Tankovirroitin

Tankovirroitin on kapeneva ympyrälieriön muotoinen puu- tai metallitanko, jota käytetään siirtämään sähkö ajojohtimesta raitiovaunun tai johdinauton ohjauslaitteille ja ajomoottoreille. Se on yksi virroittimen tyypeistä. Ajojohdinta käyttävä virroitusjärjestelmä on Frank J. Spraguen keksintö vuodelta 1880, mutta Charles Van Dapoele kehitti ja esitteli ensimmäisen toimivan tankovirroittimen syksyllä 1885. 

Englanninkielinen nimitys ”trolley” (suomen arkikielessä trollikka), jota käytetään tarkoittamaan tankovirroitinta sekä johdinautoa, on peräisin vanhojen tankovirroitinten päässä olleesta uritetusta sähköä johtavasta rullasta, joka ”uisteli” (englanniksi troll) ajojohdinta. 

Tällainen rulla on tankovirroitinta vanhempi keksintö. Vanhimmissa sähköraitiovaunuissa ei käytetty tankovirroitinta vaan järjestelmää, jossa raitiovaunut vetivät perässään sähköjohtoon kytkettyä rullaa (pyörää), joka kulki ajojohdinta pitkin. Sivulta katsottuna laahaavat johtimet saivat vaunun näyttämään uistelevalta (kuten kalastuksessa). Jos rulla suistui ajojohtimelta, se putosi pamahtaen raitiovaunun katolle ja oli työläs laittaa takaisin, minkä vuoksi yritettiin pikaisesti löytää parempi ajojohdinta hyödyntävä virroitustapa. Kun saranoidut tankovirroittimet korvasivat tämän järjestelmän, niitä alettiin kutsua englanniksi nimellä ”trolley pole”. Torontoon rakennettiin varhainen koeraitiotie vuonna 1883. Sen kehitti John Joseph Wright, huijari Whitaker Wrightin veli. Wright saattoi avustaa Kanadan kansallisen näyttelyn sähkörautatien asennuksessa ja saattoi jopa käyttää tankovirroitinta siellä, mutta tästä ei ole todisteita. Wright ei myöskään hakenut eikä saanut patenttia.  

Ensimmäisen toimivan tankovirroittimen kehittäjänä pidetään Charles Joseph Van Depoelea, belgialaista insinööriä, joka muutti Yhdysvaltoihin vuonna 1869. Van Depoele esitteli jousitoimisen laitteen ensi kertaa julkisesti Toronton teollisuusnäyttelyn väliaikaisella raitiolinjalla vuoden 1885 syksynä. Depoelen ensimmäinen tankovirroitin oli hiomaton eikä kovin luotettava, ja hän perääntyi järjestelmänsä käyttämisestä kaupallisesti Etelä-Bendin 14. marraskuuta 1885 avautuneella raitiotiellä Indianassa sekä Montgomeryn raitiotiellä huhtikuussa 1886. Kuitenkin muutaman kuukauden päästä hän otti tankovirroittimet käyttöön Montgomeryn liikenteessä.  Van Depoele ja keksijätoveri Frank J. Sprague tekivät samantapaisia keksintöjä samaan aikaan, ja Sprague kehitti tankovirroitinta käyttävän virroitusmenetelmän, jonka hän asensi Virginian Richmondin raitioteille vuonna 1888. Myös hänen tankovirroittimessaan käytettiin rullaa ja samanmuotoista tankoa. 19 kilometrin pituinen Richmond Unionin henkilörautatie oli maailman ensimmäinen suuren mittakaavan tankovirroitinta käyttävä linja, ja se avautui suurin juhlallisuuksin 12. helmikuuta 1988. 

Uritettua tankovirroittimen rullaa käytettiin monissa suurissa kaupunkien joukkoliikenneverkoissa 1940- ja 1950-luvuilla. Sitä käytettiin yleensä järjestelmissä, joissa käytettiin vanhanmallista ajojohdinten risteyksiä sisältävää ajojohdinta. Tankovirroittimen rulla oli parhaimmillaankin ongelmallinen: uritetun rullan ja ajolangan alapuolen sähköinen kytkentä oli minimaalinen ja aiheutti myös valokaaria, mikä kulutti ajojohdinta. Uudemman mallista liukuvaa tankovirroittimen hiilivirroitinkenkää käytettiin yleisesti uudemmalla uritetulla ajojohtimella kahdeksikon muotoisissa ajojohdinristeyksissä. Kengällä saatiin aikaiseksi parempi sähkökytkentä, mikä vähensi myös valokaarten syntymistä, mikä puolestaan vähensi ajojohtimen kulumista huomattavasti. Monissa järjestelmissä ruvettiin siirtymään uusien tankovirroitinten käyttöön 1920-luvulla; esimerkiksi Yhdysvaltain Milwaukeessa siirryttiin uusiin tankovirroittimiin 1920-luvun lopulla. Philadelphiassa ei kuitenkaan luovuttu tankovirroitinten rullista vanhoissa raitiovaunuissa ennen vuotta 1978. Raitiovaunu, jossa on rulla tankovirroittimen päässä voi näyttää antiikkiselta, mutta virroitinkenkä on nykyaikaisempi, käytännöllisempi ja taloudellisempi.

Laitteen kuvaus 
Tankavirroittimen varsinainen tanko ei koske ajojohtimeen. Tankovirroitin on kiinnitetty kulkuneuvon katolla olevaan kiinnikkeeseen, jossa on jousi, joka pitää rullan tai virroitinkengän kytkeytyneenä ajolankaan. Jos tankovirroitin on valmistettu puusta, sähkövirta tulee kulkuneuvoon erillistä johdinta pitkin. Metallisessakin tankovirroittimessa voidaan käyttää tällaista johdinta tai se voi johtaa sähkövirran suoraan, mikä edellyttää tankovirroittimen eristämistä kulkuneuvon korista. 

Järjestelmässä, jossa käytetään kaksisuuntavaunuja eli raitiovaunuilla on mahdollista ajaa molempiin suuntiin, tankovirroittimen tulee kuitenkin olla aina vaunun vedettävänä, sillä sen työntäminen voi vahingoittaa ajojohtimia. Tällöin rahastajan (tai kuljettajan) täytyy kääntää tankovirroitin oikeaan suuntaan vetämällä se pois ajolangalta köydellä tai erillisellä tangolla ja kävelemällä vaunun toiseen päähän. Joskus voidaan käyttää myös kahta tankovirroitinta, yhtä ajosuuntaa kohden, jolloin riittää laskea toinen virroitin alas ja nostaa toinen ylös. Kun kuljettaja nosti toisen pään tankovirroittimen ylös ja rahastaja laski toisen pään virroittimen alas, tämä säästi aikaa ja oli rahastajalle paljon helpompaa. Tuli pitää huolta, että alhaalla oleva tankovirroitin nostettiin ensin ylös, jotta virroittimen ja ajojohtimen välinen valokaari ei aiheuttaisi vahinkoa. Yhdysvalloissa kaksitankojärjestelmä oli yleisin virroitinratkaisu kaksisuuntavaunuissa. Tankovirroittimen työntäminen oli kuitenkin yleistä pienillä nopeuksilla ajettaessa kuten kolmioraiteella toteutetuilla päätepysäkeillä ja halliin peruutettaessa. 

Tankovirroittimet nostetaan ja lasketaan yleensä käsin kulkuneuvon perässä olevien köysien avulla. Köysi on yhdistetty jousikelakoneistoon. Siinä on samanlainen mekanismi kuin turvavyössä, ja se ottaa kiinni köydestä, jotta tankovirroitin ei lennä ylös suistuessaan. Samannäköisessä palauttimessa on jousikoneisto, joka vetää tangot alas tarvittaessa siten, että ne eivät osu mihinkään ajojohtimen osiin. Ensiksi mainittua koneistoa käytetään usein hitaasti liikennöivissä raitiovaunuissa ja jälkimmäistä kaupunki- ja kaukoliikenneradoilla, jotta ratajohdon vauriot vähenevät suurilla nopeuksilla liikennöitäessä. 

Monissa vanhoissa järjestelmissä tankovirroittimet nostettiin ja laskettiin pitkällä tangolla, jonka päässä oli metallikoukku. Tangot voitiin tehdä bambusta saatavuuden mukaan, koska tällaiset tangot olivat pitkiä, suoria, vahvoja, kevyitä ja toimivat sähköneristeinä. Johdinautoissa tangot olivat yleensä mukana mahdollista tankovirroitinten uudelleenasettamista varten, mutta raitioteillä niitä oli reitin varrella paikoissa, jossa tankovirroitin oli tarpeen kääntää. 

Johdinautoissa käytettävät tankovirroittimet ovat tavallisesti pidempiä kuin raitiovaunuissa, jotta johdinauto voi liikkua hieman sivuttain eikä ainoastaan kiinteää kaistaa kuten kiskoilla kulkeva vaunu. Tämä tuo jonkin verran sivuttaista ohjattavuutta, jolloin johdinauto pääsee pysähtymään pysäkkilevikkeille.

Yhden ja kahden tankovirroittimen käyttö 
Raitiovaunuissa ja muissa raidekulkuneuvoissa tankovirroitin ottaa virran ajojohtimesta ja paluuvirta johdetaan kiskoihin. Maanalaisten sähkönjohteiden ja metallirakenteiden galvaanisen korroosion välttämiseksi useimmilla raitoteillä ajojohdin toimii plusnapana ja raiteet miinusnapana. Sen sijaan johdinautot käyttävät kahta tankovirroitinta ja kahta ajojohdinta, joista toinen toimii virtaa syöttävänä ajolankana ja toinen paluujohtimena. Kuuban Havannan ja Ohion Cincinnatin raitioteillä käytettiin myös kahden ajojohtimen ratajohtoa.

Käytön väheneminen rauta- ja raitioteillä 

Kaikissa johdinautoissa käytetään tankovirroittimia, joten tankovirroittimet pysyvät maailmanlaajuisessa käytössä siellä, missä johdinautoja liikennöi (315 kaupungissa vuonna 2011), ja useat valmistajat, kuten Vossloh-Kiepe, Škoda ja Lekov, valmistavat niitä edelleen. 

Kuitenkin useimmissa ajojohtimilla virroitettavista rauta- ja raitioteiden kulkuneuvoissa siirryttiin tankovirroittimista käyttämään lyyra- eli kaarivirroittimia ja myöhemmin saksivirroittimia, joissa käytetään taittuvaa metallista saksisankaa, joka painaa virroittimen hiilen ajolankaa vasten. Saksivirroitin on tankovirroitinta monimutkaisempi, mutta sillä on monia etuja. Saksivirroitin ei putoa ajojohtimelta, se on vakaampi suurissa nopeuksissa, ja se voidaan nostaa ja laskea itsestään helpommin. Kaksisuuntavaunuissa ei myöskään tällöin jouduta kääntämään tankovirroittimia käsin suunnan vaihtuessa. (Tämä voidaan tosin välttää joissakin tapauksessa käyttämällä tankovirroittimen kääntölaitteita.) Saksi- tai lyyravirroittimia käytettäessä ei myöskään tarvita ajolankavaihteita, jotka ohjaavat tankovirroittimen kulkemaan oikeaan suuntaan vaihteista ajettaessa. 

Museoraitioteiden lisäksi tankovirroittimia käytetään todella harvoilla raitioteillä säännöllisessä liikenteessä. Merkittävimpinä poikkeuksina tankovirroittimia käytetään yhä Kanadan Torontossa, Yhdysvaltain Philadelphiassa (”pintametrolinjoilla” ja linjalla 15), Latvian Riiassa (uusissa Škodan raitiovaunuissa on kuitenkin saksivirroittimet), Intian Kalkutassa ja Egyptin Aleksandriassa.  Myös joillakin pienillä raitioteillä käytetään edelleen tankovirroittimia säännöllisessä liikenteessä: mm. Kiinan Hongkongissa, Latvian Väinänlinnassa ja Brasilian Rio de Janeirossa (Santa Teresan raitioteillä). Yhdysvaltain Bostonin Massachusetts Bay Transit Authorityn raitiotiellä käytetään yhä tankovirroittimia PCC-raitiovaunuissa, jotka kulkevat Ashmontin ja Mattapanin välisellä pikaraitiolinjalla.

Yhteensopivuus saksivirroitinten kanssa 

Raitiovaunut, jotka käyttävät saksivirroitinta, eivät voi tavallisesti liikennöidä radoilla, joiden ratajohdot on suunniteltu tankovirroitinten käyttöä varten. Tämän vuoksi tällaisilla raitioteillä tai muutamilla muilla käytetään edelleen tankovirroittimia jopa uusissa raitiovaunuissa, koska pitkien olemassa olevien ajojohdinten muuntaminen tankovirroittimille sopiviksi on vaikeaa ja kallista. 

Toronto Transit Commission on korvaamassa CLRV- ja ALRV-raitiovaunut uusilla Flexity Outlook -raitiovaunuilla. Samalla se uudistaa ajojohtimet siten, että ne sopivat sekä tanko- että saksivirroittimille, sillä CLRV- ja ALRV-raitiovaunuissa on ainoastaan tankovirroittimet, mutta Flexity-kalustossa käytetään sekä tanko- että saksivirroittimia. Linjalla 509 siirryttiin saksivirroitinten käyttöön 12. syyskuuta 2017, mutta linja 510 käytettiin yhä tankovirroittimia, vaikka molemmat linjat kulkivat yhteistä rataa Queens Quay West -kadulla. 510:lla siirryttiin käyttämään saksivirroittimia 14. toukokuuta 2018.

Kulttuurissa 

Ratajohtojen alkuaikoina tankovirroittimet ja uusi sähköistystekniikka kiehtoivat kirjailijoita, koska niissä oli salamoiden kaltaisia valokaaria sekä tehoa. 

Ensimmäiset sähköraitiovaunut tulivat Bostonin liikenteeseen tammikuussa 1889, mikä oli niin suosittu ja merkittävä asia, että runoilija Oliver Wendell Holmes kirjoitti säkeistön uusista tankovirroittimista ja kipinöivistä virroitinkengistä. 

Since then on many a car you'll see
A broomstick as plain as plain can be;
On every stick there's a witch astride –
The string you see to her leg is tied.

Vuonna 1947 säveltäjä Samuel Barber kirjoitti uusklassisen kappaleen Knoxville: Summer of 1915, joka perustui James Ageen lapsuusmuistoihin. Laulaja viittaa osin sävellyksellä meluisaan ohi kulkevaan raitiovaunuun, jonka tankovirroitin kipinöi ajolangalla: 

A streetcar raising into iron moan;
stopping;
belling and starting, stertorous;
rousing and raising again
its iron increasing moan
and swimming its gold windows and straw seats
on past and past and past,
the bleak spark crackling and cursing above it
like a small malignant spirit
set to dog its tracks;

Katso myös 
 Virroitin
 Ajojohdin

Lähteet

Aiheesta muualla 

Raitiotietekniikka