Řada S479.1
Škoda Plzeň, 1962
Řada S479.1Škoda Plzeň, 1962 |
|
| Okolnosti vzniku a vývoj | |
|
Dne 20. 12. 1956 vydal československý ministr dopravy rozkaz náčelníkovi Hlavní správy pro elektrizaci železnic, ve kterém mimo jiné
uložil projednat možnosti vývoje nových ignitronových lokomotiv pro jednofázový trakční systém 25 kV, 50 Hz. Následně československá vláda
svým usnesením č. 127/57 ze 30. 1. 1957 odsouhlasila záměr zavádění tohoto druhého trakčního systému na tratích ČSD,
z něhož také vyplýval úkol pro Ministerstvo těžkého strojírenství (MTS) zajistit potřebný vývoj jednofázových lokomotiv. Důležitým
tehdejším aspektem byla možnost jízdy jednofázových lokomotiv nižšími rychlostmi po libovolnou dobu oproti stejnosměrným, což znamenalo výhodu
při trvalém dopravním přetížení elektrizovaných tratí. Plzeňská lokomotivka Škoda (tehdy však ZVIL) reagovala ponejprv s ohledem na hmotnost uvažovaných zařízení elektrické výzbroje návrhem šestinápravové dvoupodvozkové lokomotivy, vybavené ignitrony výrobou z ještě samostatného podniku ČKD Stalingrad. V témže roce začal řešit projekční ústav SÚDOP trolejové sestavy S 10 a S 20 pro daný trakční systém. Jeho zavedení bylo prosazováno především úsporami mědi (oproti stejnosměrné soustavě postačují menší průřezy vedení) a investičních nákladů (napájecí transformační stanice jsou ve větších rozestupech, trolejová sestava je lehčí). Jednofázové elektrické lokomotivy začaly plzeňské ZVIL ve spolupráci s ČKD Stalingrad vyvíjet v rámci plnění rezortního úkolu Rozvoj vědy a techniky (RVT), zadaného jim společně nadřízeným MTS. V prvé řadě mělo jít o ověřovací prototypy, na kterých by výrobci odzkoušeli nové konstrukční a elektrotechnické prvky. Po konferenci rezortu dopravy v únoru 1959 v Bratislavě ustavilo Ministerstvo dopravy (MD) pracovní komisi pro realizaci jednofázové elektrizace na ČSD. Komise sice zavedení druhé trakční soustavy příliš nedoporučovala, respektive na výrazný úkor tehdy naplánovaného rozsahu stejnosměrné sítě 3 kV, ale mj. určila základní parametry jednofázových nákladních lokomotiv ČSD: pojezd Bo´ Bo´, celková hmotnost nejvýše 88 tun, hodinová tažná síla 21,6 Mp, maximální rychlost 100 km/h, avšak ve verzi pro osobní dopravu až 140 km/h. Dále komise navrhla věnovat prioritu řešení trakčních usměrňovačů s polovodiči, konkrétně Si-diodami, coby progresivnějším prvkem než byly tehdy používané vodou chlazené ignitrony. První ignitronové lokomotivy na světě byly postaveny v USA na přelomu let 1951/52 pro dráhu Pennsylvania Railroad s trakční jednofázovou soustavou 11 kV, 25 Hz; první v běžném provozu byly z roku 1955 pro dráhu Virginian Railway shodné napájecí soustavy. První sovětské ignitronové lokomotivy řady N6O byly zhotoveny v období let 1954–1955. Ve využívání střídavé jednofázové soustavy průmyslového kmitočtu 50 Hz (s napětím 20 kV, později 25 kV) pro elektrizaci tratí tehdy byla v Evropě nejdále Francie. Pro urychlení dokončení vlastního vývoje jednofázových lokomotiv zde Sovětský svaz v roce 1959 nakoupil 50 ignitronových lokomotiv pozdější řady „F“. Vývojem a výrobou ignitronových usměrňovačů a trakčních transformátorů s odbočkovou regulací na primární vysokonapěťové straně se zabýval závod Elektrotechnika (ex Stalingrad) ČKD. Zde byl program ignitronových usměrňovačů zahájen v roce 1957. Jejich výroba byla fakticky ukončena požárem předmětných výrobních prostorů v roce 1964. Společný vývoj tuzemských ignitronových lokomotiv byl započat v roce 1958 a už v roce 1959 byla v Plzni zahájena výroba jejich mechanické části. Dlouhodobým testem na zvláštním zkušebním stavu se ale musela např. ověřit únavová odolnost gumových pouzder ojniček pro lemniskátové vedení ložiskových domků v podvozcích. První zkoušky vodou chlazeného ignitronu ohledně jeho otřesuvzdornosti při železničním provozu provedl závod ČKD Elektrotechnika na železniční trati Praha – Přerov v roce 1960. Usměrňovače pomocných obvodů a pohonů byly navrženy již z křemíkových diod. Z důvodu neexistence železniční trati s jednofázovým systémem 25 kV, 50 Hz s plnohodnotnou napájecí transformační stanicí a schopnou |
přenášet zpět rekuperovaný výkon, výrobce kvůli čerstvě sjednaným dodávkám ignitronových lokomotiv typu 42E pro
Bulharsko zrealizoval zhruba v první polovině roku 1961 v areálu lokomotivky pevný zkušební stav na rozvor pojezdu typu 42E,
shodným s 40E. Kola lokomotivy se zde v jízdním režimu odvalovala po profilových válcích imitujících tak jízdu po kolejnicích.
Válce byly spojeny mechanicky s generátory (dynamy), kdy jimi vyrobená elektrická energie byla mařena ve vodních odporech. Odpory bylo možno
nastavovat zatížení trakčních motorů a tím imitovat trakční zatížení. Možný byl ale také inverzní chod, kdy válce vlastními elektromotory zpětně
poháněly kola v podvozcích a tím i jejich trakční motory, které v generátorickém chodu vyráběly elektrickou energii
o stejnosměrném napětí. Ta pak byla přivedena do ignitronů lokomotivy sloužících jako řízené střídače a opětovně mařena ve vodních
odporech imitujících odběr výkonu z troleje jiným jednofázovým vozidlem. Tím se prakticky zkoušelo plnění bulharského požadavku na rekuperační
brzdění a jeho provozní regulaci, viz dále. Režimy zkušebního stavu byly ovládány z přilehlého velínu. K prakticky souběžné výrobě prototypu ignitronové E479.101 s prototypy diodových E479.0 bylo přistoupeno nejen pro splnění původního úkolu RVT v rámci rezortu MTS, ale zejména k prototypovému řešení v podstatě shodných lokomotiv typu 42E, které ZVIL měly dodávat do Bulharska jako řadu E41 BDŽ. Rozšíření zadání typu 40E bylo schváleno MTS včetně výrobního termínového upřednostnění. Rozdílem byly požadavky BDŽ na možnost rekuperačního brzdění, maximální rychlost 110 km/h a hmotnost 88 tun. Případ měl závažný politický rozměr: původně měl totiž dodávat čtyřnápravové jednofázové lokomotivy Sovětský svaz (podnik Mašinoimport Moskva) z novočerkasské továrny dle objednávky BDŽ z roku 1960. Ta ale vývoj nestíhala upřena pouze na dořešení domácí řady N6O (VL 60). Vybavení ignitrony byl požadavek BDŽ pro rekuperační brzdění s ohledem na sklonové poměry tamních tratí. Aby se zamezilo nutnosti dovozu lokomotiv z Francie či SRN, požádal Sovětský svaz o splnění této objednávky Československo. Proto byla uzavřena 8. 3. 1961 smlouva mezi PZO Strojexport Praha vs. Mašinoimport Moskva, jenž byl reexportérem pro Mašinoimport Sofia z důvodu původní objednávky včetně vzájemně odsouhlasených technických podmínek. Termín dodání prvních deseti lokomotiv měl být již na přelomu let 1961/62. Tím však nebyl umožněn náležitý prototypový vývoj včetně dlouhodobého odzkoušení. Důsledkem byly problémy v provozu řady E41 na tratích BDŽ včetně několika požárů. Od jara 1965 pak ZVIL prováděly jejich modernizace na provedení 42Em s diodovými trakčními usměrňovači typu ŘV11 a s výměnou silové hliníkové kabeláže za kabely měděné. Požáry zcela zničily dvě lokomotivy z druhé série. Nedostatek místa ve strojovně dost dobře neumožňoval pravidelné dotahování šroubových spojů kabelových ok hliníkových vodičů, ta se s narůstajícím přechodovým odporem nadměrně zahřívala a s netěsností olejových hadic od chlazení transformátorů byla příčina požárů evidentní. Prvních deset strojů E41 BDŽ z první série mělo v jedné z bočnic pod okny pět vík s prolisovanými žaluziemi kvůli lepšímu provětrávání zařízení ve strojovně (ve druhé bočnici vedle krajních oken a uprostřed mezi okny byla další montážní víka). Díky víkům se daly při pravidelné údržbě pohodlně kontrolovat a hlavně utahovat šroubové spoje svorek kabelů. Zjednodušení bočnice druhé série bylo údajně zlepšovacím návrhem z vedení ZVIL. Ignitronové měniče pracují v poměrně úzkém teplotním pásmu a tudíž vyžadují účinné vodní chlazení, které naopak v zimních podmínkách při dlouhodobém odstavení umožní opačně jejich předehřev. Zatavené nádoby ignitronů měly dvojitý plášť pro oběhovou chladicí vodu. Tím vším narůstala složitost zařízení strojovny a celková hmotnost vozidla. V červnu 1962 obdržely ZVIL služební vůz ex ČSD řady Da 7270, upravený v dílnách Praha-Bubny (např. rám zesílen pro vodorovné namáhání 200 t) na servisní (dílenský) vůz pro doprovod prototypů elektrickýchlokomotiv pod označením 520047 (tovární označení vozu pak bylo G 44). |
| Technický popis | |
Lokomotiva řady E479.1 (později S479.1) byla skříňová se dvěma koncovými kabinami obsluhy a strojovnou mezi nimi.
Mechanická část a uspořádáníŘešení skříně bylo z velké části odvozeno od stejnosměrných lokomotiv řady E469.1 pro ČSD či ČS3 pro SŽD. Skříň tedy byla ocelová, elektricky svařovaná a sestávala z hlavního rámu, dvou čelních kabin, dvou bočnic a střechy.Mechanická část byla navržena jednotně pro oba typy jednofázových lokomotiv, což v případě typu 40E znamenalo limit konstrukční hmotnosti 85 t. Nízká hmotnost stroje samozřejmě znamenala nemalé problémy, které vyvrcholily až osobní tragédií jednoho z konstruktérů mechanické části. Hlavní rám lokomotivy byl svařen ze dvou čelníků, dvou podélníků a vyztužen příčníky. Čelníky hlavního rámu nesly klasické tažné a narážecí ústrojí, ale už byly připraveny na zabudování automatického spřáhla SA-3. Oplášťování bočnic i střech bylo z ocelových plechů vyztužených profily. Výlisky pro čela kabin obsluhy včetně dílu střechy byly použity z počínající výroby série 31E1, tj. lokomotiv řady E669.1 pro ČSD. Kabiny mají dvě čelní okna a vstupy dveřmi pouze z levé strany. Střecha kabin s tubusem světlometu a komorami houkaček byla ze sklolaminátu. V obou bočnicích první z lokomotiv byla z výroby čtyři obdélníková okna, z nichž pravé bylo dělené s odklápěcí horní částí pro umožnění přirozené ventilace. Skříň druhé se lišila – viz vlastní popis stroje E479.102 níže. Spodek lokomotivy a pojezdZcela nově byly zkonstruovány podvozky o rozvoru 2 800 mm, kde konstrukce vedení ložiskových domků čepů náprav byla nově provedena pomocí kyvných ojničkových mechanizmů, jejichž čepy byly uloženy v gumových pouzdrech. Ojničky nahradily svislé čepy ložiskových domků, přičemž umožnovaly i velmi malý axiální pohyb nápravy.Přenos tažných sil z rámů podvozků na skříň lokomotivy zajišťovala šikmá táhla, dimenzovaná na vzpěr i tah a vůči rámu lokomotivy uložená přes pružiny, díky kterým lze po jejich pečlivém seřízení dosahovat mechanického optima. Lokomotiva byla na dvojici otočných dvounápravových podvozků uložena kluzně, vypružení bylo dvoustupňové: |
primární vypružení zajišťovaly
šroubové pružiny uložené na vahadlech pod ložiskovými domky a tlumené paralelně připojenými tlumiči, sekundární vypružení bylo provedeno
pomocí obrácených listových pružnic.
Elektrická částPřívod elektrické energie zajišťovaly dva sběrače z nové generace řady SLS (tj. střídavý lokomotivní sběrač) o pracovní šířce ližiny 1 150 mm. Ta byla obložena měděnými pásky s ohledem na smíšený provoz s parní trakcí, později v převažujícím elektrickém provozu měly být nahrazeny uhlíkovým obložením.Nově vyvinuté trakční motory na zvlněný stejnosměrný proud byly v rámech podvozků uloženy pevně a odpruženy. Byly to sériové stejnosměrné stroje pracující na maximálním napětí 750 V při proudu do 1 080 A, k izolaci vinutí v třídě H byl poprvé použit silikon. Točivý moment se z motorů na nápravy přenášel pomocí dutých hřídelů přes kloubové spojky Škoda a nápravové převodovky s převodovým poměrem 1 : 4,04. Srdcem lokomotivy byl (auto)transformátor umístěný uprostřed strojovny, zatímco trakční usměrňovače byly zhruba nad podvozky. Transformátor byl konstruován na maximální výkon 4 300 kVA, z toho 500 kVA pro napájení obvodu vlakového topení s možností volby napětí 3 kV nebo 2× 1,5 kV, 50 Hz. Sekundární vinutí byla dvě, přičemž každé napájelo vždy svůj trakční usměrňovač, jenž se sestával z kontejneru o šesti ignitronech. Každý kontejner příslušel jednomu podvozku a zajišťoval usměrněný zvlněný proud při maximálním napětí 750 V pro napájení paralelně řazených trakčních motorů Al 4446 iP. Pro napájení pomocných pohonů byl použit polovodičový usměrňovač (jako u typu 39E). ŘízeníČtyři trvale paralelně řazené trakční motory byly výkonově řízeny pomocí 32 jízdních stupňů, z nichž byly 3 stupně šuntovací.Brzdová výstrojBrzdový systém lokomotivy sestával ze samočinné tlakové brzdy DAKO-LR, přídavné a ruční brzdy. |
| Prototyp E479.101 (S479.101) | |
|
První prototyp, označený jako E479.101 (výrobní číslo Škoda 4355, tovární typové označení 40E), byl výrobně dokončen
k polovině roku 1961 a ihned „zajížděn“ na zmíněném pevném továrním zkušebním stavu. Zde takto plnil úlohu „quasiprototypu“ pro ověřovací
sérii 10 ks lokomotiv E42 BDŽ, zejména po elektrické stránce. Interní plán určoval termín ukončení prací na konec května 1962
(odklad způsobilo plnění exportní dodávky pro BDŽ). Stroj obdržel nátěr v kombinaci oranžové a krémové barvy. V září téhož roku byl poté vystavován PZO Strojexport Praha na Mezinárodním veletrhu v Brně. Lokomotiva byla tehdy jedním z konstruktérů výrobce pro deník Rudé Právo uvedena jako nejsilnější nákladní z dosud vyrobených elektrických lokomotiv Škoda a její hmotnost byla deklarována na hodnotě 84 tun. Zda mínil netto konstrukční hmotnost bez chladicí vody a písku nebo se jednalo o tiskovou chybu je otázkou. Prototyp E479.101 byl následně v souladu s účetními pravidly pro výrobky vzniklé v rámci státních úkolů RVT využíván jako zkušební vozidlo závodu Elektrické lokomotivy n. p. ZVIL. MDS totiž oba stroje řady E479.1, jím vůbec neobjednané, odmítalo od výrobce odkoupit. Byly údržbově složité a provozně náročné. Navíc se tehdy začaly projevovat hospodářské problémy třetí pětiletky a finanční plány ministerstev proto začaly být Státní plánovací komisí (SPK) kráceny. První prototyp toho v původním provedení na jediné trati ČSD se systémem 25 kV, 50 Hz nebo 3 kV (jako tažený v rámci zkoušek) mnoho nenajezdil; v létě 1963 byl odstaven na 9. koleji stanice Plzeň G. n., od roku 1964 pak na výrobnímu závodu pronajaté 6. koleji v žst. Nezvěstice. V roce 1966 ale začal závod ČKD Polovodiče vyrábět tyristory (100 A, 750 V) a prototyp E479.101 posloužil pro zkoušky jejich prvotní aplikace v trakčním obvodu. Závod Elektrické lokomotivy o. p. Škoda ve spolupráci se závodem ČKD Elektrotechnika po úplné demontáži ignitronů a jejich příslušenství vozidlo využil pro zhotovení defacto funkčního vzorku lokomotivy s bezkontaktní nízkonapěťovou fázovou tyristorovou regulací. Stroj měl jen jeden hnací podvozek (tedy pojezd Bo´ 2´). Přestavba na prototyp továrního značení 40Em byla dokončena k 11. 7. 1966. |
Při následné druhé modernizaci prototypu (tentokráte na tovární typ 40E1), prováděné v letech 1969 a 1970, byla zcela
přepracována elektrická část lokomotivy a její skříň opět na tzv. „otevřené provedení“. Byl vyměněn trakční transformátor, tlumivky
a změněna vzduchotechnika. Poháněné byly opět oba podvozky, tedy uspořádání pojezdu se změnilo na plnohodnotné Bo´ Bo´.
Pod čelníky byla namontována jednoduchá smetadla z prostorové konstrukce z ocelových profilů, vždy pro každou kolejnici zvlášť. Na střechu
byly dosazeny polopantografické sběrače proudu, když byl kladně jeden provozně vyzkoušen na lokomotivě S499.0107. Později také
na střechu byl dodatečně osazen nástavec odporníkové skříně. Nátěr skříně byl nyní v kombinaci návěstní modré a bílé. Původní
vysokonapěťový odbočkově řízený (auto)transformátor lokomotivy byl vyměněn za transformátor se třemi trakčními vinutími s konstantním převodem,
která se pak pomocí speciálně zapojeného tyristorového měniče z ČKD Elektrotechnika postupně plynule připojovala fázovým řízením
dílčích tyristorových stupňů. Problematika odbuzování, elektrického brzdění a reverzace byla řešena následovně: stávající sériové trakční motory
byly vyměněny za cize buzené s jmenovitým budícím proudem odpovídajícím jmenovitě proudu jednoho tyristoru (maximálně 180 A). Každý motor
tak měl reverzační, plně řízený tyristorový budící obvod. Zkušební jízdy pro nastavování řízení režimu tyristorů se konaly z Nezvěstic do
Plzně-Koterova a zpět. Lokomotiva, nyní označená jako S479.101, pak byla jako pronajatá zkoušena v běžném provozu u ČSD od 21. 2. 1973 do 26. 3. 1973, kdy se objevila závada na tyristorech. Po opravě ve výrobním závodě zkoušky od 7. 6. 1973 pokračovaly, lokomotiva jezdila v těžké nákladní dopravě mezi Plzní a sokolovskou hnědouhelnou pánví. V roce 1981 byla zkoušena Výzkumným ústavem železničním (VÚŽ) na zkušebním okruhu u Cerhenic. Se skončením zkoušek pak zůstal prototyp S479.101 na čas odstaven v žst. Nezvěstice, kde měla Škoda již zmíněné stanoviště pro zkoušky jednofázových elektrických lokomotiv a následně poté v areálu mateřského závodu. Zkušenosti získané touto přestavbou byly poté uplatněny u posunovacích lokomotiv S458.0. Likvidace prototypu S479.101 proběhla až v roce 1988 v Kovošrotu v Plzni. |
| Prototyp E479.102 (S479.1002) | |
|
Druhý prototyp řady E479.1 byl dokončen v průběhu roku 1962 pod výrobním číslem Škoda 4356. Jeho skříň byla jako zcela první
u jednofázových lokomotiv provedena ve smyslu požadavků VÚD z července roku 1961, přijatých ZVIL
v únoru 1962, v „otevřeném“ provedení: v bočnicích byl namísto oken obdélníkový podlouhlý otvor krytý rámem s jemným rastrem
svislých žaluzií pro sání vzduchu. Jednalo se o zkoušku pro zajištění většího objemu nasávané vzdušniny do strojovny a zjednodušení stavby
střechy. Celoplošný hráškově zelený nátěr výmluvně prokazoval pouze pracovní účely stavby lokomotivy. MD ji totiž odmítalo jako jím
neobjednanou odkoupit. Stroj zpočátku sloužil výrobci pro jízdy se servisním vozem G44 při zajíždění či pro odtah v poruše lokomotiv E41 (druhé
série) pro BDŽ na elektrizovaném úseku jednokolejné trati Plzeň-Koterov – Blovice, resp. Nezvěstice – Blovice. Cílem byl ohled na
minimální narušování pravidelného grafikonu ČSD. Denně úsekem projíždělo 66 párů vlaků vč. tří párů motorových rychlíků. Tento
způsob využití stroje E479.102 trval od března do června 1963, kdy byl pro poruchu odstaven v areálu výrobce. Od vyrobení najel celkem
cca 4 000 km. Výrobce z něj po odstavení postupně odebíral některé části jako pantografy, tlakovzdušný hlavní vypínač, bleskojistky aj.
Celá situace se změnila na jaře 1965, kdy byly kvůli závadám odstaveny obě diodové lokomotivy E479.0 a ČSD tak neměly žádnou provozní jednofázovou lokomotivu. Správa Jihozápadní dráhy, resp. nadřízená Správa 12 MD pod tlakem SBČS (Státní banky) nefunkční lokomotivu po delším |
vyjednávání odkoupila za cenu náhradních dílů a šrotu. Depo Plzeň muselo stroj zkompletovat
a provést nutné opravy či repase; pod čela rámu byly nově dosazeny ochranné pluhy shodné z výroby E41 BDŽ. Též byl opraven
nátěr s tím, že po nevalných zkušenostech s těsností soustavy olejového chlazení transformátorů byl rám natřen černě. Poté ku dni
3. 6. 1965 lokomotivu E479.102 po opravách a uvedení do provozního stavu LD Plzeň převzalo do svého inventárního
stavu. Při změně v označování jednofázových lokomotiv ČSD ke dni 1. 7. 1965 bylo označení administrativně změněno na
S479.1002, lokomotivě ale původní tabulky s označením E479.102 zůstaly. Na bočnicích byly bíle napatronovány
vlastnické značky ČSD a označení domovským depem. Ani tentokráte toho ale stroj mnoho nenajezdil – do konce prosince 1965, tj.
za 7 měsíců jen 33 580 km. Jeho spolehlivost byla velmi nízká, často se objevovaly poruchy především v pomocných pohonech
a řízení. Po roce 1964 už také bylo velmi problematické tovární udržování ignitronů ČKD. Lokomotiva dojezdila v plzeňském depu v květnu roku 1966 (působila zde tedy jen necelý rok), zrušena byla ke dni 5. 7. 1966. Její mechanická část se ale ještě vyhnula plamenům hořáků autogenu a v roce 1968 byla použita pro stavbu agregátově-odporníkového vozu OV1 pro brzdicí soupravu s lokomotivou S699.1001 (ex. prototyp ČS4-001) pro potřeby VÚD na ŽZO Cerhenice. V této soupravě se upravená skříň bývalého prototypu S479.102 dožila roku 1990, kdy byla celá brzdicí souprava zrušena a v první polovině roku 1992 sešrotována v berounském kovošrotu. |
| Zdroje informací a poznámky k sekci | |
|