamites kõvasti energiat kokku hoida – umbes 30% neisse suunatud energiast õnnestub tagasi saada.
„Vana tüüpi trammide põhiline kulu seondus kiirendus-pidurdustakistiga – elekter muutus nendes soojuseks ja energia lendas sõna otseses mõttes tuulde.”
/Jüri Joller/
Sel ajal oli see kogu maailma mastaabis uus asi ja Eesti töögrupp võttis oma väljatöötatud lahendustele mitu patenti. Kõige uudsem ettepanek oli ülikondensaatorite kasutamiseks trammi veoajamites, just pidurdusenergia salvestamiseks ja uueks kasutamiseks. See avas edaspidi paljudele tootjatele tee uue tehnoloogia kasutusele võtmiseks. Näiteks ka Tallinnas praegu sõitvatel uutel Hispaanias toodetud trammidel CAF Urbos on see tehnoloogia kasutusel.
Aastal 2004 tuli Jüri Joller TTÜst ära ja alustas trammide arendamist juba oma firma Energiatehnika alt. Algas töö Helsingi trammipargi arendamise kallal, kuhu Joller appi kutsuti. Ennekõike tahtis Helsingi Linnatransport (HKL) kasutusel olnud trammidele samuti lisada madala põrandaga vaheosad, ent ühes selle tööga võeti ette ka veoajamite moderniseerimine ehk nende energiasäästlikumaks muutmine.
Lisaks ei oldud Helsingis rahul toona hanke korras tellitud Variotrammidega, mille sõiduomadused ja kulud ei olnud vastuvõetavad. Jahmerdati aastaid, tootja püüdis oma tramme ümber teha, kuid lõppes kõik ikkagi sellega, et Helsingi neid vastu ei võtnudki. Kuna aga uued trammid seisid kasutuna aia ääres, oli tarvis vanu ajakohasemaks muuta. Nii usaldaski HKL selle töö Jolleri firmale OÜ Energiatehnika, sest oli selleks hetkeks juba veendunud selle toodete laitmatus kvaliteedis ja heas töökindluses.
2006. aastal sai valmis esimene MLNRV II tüüpi madala osaga tramm, millele Energiatehnika oli teinud elektriprojekti. Järgmise kuue aasta jooksul moderniseeriti 42 sellist ja lisaks veel mõningate muudatustega kümme MLNRV I tüüpi trammi, mis tänaseni Soome pealinnas kasutusel.
Soomlaste ja tšehhide ühisosa trammiehituses
Kuna kogemus oli hea, siis mindi trammide arendamisega edasi ja hiljem jäigi Joller oma ettevõtte inseneridega Soome uute trammide elektriosa ja elektriajamite spetsifikatsioone koostama. Sel ajal pandi alus ka tootearendusele, millest kasvas välja eelpool mainitud Škoda Artic trammi eelkäija valmimine ning lõppeks ettevõtmist korraldanud firma Transtech OY uskumatu edulugu.
„Kuna hangetega ei õnnestunud Helsingi jaoks kõige sobivamat trammivarianti leida, siis asus Transtech välja töötama päris oma trammi, mille konstrueerimisel arvestada juba konkreetset spetsiifikat. Töötati välja uued lahendused ja meie osalesime seal trammi elektriosa spetsifikatsiooni koostamisel,” meenutab Joller. „Töö eesmärk oli meile selge ja aastal 2014 said valmis kaks esimest Artic trammi, mis sõitsid Helsingis ühe talve ja juba siis sai selgeks, et tegu on väga hea trammiga, mille sisse oli pandud hulgaliselt edumeelseid kogemusi. Lisaks tehti selle aja jooksul veel üle saja parandusettepaneku, mis seda trammi veelgi paremaks muutsid.”
„Elektri poole arengud viivad ja tramm on kõigi elektrisõidukite seas ikkagi kõige säästlikum, sest selle veeretakistus ja õhutakistus on väga väikesed mõne muud tüüpi sõidukiga võrreldes.”
/Jüri Joller/
Nii valmis tõenäoliselt maailma parim tramm, mis on väga mugav nii reisijaile kui juhile, sõidab tänu pöörduvatele eraldi veomootoritega varustatud alusvankritele iseäranis pehmelt ja vaikselt. Trammi rattad tehti varasematest väiksemad, mis võimaldas põranda kogu trammi ulatuses madalaks viia. Konstruktsiooni poolest on Artic sarnane Tallinna CAF-trammidega.
2015. aastal ostis Škoda Transtechis enamusosaluse ning tänaseks on seda tüüpi tramme toodetud mitusada. Väga pikaajalise trammide tootmise traditsiooniga Škoda tegi kahtlemata suurepärase tehingu oma üleilmse konkurentsivõime parandamisel – kogemustega trammitootja sai endale tublisti tarkust juurde. Transtech tegi samuti hea diili, sest nii saadi oma kätetööle tohutult avaram müügikanalite võrgustik – pelgalt Soome turule trammide tootmisel oleks ju peagi piir ette tulnud.
Nii on tänapäeval Helsingis kasutusel 99 Artic – ForCity Smart trammi, Heidelbergis Mannheim-Ludwigshafenis 80, Schöneichenis, 40 tükki Tšehhimaal Ostravas nime all Škoda 39 T / ForCity Smart Ostrava ja 22 tükki Pilsenis.
Tramm kui parim osa ühistranspordist
Hoopis uue tüübina on esialgse Articu põhjalt loodud Raide-Jokeri Artic XL, need trammid peavad praegu ühendust Helsingi ja Espoo vahel. Trammiliiklust sisse seadev Tampere on juba tellinud 19 sellist trammi, kokku läheb sinna neid aga kuni 65 ja Soomes räägitakse juba naljatamisi, et kui trammid seal järgmisel aastal liikuma pääsevad, siis oleks kohane linn ümber nimetada Trampereks. Aastaks 2029 on plaanitud trammiliiklus avada ka Turu linnas.
Jüri Joller on seda meelt, et vähemalt Euroopa linnatranspordis on tulevik elektriliste ühissõidukite, sh väga tugevalt ka rööbassõidukite päralt. Muide, ka Tallinnas on välja kuulutatud rahvusvaheline riigihange esialgu kaheksa uue trammi ostmiseks klausliga, et seda kogust võidakse ka kahekordistada. Mõeldud on need siis perspektiiviga, et välja ehitatakse ka reisisadamat kesklinna ja sealt edasi lennujaamaga ühendav trammitee.
„Elektri poole arengud viivad ja tramm on kõigi elektrisõidukite seas ikkagi kõige säästlikum, sest selle veeretakistus ja õhutakistus on väga väikesed mõne muud tüüpi sõidukiga võrreldes,” selgitab Joller. „Lisaks saab suure osa kulutatud energiast võrku tagasi saata või akudesse või ülikondensaatorisse salvestada. Tramm on puhas, ohutu, majanduslikult mõttekas, peab kaua vastu. Trammi võib ju põhimõtteliselt panna tööle tuule- või päikeseenergia pealt.”
Jüri Jolleri sõnul on Artic trammile edu toonud eelkõige pöörduvate alusvankritega ja läbivate telgedega madala põrandaga töökindel ja peaaegu hooldusvaba lahendus, mis töötab laitmatult ning tagab reisijale sõidumugavuse ka kõige keerulisemates trammitee oludes. Taset lisab kaunis kujundus, mida pärjatud mitmete disainiauhindadega.
Osalemine säärases eduloos ei tähenda, et trammide arendamine oleks Energiatehnika põhitöö, kuigi sellega on enam kui 15 aastat tegeldud. Ei anna see ettevõtte käibest siiski lõviosa. Ettevõte töötab paljude erinevate tööstusautomaatika ja inseneritöö lahendustega, pühendunud ollakse elektriajamitele, automaatikale ja testimisseadmetele.
Lisaks pakub Energiatehnika volitatud inseneri konsultatsioone, mida muuhulgas on vaja ka EASi arendusosaku toetuse taotlejatel. Viimati teostati näiteks OÜ Asteni Mesindus tootearendusprojekt ja ollakse valmis aitama ka teisi ettevõtteid.
TASUB TEADA: Škoda ForCity Smart Artic
- Töötati välja Soome ettevõttes Transtech OY, kus valmistati ka esimene töötav prototüüp.
- Toodetakse ettevõttes Škoda Transtech OY.
- Tegemist on Euroopa suurima kahekorruseliste raudteevagunite ja madalapõhjaliste trammiveeremite tootjaga.
- Ettevõtte kontor asub Soomes Oulus ja tehas Otanmäkis.
- Trammide tootevalikusse kuulub viis erinevat marki: ForCity Classic, ForCity Smart, ForCity Plus, ForCity Alfa ja Electra. Need jagunevad omakorda iga linna ja kasutuskoha vajadusi arvestades tehtud mudeliteks.
- Stabiilselt jaotatud kerekaal võimaldab saavutada madala teljekoormuse, mis omakorda säästab nii veeremit kui trammiteede infrastruktuuri.
- Rööpmelaiused 950–1524 mm.
- Täielikult madalapõhjaline.
- Maksimaalne kiirus 80 km/h.
- Väljundvõimsus 240–1200 kW.
- Pinge 600–750 V.
- Tamperes sõitma hakkav ForCity Smart Artic Tampere trammis on koht 264 reisijale, arvestusega 4 inimest/m².
- Tegu on kahesuunaliselt sõita võiva trammiga, rööpmelaius 1435 mm, mis on Euroopas tüüpiline.
- Tramm on kohandatud põhjamaistele oludele, tootja tagab selle ekspluatatsiooniajaks vähemalt 40 aastat.
- Tehniliselt on võimalik trammi ühe sektsiooni võrra pikendada, andes juurde 81 reisijakohta.