Řada 141 (ex E499.1)

ŠKODA Plzeň  1957-1960

Vývoj

Už v době výroby našich prvních univerzálních stejnosměrných elektrických lokomotiv řady E499.0, jejichž konstrukce obsahovala z důvodu urychlení vývoje několik zahraničních licenčních prvků, pracovali vývojáři v plzeňské lokomotivce na zdokonalení této řady tak, aby se obešla už plně bez těchto celků, z jejichž používání musel výrobce odvádět licenční poplatky.
Připomeňme, že stroje E499.0 měly podvozky vyráběné v licenci švýcarské firmy SLM Winterthur a lamelové spojky v licenci taktéž švýcarské firmy SAAS Genéve.

 
Konstrukční práce na zcela novém podvozku vyvrcholily v Plzni v roce 1955, ještě o něco dříve zaměstnanec Škody Ing. Chadži představil vlastní typ kloubové spojky pro přenos kroutícího momentu z trakčního motoru na dvojkolí, který umožní náhradu licenční lamelové spojky.

Nově vyvinuté podvozky a několik dalších nových prvků v elektrické i mechanické části byly poprvé aplikovány na prototypovém stroji E499.101, který souběžně s lokomotivami řady E499.0 vznikal v Plzni v průběhu let 1956 a 1957 a kromě těchto změn také řadě E499.0 po všech stránkách odpovídal.

Původní plán však počítal s dokončením prototypu dříve, a tak už když koncem roku 1957 najížděl své první zkušební kilometry, objednalo ministerstvo dopravy na rok 1959 (bez výsledků zkušebního provozu prototypu !) hned 60 univerzálních elektrických lokomotiv řady E499.1 bez licenčních prvků, jejichž výroba měla navázat na končící výrobu řady E499.0.

Určení nových lokomotiv E499.1 bylo stejné jako u řady E499.0, tedy pro zajištění vozby všech druhů vlaků na hlavním tahu Praha - Ostrava - Košice.

Technický popis

Lokomotiva řady E499.1 je skříňová se dvěma koncovými kabinami obsluhy a strojovnou mezi nimi. Lokomotivní skříň je ocelová (elektricky svařovaná) a sestává z hlavního rámu, dvou čelních kabin, dvou bočnic a střechy. Oplášťování bočnic i střech je z ocelových plechů vyztužených profily. Obě bočnice lokomotivy jsou ploché se čtyřmi hranatými okny, z nichž jsou vždy tři pevná a jedno z části otevíratelné. Kabiny obsluhy jsou zvenčí přístupné pouze dveřmi z levé strany.

Uvnitř každé kabiny je na pravé straně umístěn lomený řídicí pult, v jehož centrální části je směrový a řídící kontrolér s ukazateli, vlevo jsou situovány ovladače sběračů, kompresorů, ventilátorů, hlavního vypínače, osvětlení, vytápění atd. Vpravo se pak nachází brzdiče s manometry brzd. Lokomotivy E499.1 mají mechanický registrační rychloměr pouze na stanovišti I, na obou stanovištích pak je v řídicím pultu elektrický indikační rychloměr poháněný tachodynamem, umístěným mezi měřicími přístroji.
Hygienické zázemí strojvedoucího tvoří lednice (ve strojovně na představku I), šatník (na stanovišti II) a umyvadlo (na stanovišti I). Strojovna je přístupná z každé kabiny dvojicí dveří, průchozí uličky jsou tedy ve strojovně dvě a vedou kolem obou bočnic lokomotivy. Uvnitř strojovny je uprostřed umístěna vysokonapěťová kobka s hlavním vypínačem, hlavním kontrolérem a dalšími vysokonapěťovými přístroji. Dále se ve strojovně nachází ventilátory chlazení trakčních motorů a rozjezdových odporů, dynama pro dobíjení baterie, kompresory, měniče směru, umístěné symetricky na každém představku, a řada dalších zařízení.

Střeše lokomotivy vévodí dvojice klasických dvouramenných pneumaticky ovládaných sběračů, mezi kterými jsou na střeše umístěny basy s rozjezdovými odpory. Od sběračů je proud veden přes ruční odpojovače sběrnicí k vysokonapěťové průchodce, odtud do elektromagnetického hlavního vypínače ve vysokonapěťové kobce. Z té je proud dále rozváděn ke všem vysokonapěťovým přístrojům.

Regulace výkonu je u řady E499.1 odporová, rozjezdové odporníky jsou litinové a nejsou trvale zatížitelné. Jednotlivé odporové stupně jsou zařazovány a vyřazovány pomocí vačkového hlavního kontroléru (pružiny spínají a vačky rozpínají). Ten je také umístěn ve vysokonapěťové kobce a je přes převodovku (s převodem 1:12) poháněn čtyřválcovým pneumatickým motorem s rozvodem vzduchu dvojčitými ventily ovládanými elektropneumatickými ventily, které jsou řízeny povelovým válcem řídícího kontroléru. Řídící kontrolér je na každém stanovišti. Kolem volantu se ovládá řídící válec, který je pomocí hodinové pružiny spojen s povelovým válcem. Krokování povelového válce uvolňují západky v závislosti na otáčení hlavního kontroléru. Smysl otáčení hlavního kontroléru (nahoru - dolu) ovládá přesmykač v závislosti na vzájemné poloze řídícího a povelového válce. Součástí řídícího kontroléru je směrový válec, který ovládá směrové přepínače (měniče směru) a zajišťuje blokování řídícího kontroléru na sériovém spojení skupin při vyřazené jedné skupině trakčních motorů.

Pojezdovou část lokomotivy E499.1 tvoří dvojice hnacích dvounápravových podvozků, na kterých je skříň lokomotivy uložena prostřednictvím kluznic (toren). Otočné čepy (nicohlavy) slouží pouze k přenosu tažných a brzdných sil. Otočný čep má v podélné ose nulovou vůli a v příčné ose vůli ± 30 mm k volnému příčnému pohybu podvozků vůči skříni. Pro vracení skříně vůči podvozkům do střední polohy slouží šikmé závěsky (sklon 11° od svislé osy) sekundárního vypružení.

Vypružení pojezdu je dvoustupňové, provedení prvotního stupně je však odlišné pro prototyp E499.101 (dnes 141 001-8) a původní versus modernizované provedení podvozků: Primární vypružení prototypu 141 001-8 zajišťují vinuté ocelové pružiny, které jsou spodním koncem uchycené k vahadlu otočně spojenému s ložiskovou skříní a horním koncem k ramenu ložiskové skříně. Sériové lokomotivy s podvozky v původním provedením mají v primárním vypružení použity krátké listové pružnice, na jejichž koncích jsou pryžokovové silentbloky.

Rekonstruované podvozky pak mají v primárním vypružení zařazeny delší listové pružnice s vinutými ocelovými pružinami na jejich koncích.

Sekundární vypružení zajišťují listové pružnice, které jsou přes oka na svých koncích zavěšeny na rámu podvozku a na jejich nosné části spočívá podvlečený příčník, který je součástí lokomotivní skříně.

Každé ze čtyř dvojkolí se skládá z nápravy, nápravové převodovky a dvou hvězdicových kol s nalisovanou obručí. Dvojkolí jsou v rámu podvozku vedena svislými vodícími čepy.

V rámu každého podvozku jsou pevně uloženy dva trakční motory typu 2 AL 4846 zT, vycházející z provedení u řady E499.0 (dnes 140). Jde o stejnosměrné sériové šestipólové nekompenzované elektromotory s pomocnými póly a s cizí ventilací. Z trakčních motorů je točivý moment přenášen na nápravu přes kloubovou spojku Škoda-Chadži a jednostranný nápravový převod s čelním ozubením.

Podvozky jsou vybaveny zařízením pro vyrovnávání nápravových tlaků. Na rámu každého podvozku jsou přimontovány čtyři písečníky. Celkově může mít lokomotiva v zásobě až 320 kg písku.

Řízení lokomotivy je manuální, jednotlivé jízdní stupně zařazuje strojvedoucí pomoci volantu řídícího kontroléru následovně: Po nule následuje kontrolní stupeň X (kontroluje funkci vysokonapěťových ochran před sepnutím vysokonapěťového obvodu), poté stupně pro postupné vyřazování rozjezdových odporníků na sérii. Za nimi je stupeň čistého sériového zapojení trakčních motorů (napájení přímo z troleje). Po tomto hospodárném stupni následují stupně šuntovací, které zeslabují buzení trakčních motorů. Další stupně slouží pro můstkový přechod ze sériového na sérioparalelní zapojení motorů. Ve výkonu na sérioparalelním spojení jsou opět stupně pro vyřazování odporníků, čistý sérioparalelní stupeň a stupně šuntovací.

Palubní síť lokomotiv pracuje na stejnosměrném napětí 48 V. Akumulátorová baterie je niklkadmiová a je zavěšená ve skříni pod rámem. Nabíjení baterie zajišťují dvě dynama, poháněná mechanicky od ventilátorů chlazení trakčních motorů a rozjezdových odporů. Lokomotiva je vybavena protiskluzovou ochranou (diferenciální relé) a ochranou proti přepětí (bleskojistkou a kondenzátorem). Lokomotivy E499.1 byly z výroby vybaveny bezpečnostním zařízením, které kontrolovalo bdělost strojvedoucího každých cca 80 sekund, vybavovalo se nožním pedálem a dokázalo zastavit vlak. Toto zařízení bylo značně poruchové, a tak bylo nahrazeno v té době novým systémem - liniovým zabezpečovacím zařízením LS- III s přenosem návěstních znaků na stanoviště (na kódovaných tratích). Toto zařízení ještě nemělo tlačítko bdělosti a na nekódovaných úsecích se prováděla tzv. výluka současným stlačením nožního pedálu a tlačítka výluky. V případě výluky svítilo na opakovači trvale modré světlo. Až na přelomu 60. a 70. let se u tohoto zařízení rušila výluka a dosazoval se obvod se „živákem“.

Lokomotiva je vybavena samočinnou tlakovou a přímočinnou brzdou. Samočinná tlaková brzda soustavy Westinghouse W-GP byla v průběhu provozu u některých strojů rekonstruována na systém DAKO DK-GP. U všech strojů se původní brzdiče ŠKODA N-O nahradily brzdiči DAKO-BS2. Pro ovládání přímočinné brzdy jsou na lokomotivě dva kohouty, i ty však byly v některých případech nahrazeny brzdiči DAKO-BP. Lokomotivy E499.1 mají čtyři brzdové válce o průměru 12"; jejich písty působí prostřednictvím pístnic a brzdového pákoví na špalíky, které oboustranně brzdí každé dvojkolí. Zajišťovací ruční brzdy působí vždy na obě dvojkolí přilehlého podvozku.
Tlakový vzduch dodává brzdovému ústrojí a pneumatickým přístrojům na lokomotivě dvojice dvouválcových pístových kompresorů typu Kovopol K 1, které jsou poháněny elektromotorem. Dvoudílný hlavní vzduchojem má celkový objem 900 litrů a je zavěšen pod hlavním rámem lokomotivy. Dva pomocné vzduchojemy o celkovém objemu 240 litrů jsou umístěny ve strojovně.

141 001-8

První prototyp, označený jako E499.101, byl pod výrobním číslem 3393 dokončen v listopadu 1957.
Z výroby měl ještě skříň shodnou s řadou E499.0, jeho podvozky však byly již nové konstrukce a zcela české výroby (tyto podvozky se však v tomto provedení již dále nevyráběly).

Primární vypružení bylo zajištěno čtvercovými vinutými ocelovými pružinami (typického švýcarského provedení), sekundární vypružení zajišťovaly listové pružnice. Nové kloubové spojky Škoda-Chadži pro přenos kroutícího momentu z motorů na nápravové převodovky se na prototypu ověřovaly vůbec poprvé. Dnes má lokomotiva již klasické podvozky s běžnými šroubovými vinutými pružinami. 

Po vyrobení byla E499.101 podrobena náročnému provoznímu ověřování, při kterém najezdila téměř 130 tisíc kilometrů, a to nejen v Česku, ale i na Slovensku a se sníženým výkonem i na pražských spojkách s napětím 1500 V.

ČSD první prototyp převzaly až společně se sériovými lokomotivami, a to dne 29.2.1959. Provozován byl po celou dobu své existence u depa Praha-Vršovice. Vzhledem ke své jedinečnosti však byl z provozu často odstavován a na počátku 90. let minulého století byl dokonce zrušen. Osud tohoto unikátu však nebyl nadšencům v pražském depu lhostejný a stroj byl po náročné opravě spojené

s výměnou elektroinstalace postupně opět uveden do provozního stavu.

Nepravidelný provoz prototypu probíhal především v blízkém okolí Prahy až do 22.5.1999, kdy byl odstaven, a to z legislativních důvodů. V tu dobu totiž začal do stavu provozovaných vozidel výrazně zasahovat nově vzniklý Drážní úřad, který od ČD požadoval dokumentaci k lokomotivě odpovídající jejímu aktuálnímu stavu, a protože se jednalo o stroj výrazně se lišící od schváleného typu 141, bylo nutno s lokomotivou absolvovat schvalovací proces pro získání nezbytného průkazu způsobilosti vozidla.

ČD však tehdy měly lokomotiv řady 141 dostatek, proto nebyl důvod "vyhazovat peníze" za schvalovací proces jedné atypické lokomotivy. Stroj byl odstaven nejprve v depu ve Vršovicích, později byl přesunut do depa v Praze-Libni.
Situace se změnila až roku 2006, kdy už byl stav provozních lokomotiv řady 141 výrazně nižší, a tak přišla řada i na prototyp 141 001-8.

Lokomotiva se dočkala důkladné revize spojené s výměnou části kabeláže, obnovou vzduchotechniky a několika drobných konstrukčních úprav.

Doplněna byla také dokumentace k lokomotivě, nezbytná pro její schválení a získání průkazu způsobilosti. Ten byl Drážním úřadem vydán 9.1.2007 a od 1.3.2007 je stroj po osmiletém odstavení opět provozní.

141 002-6 až 141 061-2

Sériová výroba řady E499.1 proběhla ve dvou třicetikusových sériích roku 1959 s tím, že poslední vyrobené stroje přišly do provozu k ČSD až počátkem roku 1960.

Sériové lokomotivy měly již novou, oproti prototypu a lokomotivám řady E499.0 značně zjednodušenou, skříň se čtvercovými okny v bočnicích. 

Podvozky sériových lokomotiv se od provedení u prototypu lišily především použitím listových pružnic v primárním i sekundárním vypružení a spojkami Sécheron mezi motory a převodovkami.
Další odlišností proti prototypu bylo použití nového typu kontroléru pro řízení lokomotivy, který má oproti původnímu provedení na prototypu či řadě E499.0 o dva kombinační (tzv. linkové) stykače navíc. 

141 057-0

26. stroj druhé série byl z výroby dodán s převodem 3,11 namísto 2,27 běžným u řady E499.1. 

Tím lokomotivě klesla maximální rychlost na 90 km/h a tažná síla vzrostla na 157 kN. Stroj byl označen jako E469.001 a určen pro nákladní dopravu (v podstatě byl prototypem řady E469.1). 

Jezdil nejprve v Praze, pak v České Třebové, Ústí

nad Labem a Spišské Nové Vsi, od roku 1973 pak opět v Praze.

Po vážné nehodě u Karlštejna v květnu 1975 byl stroj zpětně rekonstruován na převod 2,27 a dne 24.3.1976 pak přeznačen na do té doby vynechané číslo E499.1057 (od roku 1988 pak 141 057-0). S tímto označením stroj jezdil až do roku 2005, kdy byl pro nadbytečnost a celkovou sešlost vyřazen. 

Výroba a provoz

Kromě 61 lokomotiv řady E499.1 (tovární typ 30E, prototyp pak 20E1) pro ČSD bylo v letech 1960 a 1961 ve Škodě vyrobeno dalších 87 strojů továrního typu 29E, které měly rozchod 1524 mm a byly dodány pod označením ČS 3 do SSSR. 
Dalších 30 řadě E499.1 velmi podobných strojů bylo vyrobeno v roce 1961 pro polské železnice PKP (tovární typ 44E), které je provozovaly pod označením EU 05. Tyto stroje měly z výroby maximální rychlost 125 km/h, ta však byla postupně u většiny lokomotiv rekonstrukcemi zvýšena na hodnotu 160 km/h.

Lokomotivy řady E499.1 byly z výroby dodávány do Prahy, postupně se ale dostaly i do dep v Ústí nad Labem a České Třebové. Po elektrifikaci trati do Jaroměře se lokomotivy dnešní řady 141 dostaly i do depa v Hradci Králové, stroj E499.1007 dokonce od července do prosince roku 1979 náležel slovenskému depu Žilina. 

Počátky provozu řady E499.1 nebyly příliš úspěšné. U lokomotiv docházelo často i k hromadnému výskytu závad. Šlo především o praskání konzol sběračů, klopení smykadel, problémy s izolační schopností elektrických přístrojů a dalších.

Přestože se většinu závad podařilo v průběhu provozu eliminovat, největší slabinou lokomotiv provždy zůstaly podvozky. Ty se vyznačovaly neobyčejně tvrdým chodem, což se následně projevovalo v praskání pružin primárního vypružení, praskání loukotí, uvolňování obručí kol a zaznamenány byly i výskyty trhlin v rámech podvozků. Tyto trhliny se v depech zavařovaly a když už byl jejich počet neúnosný, celé rámy bylo nutné vyměnit. Tento problém byl částečně vyřešen v 80. letech, kdy byly na některých strojích provedeny rekonstrukce podvozků spočívající ve výměně kratších listových pružnic primárního vypružení s uchycením přes silentbloky za delší listové pružnice, které byly na koncích odpruženy ještě vinutými šroubovými pružinami.
Další rekonstrukce, jako třeba výměny brzdičů, dovybavení strojů mobilní částí liniového vlakového zabezpečovače LS-IV s návěstním opakovačem nebo modernizace ovládacích a kontrolních prvků na řídícím pultu, měly za cíl především udržet 

lokomotivy alespoň v rámci možností na jakési úrovni odpovídající době. Postupem času se po řadě zdokonalení tyto lokomotivy staly spolehlivými a ve spojení s dobrou údržbou vydržely v provozu vcelku dlouhou dobu - některé až padesát let. 

Po necelých dvaceti letech provozu, kdy byly stroje typu E499.1 elitní řadou, je ze špice sesadila roku 1978 vyráběná řada E499.2 (dnes 150). O mnoho dalších výkonů, především v osobní dopravě, pak řada E499.1 přišla po roce 1984, kdy začaly k ČSD přicházet moderní lokomotivy E499.3 (dnes 163). Další dodávky tyristorových řad 162 a posledních sérií řady 163, pokles vozby po roce 1989 a také morální i technická zastaralost lokomotiv řady 141, na kterých už ani nebyly prováděny opravy většího rozsahu, se v 90. letech projevovaly na stále se snižujícím počtu provozních strojů.

Po roce 2000 dojezdili poslední zástupci této řady v Hradci Králové a o něco později i v Ústí nad Labem, odkud počátkem roku 2006 přešly poslední provozní stroje do Olomouce. V Praze "jedničkové Bobiny" sloužily už pouze na přetazích v rámci pražského uzlu, vozily některé osobní vlaky do Berouna a příležitostně vypomáhaly v nákladní dopravě. V roce 2005, kdy už to vypadalo, že jsou dny posledních "Bobin" řady 141 u ČD definitivně sečteny, bylo rozhodnuto přesunout téměř všechny poslední provozní stroje řady do Olomouce, aby zde dosloužily v osobní dopravě na trati do Nezamyslic.

A tak se v roce 2006 dostaly 141-čky i na Moravu, kde nikdy předtím nesloužily. Nejprve přišly z Ústí nad Labem stroje čísel 009, 037, 054 a 055, které však zdaleka nestačily pokrýt potřebu tří provozních lokomotiv nutných pro dopravu osobních vlaků na nezamyslické trati. Během roku je proto doplnily ještě pražské stroje čísel 018 a 023, ale hlavně došlo k události, kterou z laiků snad nikdo nečekal. V první polovině roku 2007 byla provedena rozsáhlá oprava původně neprovozního stroje 054, spojená s obnovou jeho vnějšího nátěru.
Kromě šestice zmíněných olomouckých lokomotiv zůstávají v provozním stavu už jen "historické" stroje čísel 001 a 004 v Praze, 012 v Ústí nad Labem a v Praze ještě "nemuzejní" nejmladší dochovaná zástupkyně své řady s číslem 059.

Přehled výroby řady E499.1

Zdroje informací a poznámky k sekci

- ŽM atlas vozidel - Elektrické lokomotivy ČD a ŽSR (J. Pernička a kolektiv)

- DRÁHA 7/1995 - Elektrické lokomotivy řady 121 a 141 (M. Šrámek, V. Haas, P. Matoušek)

- WWW stránky http://www.atlaslokomotiv.cz

- osobní poznámky pánů Josefa Motyčky a Ladislava Kroula