Řada T466.1

TSM Martin  1973

Vývoj a výroba

Po skončení sériové výroby lehkých (nápravové zatížení 14 t) dieselhydraulických lokomotiv řad T444.1, T444.02 a T444.15 ve druhé polovině 60. let připravovaly Turčianské strojárne v Martině (TSM) do výroby další typy motorových lokomotiv, u nichž však už měl být jako hnací agregát použit výkonnější, ale ve srovnání s motory ČKD o vrtání 230 mm lehčí a nižší stavebnicový komůrkový motor, pro jehož výrobu po roce 1967 zakoupily TSM licenci u francouzské firmy SEMT - Pielstick. V případě těchto nových typů lokomotiv měl být použit především z hmotnostních důvodů v té době preferovaný hydromechanický přenos výkonu za využití licenčních převodovek ČKD-SRM. Prvními takto realizovanými lokomotivami byl jediný prototyp traťového stroje T465.001 z roku 1969 a dále průmyslová řada T436.15 (prototyp vyroben v roce 1970, 15-ti kusová série v roce 1972). Do nastaveného směru vývoje však brzy výrazně zasáhly problémy, se kterými se již potýkaly všechny do té doby vyrobené a zkoušené lokomotivy s hydromechanickým přenosem výkonu – ať se jednalo o prototyp T478.2001, (resp. T478.4001 či 4501) nebo lokomotivy typu DHL 1650 „Julo“ vyrobené z československých dílů v jugoslávské Niši nebo prototypy T335.0. Neúspěchy zmiňovaných tuzemských projektů a nedostatek motorových lokomotiv pro zajištění běžného provozu ČSD byly hlavní příčinou tvrdého „hydraulického vystřízlivění“ vůdčích představitelů ČSD a Ministerstva dopravy a vedly k zásadnímu rozhodnutí využívat na budoucích typech motorových lokomotiv výhradně elektrického přenosu výkonu.
Další sled vývoje už pak je všeobecně znám – na produkci řad T478.1 a T478.2 navázala ČKD Praha výrobou inovované dieselelektrické (i když zpočátku hodně problémové) řady T478.3 a v TSM Martin se od roku 1973 rozebíhala sériová výroba středně výkonné (a zpočátku neméně problematické) řady T466.0, jejíž prototyp T466.0001 (ex T466.001) byl postaven v roce 1971. Tato řada vznikla konstrukční úpravou zmiňovaného dieselhydromechanického prototypu T465.001 na provedení s elektrickým přenosem výkonu při limitu hmotnosti 16 t na nápravu. Přestože se lokomotivy T466.0 vyráběly na Slovensku, na jejich projektové přípravě se významnou měrou podílel pražský závod ČKD-Trakce. Svědčí o tom i řada použitých osvědčených prvků elektrické výzbroje stejnosměrného přenosu výkonu DC/DC, odvozených z prototypů T475.15 vyrobených v ČKD roku 1970.
Díky rychlému a masívnímu rozvoji výkonové polovodičové techniky na přelomu 60. a 70. let však už v té době existovaly reálné možnosti konstrukce motorové lokomotivy na bázi smíšeného, tedy střídavě-stejnosměrného přenosu výkonu (sestava třífázový alternátor – polovodičový usměrňovač – stejnosměrný trakční motor) AC/DC, který oproti dosud používanému stejnosměrnému přenosu výkonu přinášel řadu výhod, z nichž dobové prameny uvádí například: 
- Odstranění problému proveditelnosti trakčního dynama (hranice proveditelnosti synchronního alternátoru i křemíkového usměrňovače už tehdy daleko převyšovaly hranice proveditelnosti naftového motoru), protože alternátor i synchronní budič nemají komutátor, předpokládala se u lokomotiv menší poruchovost a nižší náklady na údržbu. 
- Bylo možné realizovat elektrické vytápění vlaku, přičemž mohl jako zdroj proudu pro vytápění sloužit přímo trakční alternátor a nebylo tedy nutné lokomotivu vybavovat dalším zdrojem energie. 

- Zařízení elektrické výzbroje AC/DC přenosu výkonu zabírají menší prostor a mají nižší hmotnost - účinnost střídavé části přenosu je asi o 2-3% vyšší než u stejnosměrného, což mohlo přinášet úspory paliva.
 
V Evropě už byl způsob přenosu výkonu pomocí třífázového alternátoru, usměrňovače a stejnosměrných trakčních motorů vyzkoušen například u francouzských železnic (SNCF), a to na lokomotivách BB 67 291, CC 72 001 a 002 (nejdříve jen prototypově), a poté byl v několika různých variantách úspěšně zaveden na celých mnohakusových řadách BB 67 300, BB 67 400 a dalších.
V Československu se užitím polovodičové techniky i na hnacích kolejových vozidlech zabýval Elektrotechnický výzkumný ústav (EVÚ) Nová Dubnica, který postupně vznikal z podnikového výzkumu a vývoje Strojárských a metalurgických závodů (SMZ) Dubnica nad Váhom od roku 1965 a od roku 1967 pak jako součást VHJ Závody ťažkého strojárstva (ZŤS) se sídlem v Martině. Organizace po roce 1972 fungovala už jako samostatné výzkumně-vývojové centrum ZŤS.
EVÚ se už od svého založení zabýval vývojem elektrických pohonů pro válcovací tratě a obráběcí stroje, pro tankové věže a jiné zbrojní součásti, různých průmyslových automatizovaných systémů

a vývojem zařízení pro celé výrobní linky. Později se zde začaly vyvíjet také trakční výzbroje pro železniční elektrické motorové vozy SM487.0 (později SM488.0, dnes řada 560), neboť Vagónka Studénka tehdy náležela do VHJ ZŤS. 
V následujícím období rozšířil EVÚ svou výzkumně-vývojovou kapacitu i o vlastní výrobu součástí, bloků i celků některých z výše uvedených zařízení. Jedním z výzkumných úkolů EVÚ se na počátku 70. let stal také vývoj elektrické výzbroje pro středně výkonnou univerzální motorovou lokomotivu, která měla být schopna elektricky vytápět vlakové soupravy. Základem tohoto vývoje byl Ministerstvem dopravy čerstvě definovaný požadavek, že se do budoucna předpokládá používání výhradě jen elektrického vytápění vlakových souprav. Tomuto, vzhledem ke končícímu parnímu provozu zřejmému, požadavku ale předcházela řada odborných diskuzí a pokusů, prováděných tehdejším Výzkumným ústavem dopravním (VÚD). Z nich asi nejzajímavějšími byly ve dnech 27. a 28.2.1969 na trati Žilina – Nový Bohumín realizované zkušební jízdy elektricky vytápěné osobní soupravy tažené upravenou lokomotivou řady T679.0. Stejnosměrný proud k vytápění byl odebírán z trakčního dynama lokomotivy, jeho rozvod po soupravě se provedl jednopólovým systémem stejně, jako je tomu při vytápění vlaku z elektrické lokomotivy, tedy že zpětný proud byl veden zpět do trakčního generátoru kolejnicemi. Podrobnosti o zkoušce najdete v souboru přiloženém v levém sloupci této stránky, pro nás však je v tuto chvíli důležitá skutečnost, že přes funkčnost uvedeného zařízení prohlásil VÚD tento způsob elektrického vytápění vlaků v běžném provozu ČSD za nepoužitelný. Důvodem byl prostý fakt, že elektrické trakční generátory tehdy v tuzemsku vyráběných motorových lokomotiv měly maximální výstupní napětí jen 750 až 850 V, zatímco nejnižší UIC normované vytápěcí stejnosměrné napětí užívané u osobních vozů bylo 1000 V (navíc šlo v podstatě jen o kursovní vozy). Jako standardní ale mělo být na základě doporučení odborníků z VÚD pro vytápění vlaků z motorových lokomotiv používáno stejnosměrné jmenovité napětí 3000 V, a to i s ohledem na stávající vozový park a zabezpečovací zařízení ČSD.

 
Řešením tedy bylo buďto dovybavení nových motorových lokomotiv samostatným topným alternátorem s usměrňovačem či stejnosměrným generátorem s výstupním napětím 3000 V, poháněným přímo od hlavního naftového motoru či vlastním menším naftovým motorem, anebo řešení s využitím dostatečně dimenzovaného trakčního alternátoru, ze kterého by bylo možné v případě potřeby využít část produkované elektrické energie pro vytápění vlaků za použití zvyšovacího transformátoru a usměrňovače. 
První způsob řešení začala rozvíjet pražská ČKD na svém prototypu T476.0501 vyrobeném po delším vývoji roku 1972 (včetně první elektronické regulace přenosu výkonu DC/DC). Do budoucna však byla lokomotiva uvažována v provedení s přenosem výkonu AC/DC jako řada T477.0. 
Naopak slovenský koncern ZŤS se právě prostřednictvím EVÚ Nová Dubnica a lokomotivky TSM v Martině vydal druhou cestou vývoje, a to přenosem výkonu již AC/DC za využití polovodičových prvků s možností odběru části výkonu z trakčního alternátoru pro elektrické vytápění vlaků. Takto byla vyvíjena právě středně výkonná motorová lokomotiva T466.1001. Tato rozvojová aktivita slovenských podniků byla požadována Odborem lokomotivního hospodářství Federálního ministerstva dopravy ČSSR (FMD). Cílem bylo zavedení provozu elektrického topení osobních vlaků vedených motorovou lokomotivou na všech neelektrizovaných tratích po roce 1975. Z tohoto důvodu byl ze strany FMD uplatněn také kategorický požadavek na maximální nápravové zatížení u nové lokomotivy na 16 tun, a dále na konstrukci se střední vyvýšenou kabinou, což obojí prototyp T476.0501 z ČKD nesplňoval. Dalším požadavkem FMD bylo plné využívání primárního výkonu dieselového motoru pro trakci u osobních vlaků v době mimo topnou sezonu, resp. vždy pro vozbu nákladních vlaků.

 
Jako základ prototypu nové lokomotivy, pro kterou EVÚ vyvinul a dílem i vyrobil zcela novou elektrickou část, byla použita řada T466.0, jejíž výroba se v té době v Martině rozbíhala. Přestože konkrétní podklady o průběhu výroby zkušebního stroje T466.1001 se dosud nepodařilo nalézt, lze z dostupných podkladů, včetně fotografických, dobře odhadnout, že lokomotiva byla po mechanické stránce vyrobena zřejmě ve čtvrtém čtvrtletí roku 1973 v intervalu mezi stroji z celkem 25-ti kusové ověřovací série T466.0002 až 006 (viz ještě rám s ventilačními průduchy napravo vpředu) a mezi stroji T466.0007 až 026, výrobou z období leden 1974 až březen 1975 (viz již nedělený podkladový plech pozičních svítilen).

Technický popis

Celkové uspořádání a mechanická část prototypu T466.1001 z větší části odpovídaly lokomotivám řady T466.0 ověřovací série. Rychloběžný přeplňovaný komůrkový naftový motor SEMT-Pielstick 12 PA 4-185 však byl u prototypu T466.1001 nastaven na vyšší výkon 1214 kW (1650 koní). Od naftového motoru byl poháněn třífázový synchronní alternátor LBB 443/19-10 o jmenovitém sdruženém napětí 3x 600 V a proměnné frekvenci 50 až 125 Hz (odhad výkonu cca 1150 kVA). Ten sloužil jako zdroj proudu pro trakci, pomocné pohony a elektrické vytápění vlaku. Usměrnění proudu z alternátoru zajišťovaly dva trakční tyristorově polořízené usměrňovače z křemíkových diod (o jmenovitém usměrněném výkonu 648 kW), které napájely vždy jednu dvojici stejnosměrných trakčních motorů typu MT 5130-4 zapojených v rámci jednoho podvozku do série. Navzájem tedy byly dvojice trakčních motorů v každém podvozku vůči alternátoru zapojeny paralelně.
Regulace výkonu pro trakci se prováděla jak změnami otáčkových stupňů naftového motoru (přípustí paliva), tak změnami intenzity buzení trakčního alternátoru. Regulace zabezpečovala rozjezd lokomotivy s předem nastaveným rozjezdovým proudem, přičemž při dosažení zvoleného otáčkového stupně došlo k plnému využití výkonu naftového motoru, odpovídajícímu příslušnému stupni.
Buzení trakčních motorů bylo na svoji dobu nekonvenční: motory byly cize buzeny, přičemž ale v každém provozním stavu zůstával zachován jejich sériový charakter. Totiž trojfázový střídavý proud z alternátoru byl k trakčním usměrňovačům přiváděn přes proudový transformátor, který měl na sekundární straně zapojený usměrňovač buzení. Usměrněným proudem byla napájena budící vinutí trakčních motorů, přičemž proudový transformátor zabezpečoval, že budící proud byl vždy úměrný proudu kotevnímu. Toto uspořádání umožňovalo zavést plynulé a bezeztrátové zeslabování buzení trakčních motorů. Na sekundární straně proudového transformátoru byly zapojeny dvojice antiparalelně zapojených tyristorů, jejichž fázovou regulací se po určitou část půlperiody spojila sekundární vinutí proudového transformátoru nakrátko, čímž docházelo k zeslabení buzení trakčních motorů.
Polořízené usměrňovače nesloužily k regulaci trakčního proudu v běžném provozu, ale působily při zachycení rychlých dynamických jevů. Při skluzu dvojkolí vozidla totiž nebylo možné skluz rychle eliminovat odbuzením trakčního alternátoru vzhledem k jeho dlouhým časovým konstantám. Částečným uzavřením řízeného usměrňovače – regulací úhlu propustnosti tyristorů – se ale takto prakticky už v následující půlperiodě snížilo napětí trakčních motorů, čímž bylo možné skluz eliminovat už v době jeho vzniku. Stejně tak i při zkratu v trakčním obvodu se tento zkrat velmi rychle eliminoval, a to zablokováním tyristorů řízeného usměrňovače, takže proběhla pouze jedna půlperioda zkratového proudu. Z tohoto důvodu nebylo nutné usměrňovače kvůli poměrům při zkratu předimenzovávat a i při vyšších cenách tyristorů oproti diodám bylo toto řešení ekonomičtější. Lokomotiva zároveň nemusela být opatřena hlavním vypínačem. 
Elektrické vytápění vlaků bylo řešeno tak, že se napětí z trakčního alternátoru nejprve transformovalo ve zvyšovacím transformátoru a následně můstkovým křemíkovým usměrňovačem usměrňovalo do výstupního stejnosměrného napětí 3000 V. Pro vytápění vlaků bylo k dispozici nejvýše 331 kW z prvotního výkonu spalovacího motoru; protože se ale vytápění využívá pouze v zimním období, kdy je teplota chladícího vzduchu alternátoru nízká, nebylo třeba dimenzovat trakční alternátor na trvale vyšší výkon, odebíraný při činném elektrickém topení.

Přitom byla provozně možná také varianta, že v případě těžkého rozjezdu osobního vlaku mohlo být elektrické topení díky jeho tepelné setrvačnosti krátkodobě odpojeno, a pro rozjezd tak bylo možné využít plný výkon naftového motoru. Součinem účinností alternátoru, zvyšovacího transformátoru 850/3000 V a usměrňovače lze odhadnout vlastní elektrický topný výkon na cca 280 kW.
  
Kvůli rozdílné elektrické výzbroji se prototyp T466.1001 od lokomotiv T466.0 poněkud vzhledově odlišoval. Nejpatrnějším rozdílem je absence podvěšené nádrže na 2500 litrů vody (u řady T466.0 pro vytápěcí parní generátor PG 500) a nutných polospojek topné páry na čelech vozidla. Pod rámem lokomotivy tak byla zavěšena pouze bateriová skříň a dva vzduchojemy rozdílných objemů. Z důvodu vyššího (tepelného) výkonu naftového motoru měla T466.1001 delší boční žaluzie pro blok chlazení spalovacího motoru a oproti T466.0 tak měla v bočnicích dlouhé kapoty o jedna dvířka méně. Na bočních dvířkách zadní kapoty byly jinak upraveny ventilační průduchy a její celkem tři střešní víka pro ventilaci prostoru kapoty byla v jiném uspořádání. Zadní čelní dvířka měla jiný systém otevírání umožňující lepší přístup pod kapotu. Pochopitelným prvkem byly naopak kabelové spojky elektrického topení na pravé straně čel. 
Nátěr kapot včetně střech byl též odlišný od prvních T466.0, a to (zřejmě) višňově červený se žlutými bočními pruhy a čelními trojúhelníky, rám a pojezd byly černé, čelní pluhy s červeno-bílými pruhy do šípu.
 

Co se týče jednotlivých komponent elektrické výzbroje lokomotivy, veškeré bloky polovodičových měničů a usměrňovačů byly vyrobeny přímo v EVÚ Nová Dubnica. Bratislavské elektrotechnické závody (BEZ Bratislava) pro stroj T466.1001 vyvinuly a vyrobily zmíněný trakční desetipólový synchronní alternátor LBB 443/19-10. Trakční motory typu MT 5130-4 byly vyrobeny v MEZ Vsetín, jednalo se o klasické čtyřpólové tlapové trakční motory modifikované z typu TE 004 ČKD Trakce (uplatněného např. v pozdějších sériích lokomotiv ČME2, resp. T458.1). Modifikace se týkala úprav na napájení zvlněným usměrněným proudem o proměnlivé frekvenci zvlnění a na vyšší proudová zatížení (max. 1050 A) při max. napětí 575 V na svorkách motoru. Brzdový odporník EDB typu R1V o jmenovitém výkonu 1000 kW a maximálním 1280 kW pocházel ze závodu MEZ Postřelmov.
Vzhledem k tomu, že se dosud nepodařilo nalézt dokumentaci, podle které by bylo možné určit přesné rozmístění jednotlivých agregátů pod kapotami lokomotivy, můžeme se s ohledem na příbuznost se stroji T466.0 a rovnoměrné rozložení hmotností zařízení pouze domnívat, že lokomotiva byla od čela předního (dlouhého) představku k zadnímu uspořádána takto: 
V předním představku se nacházel nejprve kompresor s hospodářstvím tlakového vzduchu, následně skupina chlazení se dvěma axiálními ventilátory, radiální ventilátor chlazení trakčních motorů předního podvozku, dieselový motor, trakční alternátor s budičem a nabíjecí dynamo (resp. dynamostartér). Pod kabinou byl radiální ventilátor chlazení trakčních motorů zadního podvozku, v zadním představku pak následoval elektrický rozvaděč, odporník EDB, transformátor a usměrňovač elektrického topení a dva trakční polořízené usměrňovače. Tato elektrická zařízení (s výjimkou rozvaděče) byla nuceně chlazena ventilátorem (možná společně s trakčními motory?), odporník EDB měl instalován vlastní ventilátor; výdechy ohřátého vzduchu byly zajištěny (zřejmě) mezerou v odsazení střešních vík s aretačními šrouby.

Zkoušky a provoz

Lokomotiva T466.1001 byla po vyrobení zkoušena od konce roku 1973 po celý rok 1974 na Slovensku. Zda, resp. kdy a kde, vykonala TBZ, se prozatím nepodařilo zjistit. 
Jízdní zkoušky se zátěží se konaly na náročné trati Martin – Horná Štubňa, kde na značných stoupáních lokomotiva vykazovala dobré vlastnosti. Další zkoušky s vlakovými soupravami se konaly na hlavní trati Vrútky – Poprad (s ohledem na prospojkování kolejnic při elektrickém vytápění vlaků), a to jak s nákladní soupravou, tak s osobní a rychlíkovou. Jízdy s rychlíkovou soupravou byly zaměřené na zkoušky elektrického topení a byla při nich údajně prokázána správná součinnost trakčního výkonu a topného výkonu pro elektrické vytápění.
Státem plánované ukončení lokomotivní výroby v TSM však vedlo k tomu, že se ZŤS a FMD v únoru roku 1975 obrátily na ČKD s žádostí o odkoupení prototypu T466.1001 včetně dokumentace. Bylo požadováno urychlené dokončení vývoje a zahájení výroby řady T466.1 v ČKD s tím, že motory Pielstick budou i nadále dodávány z TSM, což ale bylo ze strany ČKD kategoricky odmítnuto. 
Připomeňme, že tehdy ČKD již dva roky provozně zkoušela svůj prototyp T476.0501 obdobných parametrů.
Proto bylo ústředními orgány ČSSR nakonec uloženo

ZŤS, aby byla v TSM zahájena skutečná sériová produkce řady T466.0 (od inventárního čísla 027) v provedení bez EDB, která probíhala až do roku 1979. Dílčí náhradu, avšak bez jakékoli možnosti vytápění osobních souprav, pak představovala od listopadu roku 1977 produkce řady T466.2 (dnes 742) z pražské ČKD. 

 
Samotný prototyp T466.1001 pak byl po zbytek 70. let používán pro posun přímo v areálu ZŤS Dubnica nad Váhom a pro obsluhu připojovací vlečky do zdejší železniční stanice. Zde později přebírala společnou zátěž i pro areál ZVS Dubnica nad Váhom náhradou za tamní T435.0540. Při běžném provozu na této vlečce s nepříznivými oblouky ve stoupání pro překonání nadjezdu hlavní trati Trenčín – Púchov se lokomotiva plně osvědčovala. Její provoz ale předčasně ukončil požár, po kterém byla nahrazena v červnu 1980 do ZŤS nově dodaným strojem T448.0684; dalšími novými stroji ve vlečkovém areálu pak byly T448.0747 pro ZVS v květnu 1982 a T448.0779 pro ZŤS v prosinci 1983. Prakticky celá 80. léta poté poškozená lokomotiva prostála odstavena na vlečce ZŤS pospolu s jiným prototypem řady T335.0, kde byla ještě počátkem 90. let fotograficky zdokumentována. Datum a místo likvidace stroje však není autorům známo.

Závěr

S odstupem času a bez archivních dokumentů dnes nelze dostatečně objektivně posoudit skutečné provozní možnosti této řady. Lze ale konstatovat, že se stala obětí disproporcí a nesouladů tehdejšího státního plánování v ČSSR jak z pohledů potřeb ČSD, tak vlastního zajištění sériové výroby. Zásadním problémem též bylo do budoucna kapacitní zajištění dodávek dieselových motorů řady PA 4 pro tuzemská kolejová vozidla. Právě z těchto důvodů byl v roce 1976 rozhodnutím FMD zastaven také vývoj nové posunovací lokomotivy řady T456.0 s šestiválcovým motorem do V typu 6 PA 4-185 o výkonu 600 kW, který probíhal v ČKD. Obdobně osud plánované řady motorových vozů M474.0 (později M475.0, dnes 860) s těmito motory v ležatém provedení 6 PA 4 -185H je dobře znám.

Z hlediska dalšího vývoje se u nás už koncem 70. let očekávalo, že v dohledné budoucnosti dojde k vývoji takového dieselelektrického vozidla, které bude mít trakční motory na střídavý proud a lokomotiva tak nebude muset obsahovat žádné pohyblivé přívody elektrického proudu - ani kroužky u střídavých elektrických strojů, ani komutátory s lamelami stejnosměrných strojů. 
Dnes už víme, že k první realizaci dieselelektrického vozidla s přenosem AC/AC u nás došlo až v roce 1998 v podobě lokomotivy 709.601 (ex T239.2) z produkce pražské ČKD. 
Pro úplnost dodejme, že u domácích elektrických lokomotiv se asynchronní trakční motory objevily poprvé v roce 1987 na prototypu 85E0 plzeňské lokomotivky Škoda, označeném řadou 169.

Zdroje informací a poznámky k sekci

- na přípravě textu se významnou měrou podíleli Ing. Martin Hejl a Ing. Jiří Adamovský
- kniha Fenomén ČME 3 (L. Novák)
- Elektrotechnický obzor 5/1974 – Striedavý dieselektr. prenos výkonu trakčných vozidiel (Vl. Ráček)
- Motorová vozba na tratích ČSD, díl II. (ČVTS Dopravy a spojů, Havířov, 1971)
- sborník ze IV. Vědecké konference, Stroje a mechanizácia (VŠD Žilina, 1973)
- sborník Motorové lokomotivy IV (ČSVTS-FMD ČSSR, Dům techniky Ostrava, 1978)

- osobní poznámky autora stránek