Pantograf, elektrikli raylı sistem çeken araçların önemli ekipmanlarından birisidir. Elektrik enerjisi ile çalışan taşıtlara elektrik taşımak zordur. Bunun nedeni ise elektrik enerjisini araçta depolamak zor oluşudur.

Elektrik ile çalışan cihazlara iki türlü enerji iletimi yapılabilir:

1. Hareket halinde (pantograf)
2. Akü ile depolayarak. (Büyük ebatlı akülerle)

Pantograf ismi 1603 yılında Alman mekanikçi  Christoph Scheiner (Şekil 1) tarafından bulunan ölçüm cihazının adıdır. Anlamına bakıldığında “Pantograf”  kelimesi, demiryolu terimlerimizin büyük kısmını aldığımız Fransızcadan alınmıştır. Fransızcaya da Yunancadan geçmiş olup “herşeyi yazan” anlamına gelmektedir.

Christoph Scheiner’in Şekil 2’deki cihazı teknik resimlerde ölçek taşıma, ölçeklendirme amaçlı kullanılmaktaydı. Scheiner’in cihazının görüntüsü pantografa benzediğinden dolayı raylı sistem araçlarında enerji taşıyan ekipmanın adı pantograf kalmıştır.

Şekil 1. Christoph Scheiner	Şekil 2. Scheiner’in pantografı

Raylı sistem araçlarının atlı çekenlerden sonra hiç şüphesiz buharlı çekenler gelmektedir. Buharlı çekenlerin yerini günümüzde alan elektrikli çekenlerin en önemli ekipmanı pantografların tarihi serüveni hakkında,  tarihin tozlu raflarından neler bulduğumuza bakalım

Pantograflar yapılarına göre altı çeşittir.

1. Kayan veya Kazık Tipi Pantograflar
2. Lyra Tipi Pantograflar
3. Makas Tipi Pantograflar
4. Dirsek Tipi Pantograflar
5. Çoklu Polarizasyonlu Tip Pantograflar
6. Üçüncü Ray Tipi

1. Kayan veya Kızaklı Tipi Pantograflar

İlk bulunan ve uygulama alanı bulan pantograf çeşididir. Elektrikli çekicilerin babası ve ilk uygulayıcılarından Amerikalı mühendis Frank J. Sprague 1889 yılında ilk önce şehir içi raylı sistemlerinde  Richmond (Virginia) şehrinde kullanılmıştır. Kayan tip diye adlandırılmasının nedeni pantografın şekildeki gibi kontak telleri arasında kaydırılması ve tek metal çubuk ile elektriğin iletildiğindendir. Sistem Avrupa ülkelerinde de kullanılmıştır.

Şekil 3. Kızaklı Tip Pantograf	Şekil 4. Kızaklı Tip Pantograf

1881 Paris’te yapılan farklı tipte kayar tip pantograf (Şekil 4.), diğer sistemden daha önce icat edilmesine rağmen uygulama alanı bulamadığından ilk olarak adlandırılmamaktadır.

Şekil 5. Kızaklı Tip Pantograf	Şekil 6. Troleybüs

Kayar tipe farklı bir örnekte 1897 yılı Fransızlara ait sadece kısa bir alanda kullanılmıştır. Uygulama alanı bulamayan bu pantografa ait bulunabilen ender resimlerden biri Şekil 5’tedir.

Tramvaylar dışında troleybüslerde de kızaklı tip pantograf kullanılmaktadır.

1. Lyra Tipi Pantograflar

 Walter Reichel tarafından 1887 yılında Lichterfelder (Berlin) şehrinin şehir içi sistemlerinde kullanılan tramvaylarında denenmiştir. Reichel’in bulduğu pantografta; yay, kömür olgusunu ortaya çıkarmış modern anlamda günümüzde de kullanılan forma öncülük etmiştir.

İstanbul’da 1966 yılına kadar kullanılan tramvaylarda Lyra tipi pantograflar kullanılmıştır. Bu tramvaylardan birkaç tanesi günümüze kadar yaşatılmış olup, Beyoğlu bölgesizde hizmet vermektedir (Şekil 8).

Şekil 7. Lyra Tipi Pantograf	Şekil 8. Beyoğlu Tramvayı

1. Makas Tipi Pantograflar

1895 yılında bir tünel sisteminde  Baltimore & Ohio Railroad deneme yapmak için üretmiştir. Fakat Almanya’da  1900 yılında ilk defa Siemens & Halske tarafından havai hat sistemi olarak kullanılmıştır. Makas tipi pantograf şehrimizde banliyö trenlerinde de halen kullanılmaktadır.

Şekil 9. Makas Tipi Pantograflı AEG Aracı	Şekil 10. Makas Tipi Pantograflı ALSTOM Aracı

Konyaray, Antalya ve Kadıköy-Moda tramvay araçlarında Makas tipi pantograflar kullanılmaktadır.

Şekil 11. Konyaray Tramvay Aracı	Şekil 12. Moda Nostalji Tramvayı	Şekil 12. Antalya Tramvayı

Makaslı tipe farklı bir örnek Şekil 13’tedir. Amerika’da tek taraflı çalışan makaslı sistem pantograf 1895 yılına aittir.

1897 yılında Siemens-Schuckent’in, Burbach’ta ürettiği farklı bir makas tipi pantograf Şekil 14’tedir.

Şekil 13. Tek Taraflı Makas Tipi Pantograf	Şekil 14. Makas Tipi Pantograf

1. Dirsek Tipi Pantograflar

İlk defa 1962 yılında Fransızlar tarafından alternatif akımla çalışan lokomotiflerinde deneme yapmak için kullanmıştır. Fransızlar alternatif akımlı lokomotif olan  BB 16500’lük araçlarında denemiştir. Alman Deutsche Bundesbahn tarafından ise ilk defa ET 420 daha sonra, Baureihe 111 ve Avusturya Demiryolları ÖBB 1042 modelinde kullanmıştır. Günümüzde kullanılan formdur. Şirket araçlarımızın havai hat olanlarında bu tip pantograflar kullanılmaktadır.

Şekil 15. Dirsek Tipi Pantograf	Şekil 16. Dirsek Tipi Pantografın Yapısı

1. Çok Polarizasyonlu Tip Pantograflar

Alternatif akımla çalıştırılması düşünülen sistemlerde ve iki kutuplu doğru akım sistemlerinde kullanılmıştır. Günümüzdeki uygulamalarda bu sistem kullanılmamaktadır.

1903 yılında Siemens’in ürettiği alternatif akım motoruyla çalışan pantograflı araç üretip bir süre çalıştırmıştır. Sistem özel üretilmiş kontak tellerinden yapılması denemelerde başarılı olmuş fakat maliyetler ve genel hatlara yayılmadığı için kaldırılmıştır (Şekil 17).

Şekil 17. 3 Fazlı Pantograf (Siemens)

Yine 1903 yılında Fransızların Elektrolokomotif Le Drac adlı doğru akım iki polarite Lyra tipli pantografları olan aracı Şekil 18’dedir.

Çiftli makas tipi pantograf alternatif akım aracı Jungfraubahn için üretilmiştir.

Şekil 18. Le Drac Aracı	Şekil 19. Çift Makaslı AC Aracı

1. Üçüncü Ray

Raylar elektrikli sistemlerin eksi ucu olarak kullanılırken ilk defa 1881 yılında  Siemens & Halske  180 Volt doğru akımla çalışan sistemi Berlin-Lichterfelde’de denemiştir.

Şekil 20. 3. Ray’ın Alttan Görünüşü	Şekil 20. 3. Ray ile Çalışan İlk Araç

Raylardan bandaja düşük voltaj verilerek iletilen enerji ile treni hareket ettirilen bir cihaz yapan Siemens bu cihazla yolcu taşımıştır. Söz konusu araç şu an Berlin teknik müzesindedir.

3. Ray, dünyanın birçok ülkesinde, özellikle metro hatlarında kullanılmaktadır. Ekipman bakımından oldukça sade bir yapıya sahiptir. Kurulum ve bakım maliyetleri diğer sistemlere göre oldukça düşüktür. Diğer sistemlere göre en belirgin dezavantajı ise, kurulum yeri itibari ile daha az güvenlidir.

Şekil 21. Hiçbir sınıfa girmeyen pantograf

Raylı sistemlerin gelişim süreci içinde en çok dikkat çekeni araçların gelişimidir. Raylı sistem araçlarının gelişimi için de birçok yenilik yapılmıştır. Bunların en önemlilerinden biri de enerjinin araçlara taşınmasıdır.

Buhar gücüyle çalışmaya başlayan trenlerin yaşamöyküsü, günümüzde elektrik enerjisiyle sürmektedir. Elektrik enerjini trenlere taşıma işi ilk olarak tramvaylarda uygulanmıştır. Elektrik enerjisinin verimliliği göz önüne alındığında, pantograflar, uzun yıllar raylı sistem araçlarının en önemli ekipmanlarından biri olarak kalacağı muhakkaktır.

Mehmet KELEŞ

Genel Müdür – GÜRMAK Demiryolu

mehkeles@gmail.com