Τρόλεϊ πόλο

Ένας τρόλεϊ πόλος ή πόλος τροχαλίας είναι ένας κυλινδρικός πόλος, που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από ένα ρευματοφόρο καλώδιο εναέριας γραμμής στον έλεγχο και τους ηλεκτρικούς κινητήρες έλξης ενός τραμ ή τρόλεϊ. Είναι ένας τύπος συλλέκτη ρεύματος. Η χρήση του εναέριου καλωδίου σε ένα σύστημα συλλογής ρεύματος φημολογείται ότι είναι η εφεύρεση του Frank J. Sprague του 1880, αλλά ο πρώτος πόλος τρόλεϊ αναπτύχθηκε και αποδείχθηκε από τον Charles Van Depoele, το φθινόπωρο του 1885.

Καταγωγή του όρου

Ο όρος "τρόλεϊ", που χρησιμοποιείται επίσης για να περιγράψει τον πόλο ή το επιβατικό αυτοκίνητο που χρησιμοποιεί τον πόλο τρόλεϊ, προέρχεται από τον τροχό που συνδέεται στο άνω άκρο του βραχίονα- αγωγού που τροφοδοτείται από το εναέριο καλώδιο.
Μια πρώιμη ανάπτυξη ενός πειραματικού τραμ στο Τορόντο, το Οντάριο, έγινε το 1883, έχοντας αναπτυχθεί από το John Joseph Wright, αδελφό του απατεώνα Whitaker Wright. Ενώ ο Ράιτ ίσως βοήθησε στην εγκατάσταση ηλεκτρικών σιδηροδρόμων στην Εθνική Έκθεση του Καναδά (CNE), και μπορεί ακόμη και να χρησιμοποίησε ένα πόλο σύστημα, δεν υπάρχουν στοιχεία για αυτό. Ομοίως, ο Ράιτ δεν υπέβαλε ποτέ ή δεν του χορηγήθηκε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.
Η πίστωση για την ανάπτυξη του πρώτου τρόλεϊ πόλου παρουσιάζεται στον Βέλγο μηχανικό που εγκατέλειψε τις Ηνωμένες Πολιτείες το 1869. Ο Van Depoele πραγματοποίησε την πρώτη δημόσια επίδειξη της συσκευής σε προσωρινό τραμ που εγκαταστάθηκε στη Έκθεση Βιομηχανίας του Τορόντο (τώρα CNE) το φθινόπωρο του 1885. Ο πρώτος πόλος του Depoele ήταν "ακατέργαστος" και δεν ήταν πολύ αξιόπιστος και επανήλθε στη χρήση του συστήματος τροφοδοσίας τρέχουσας συλλογής για εμπορική εγκατάσταση σε σύστημα τραμ στο South Bend, Indiana, το οποίο άνοιξε στις 14 Νοεμβρίου 1885 και στο Montgomery, στην Αλαμπάμα, τον Απρίλιο του 1886. Εντούτοις, μέσα σε λίγους μήνες, ο Van Depoele μεταπήδησε στο σύστημα τρόλεϊ πόλου για τη λειτουργία στο Montgomery. Ο Van Depoele και ο συνάδελφος εφευρέτης Frank J. Sprague «εργάζονταν σε παρόμοιες ιδέες περίπου την ίδια εποχή», και ο Sprague απασχολείτο με τη συλλογή ρεύματος από τροχαλία σε ηλεκτρικό σύστημα τραμ που εγκατέστησε το 1888 στο Ρίτσμοντ, Βιρτζίνια, βελτιώνοντας επίσης τον τροχό του πόλου και τα σχέδια πόλων. Γνωστό ως Richmond Union Passenger Railway, αυτό το σύστημα των 12 μιλίων ήταν η πρώτη μεγάλης κλίμακας γραμμή τρόλεϊ στον κόσμο, ανοίγοντας μεγάλο δρόμο στις 12 Φεβρουαρίου 1888.
Ο αυλακωτός τροχός του πόλου χρησιμοποιήθηκε σε πολλά μεγάλα αστικά συστήματα κατά τη δεκαετία του 1940 και του 1950, Χρησιμοποιήθηκε γενικά σε συστήματα με "παλιό" στρογγυλής διατομής εναέριο καλώδιο. Ο τροχός του πόλου ήταν προβληματικός στην καλύτερη περίπτωση. Η περιφερειακή επαφή του εδράνου τροχαλίας με αυλάκωση στην κάτω πλευρά του υπερυψωμένου σύρματος παρείχε ελάχιστη ηλεκτρική επαφή και έτεινε υπερβολικά, αυξάνοντας την φθορά των συρματόσχοινων. Ο νεότερος συρόμενος τροχήλατος πόλος χρησιμοποιήθηκε γενικά με ένα νεότερο αυλακωτό καλώδιο τρόλεϊ άνω τροχιάς με διατομή περίπου σχήμα 8. Ο ολισθαίνων πόλος του φορείου παρείχε καλύτερη ηλεκτρική επαφή και μείωσε δραματικά τη φθορά των συρματόσχοινων. Παρόλο που ένα τραμ με πόλο τροχαλία μπορεί να προκαλέσει εντύπωση αντίκας, ο πόλος τροχαλίας είναι μοντέρνος και πιο πρακτικός καθώς και οικονομικός.

Περιγραφή της συσκευής

Ο βραχίονας ή στύλος ή τρολές (εξ ού & το όνομα του είδους του λεωφορείου) δεν είναι συνδεδεμένος με το υπερυψωμένο σύρμα. Ο στύλος τοποθετείται πάνω σε μια βάση που ανοίγει στην οροφή του οχήματος, με ελατήρια που παρέχουν την πίεση για να διατηρηθεί ο τροχός του πόλου σε επαφή με το καλώδιο. Εάν ο στύλος είναι κατασκευασμένος από ξύλο, ένα ηλεκτρικό καλώδιο φέρνει το ηλεκτρικό ρεύμα στο όχημα. Ένας μεταλλικός στύλος μπορεί να χρησιμοποιεί ένα τέτοιο καλώδιο ή μπορεί να είναι ηλεκτρικά "ζωντανός", απαιτώντας τη μόνωση της βάσης από το σώμα του οχήματος.
Σε συστήματα με οχήματα διπλής απόληξης που μπορούν να κινούνται και προς τις δύο κατευθύνσεις, ο πόλος τρόλεϊ πρέπει πάντα να τραβιέται πίσω από το όχημα και να μην πιέζεται, γιατί είναι πολύ πιθανή η "αποσύνδεση", η οποία μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα συρματόσχοινα. Στα σημεία τερματισμού, ο οδηγός πρέπει να στρέψει τον πόλο του οχήματος γύρω του για να αντιμετωπίσει τη σωστή κατεύθυνση, τραβώντας το από το καλώδιο με σχοινί και περπατώντας γύρω ως το άλλο άκρο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, παρέχονται δύο πόλοι, ένας για κάθε κατεύθυνση: στην περίπτωση αυτή, πρόκειται για την ανύψωση ενός και το κατέβασμα του άλλου. Δεδομένου ότι ο χειριστής μπορούσε να ανυψώσει τον πόλο στο ένα άκρο ενώ κατέβαινε ο άλλος, αυτό έσωσε το χρόνο και ήταν πολύ πιο εύκολο για τον οδηγό. Πρέπει να ληφθεί μέριμνα για να αυξηθεί πρώτα ο κατεβασμένος πόλος, για να εξαλειφθεί η ζημιά που προκλήθηκε από το τόξο μεταξύ του πόλου και του σύρματος. Στις ΗΠΑ, το σύστημα διπλού πόλου ήταν η πιο κοινή διάταξη για οχήματα διπλής απόληξης. Εντούτοις, η ώθηση του πόλου (που ονομάζεται "back-poling" στις ΗΠΑ ή "polarization" στην Αυστραλία), ήταν πολύ συχνή όταν τα τραμ κινούνταν με χαμηλές ταχύτητες.
Οι πόλοι τροχαλίες συνήθως ανυψώνονται και χαμηλώνονται χειροκίνητα από ένα σχοινί από το πίσω μέρος του οχήματος. Το συρματόσχοινο τροφοδοτεί έναν μηχανισμό ελικοειδούς τροχού, ο οποίος ονομάζεται retriever ("μηχανισμός έλξης τροχαλία" ή "αναβάτης τροχαλίας"). Ο  τροχαλίας αυτός περιέχει έναν συγκρατητήρα, όπως στον ώμο του αυτοκινήτου ζώνη ασφαλείας, ο οποίος "πιάνει" το σχοινί για να αποτρέψει τον βραχίονα να πετάξει προς τα πάνω. Ο ανάλογος μηχανισμός ανάκτησης (βλέπε φωτογραφία) προσθέτει έναν μηχανισμό ελατηρίου που χτυπάει τον πόλο προς τα κάτω αν πρέπει να εγκαταλείψει το σύρμα, τραβώντας τον μακριά από όλα τα εξαρτήματα καλωδίων. Οι λαβίδες χρησιμοποιούνται συνήθως σε τραμ που λειτουργούν με χαμηλότερες ταχύτητες, όπως σε μια πόλη, ενώ τα retrievers χρησιμοποιούνται σε προαστιακές και υπεραστικές γραμμές.
Σε ορισμένα παλαιότερα συστήματα, οι πόλοι ανυψώνονταν και κατέβαιναν με ένα μακρύ εργαλείο με μεταλλικό άγκιστρο. Όταν είναι διαθέσιμα, αυτά μπορεί να έχουν κατασκευαστεί από μπαμπού λόγω του μήκους, της φυσικής ευκαμψίας και της αντοχής τους, σε συνδυασμό με το σχετικό ελαφρύ βάρος και το γεγονός ότι πρόκειται για μονωτικό. Τα τρόλεϊ συνήθως είχαν ένα με το όχημα, για χρήση σε περίπτωση απομάκρυνσης, αλλά τα συστήματα τραμ συνήθως τα είχαν τοποθετήσει κατά μήκος της διαδρομής σε σημεία όπου ο πόλος τρόλεϊ θα χρειαζόταν αντιστροφή.
Οι πόλοι που χρησιμοποιούνται στα τρόλεϊ είναι συνήθως μεγαλύτεροι από εκείνους που χρησιμοποιούνται στα τραμ για να επιτρέψουν στο λεωφορείο να επωφεληθεί πληρέστερα από το γεγονός ότι δεν περιορίζεται σε σταθερή διαδρομή στο δρόμο (τις ράγες), δίνοντας ένα βαθμό πλευρικής οριζόντιας κίνησης, επιτρέποντας στο όχημα να επιβιβάσει/αποβιβάσει τους επιβάτες στο πεζοδρόμιο.

Χρήση ενός και δύο πόλων

Όταν χρησιμοποιείται σε ένα τροχοφόρο όχημα (π.χ. ένα σιδηροδρομικό όχημα) ένας μόνο άξονας, συλλέγει συνήθως ρεύμα από το υπερυψωμένο σύρμα και οι σιδηροτροχιές χάλυβα στις τροχιές λειτουργούν ως γείωση. Για να μειωθεί η ηλεκτρολυτική διάβρωση των υπόγειων σωλήνων και των μεταλλικών κατασκευών, οι περισσότερες γραμμές του τραμ λειτουργούν με το σύρμα θετικό σε σχέση με τις σιδηροτροχιές. Από την άλλη πλευρά, το τρόλεϊ θα πρέπει να χρησιμοποιεί δύο πόλους τρόλεϊ και διπλά καλώδια, ένα πόλο και σύρμα για το θετικό ρεύμα ζεύξης και το άλλο για ουδέτερη επιστροφή. Το σύστημα τροχιοδρόμων της Αβάνας στην Κούβα χρησιμοποίησε επίσης και το σύστημα διπλού σύρματος, όπως και το σύστημα στο Σινσινάτι του Οχάιο.

Απόρριψη χρήσης σε σιδηροδρόμους

Όλα τα τρόλεϊ χρησιμοποιούν πόλους τρόλεϊ και συνεπώς οι πόλοι αυτοί παραμένουν σε χρήση παγκοσμίως, όπου κινούνται τρόλεϊ (περίπου 315 πόλεις το 2011)και αρκετοί κατασκευαστές συνεχίζουν να τους κατασκευάζουν, όπως οι Vossloh-Kiepe, Škoda και Lekov.
Ωστόσο, στα περισσότερα σιδηροδρομικά οχήματα που χρησιμοποιούν υπερυψωμένο καλώδιο, ο πόλος τρόλεϊ έχει δώσει τη θέση του στον παντογράφο, μια μεταλλική συσκευή που πιέζει ένα φαρδύ ταψί επαφής έναντι του εναέριου καλωδίου. Ενώ είναι πιο πολύπλοκο από τον πόλο τροχαλίας, ο παντογράφος έχει το πλεονέκτημα ότι είναι σχεδόν απαλλαγμένος από αποσύνδεση, είναι πιο σταθερός με υψηλή ταχύτητα και είναι ευκολότερο να ανεβαίνει και να χαμηλώνει αυτόματα. Επίσης, σε τραμ διπλής απόληξης, εξαλείφει την ανάγκη για τη χειροκίνητη στροφή του πόλου κατά την αλλαγή κατεύθυνσης (αν και αυτό το μειονέκτημα μπορεί να ξεπεραστεί σε κάποιο βαθμό μέσω της χρήσης αναστροφέων τρόλεϊ). Η χρήση παντογράφων εξαλείφει αποκλειστικά την ανάγκη για διακοπή στην καλωδιακή συρμάτωση για να βεβαιωθεί ότι ο πόλος κινείται προς τη σωστή κατεύθυνση στις διασταυρώσεις.
Τα τραμ ή τα ελαφρά σιδηροδρομικά οχήματα που είναι εφοδιασμένα με παντογράφους κανονικά δεν μπορούν να λειτουργήσουν σε γραμμές με υπερυψωμένη καλωδίωση που έχουν σχεδιαστεί για λειτουργία με πόλους τρόλεϊ. Για το λόγο αυτό, τα συστήματα αυτά και ορισμένα άλλα παγκοσμίως διατηρούν τη χρήση πόλων τρόλεϊ, ακόμη και σε καινούργια τραμ (εκτός από τη Ρίγα), προκειμένου να αποφευχθεί η δυσκολία και η δαπάνη τροποποίησης των μεγάλων τμημάτων των υφιστάμενων εναέριων συρμάτων για την αποδοχή παντογράφων. Ωστόσο, τα πρώτα 60 νέα οχήματα Flexity Outlook που παραδόθηκανι στο Τορόντο χρησιμοποιούν πόλους τρόλεϊ ως προσωρινό μέτρο ενώ ολόκληρο το σύστημα μετατρέπεται σε λειτουργία παντογράφου. Τα οχήματα που θα παραδοθούν μετά τα αρχικά 60 θα είναι εξοπλισμένα μόνο με παντογράφους και τελικά θα απομακρυνθούν από τα υπάρχοντα οχήματα τα παλαιότερα, τα CLRVs και τα ALRVs έχουν αποσυρθεί και η αναβάθμιση των συρμάτων έχει ολοκληρωθεί.
Είναι δυνατή η κατασκευή υπερυψωμένων συρμάτων που μπορούν να φιλοξενήσουν τόσο τους πόλους τρόλεϊ όσο και τους παντογράφους, αλλά αυτά τα σχέδια είναι πιο δαπανηρά για τη συντήρησή τους και θεωρούνται αναγκαία μόνο σε πόλεις όπου μοντέρνα τραμ ή ελαφρά σιδηροδρομικά οχήματα μοιράζονται διαδρομές με διατηρημένα ιστορικά αυτοκίνητα.