Řada 184

ŠKODA Plzeň  1994-1999

Vývoj

Lokomotivní řadu s typovým označením ŠKODA 93E vyvíjela plzeňská lokomotivka na požadavek tehdejších ČSD od roku 1988.

Nové lokomotivy se pro ČSD, později ČD, měly vyrábět ve dvou variantách: 
- verze pro osobní vozbu - měla nést označení řadou 164 a mít maximální rychlost 155 km/h; 
- verze pro nákladní vlaky - měla mít označení 184 a maximální rychlost 120 km/h. 

Na základě požadavku ČSD byla řada 164/184 navrhována v maximální unifikaci především elektrické výzbroje s dnešní řadou 163, aby při opravách byly

jejich součásti vzájemně zaměnitelné. Stroje tak nebyly zprvu navrhovány s využitím pokrokových technologií, ale převzaly osvědčené technologie z řady 163. Důvodem vývoje nových lokomotiv byla především potřeba náhrady zastaralých lokomotiv řad 150, 181 a 182, přičemž počet nových strojů měl dosahovat cca 300 kusů. Po změně stanoviska ČD k již vyprojektovaným a částečně i rozpracovaným lokomotivám však byla výroba prototypů těchto našich prozatím nejvýkonnějších elektrických lokomotiv dokončena až v roce 1994, již ale s určením pro jiného zákazníka - Doly Nástup Tušimice (DNT), dnes Severočeské doly a.s. (SD).

Technický popis

Lokomotiva řady 184 je šestinápravová skříňová elektrická lokomotiva na stejnosměrný proud se dvěma koncovými kabinami obsluhy. 

Skříň lokomotivy je nedělená, v její pravé bočnici jsou umístěny žaluzie a filtry, v levé pak čtveřice obdélníkových oken. Vstup do kabin je možný vždy jen z levé strany. Tvar kabin je částečně odvozen z provedení u prototypu řady 169.

Lokomotivní skříň spočívá na trojici dvounápravových podvozků, z nichž dva krajní jsou otočné kolem středového čepu a prostřední je stranově posuvný (toto uspořádání si klade za cíl nižší opotřebení traťového svršku než mají lokomotivy s dvojicí třínápravových podvozků).

Provedení podvozků je, stejně jako většina dalších celků, podobné řadě 163. Primární i sekundární vypružení je provedeno šroubovými pružinami (tlumenými hydraulickými tlumiči), dvojkolí jsou vedena pomocí svislých čepů. V podvozcích jsou uloženy dva cize buzené stejnosměrné trakční motory typu 3 Al 4542 FiR; kroutící moment na nápravy přenáší kloubové spojky Škoda.

Vždy dva trakční motory v podvozku jsou zapojeny do série a každý podvozek je nezávisle napájen z jemu vlastní dvojice měničů. Jeden měnič zajišťuje pulsní stejnosměrný trakční kotevní proud 0 až 1100 A (100 / 300 / 100 Hz) a druhý měnič napájí přes přepínač směru jízdy budící vinutí této dvojice trakčních motorů pulsním proudem 0 až 110 A . V případě poruchy lze kteroukoli motorovou skupinu (podvozek) vyřadit z činnosti. 
 

Jak vyplývá z předchozího textu, lokomotivy řady 184 jsou vybaveny pulsní regulací rozjezdu a jízdy, trakční měniče jsou osazeny tyristory GTO. V ostatních aplikacích jsou použity tyristory jiných typů - například primární měnič (UNIPULS 93) využívá zapojení typu MORGAN se zpětnou diodou. Toto zapojení je tvořeno sériovým řetězcem pěti bloků se zpětně propustnými tyristory RCT,

komutačním reaktorem, komutačním kondenzátorem a  řetězcem pěti diodových bloků.

Pomocné pohony lokomotivy jsou napájeny z  pětice tranzistorových třífázových střídačů. Jde o  statický nabíječ lokomotivní baterie, tři ventilátory trakčních motorů a  šroubový kompresor. Veškerá točivá soustrojí napájená z  těchto střídačů jsou poháněna asynchronními elektromotory.

Lokomotiva je řízena mikroprocesorovým řídícím systémem firmy JOXIMA, který zahrnuje několik více či méně samostatně pracujících mikroprocesorových systémů v jedné vaně. Řídící systém zajišťuje jízdní a technickou diagnostiku, automatickou regulaci výkonu jednotlivých motorových skupin s protismykovou (pouze při EDB / NEDB - viz. dále) a protiskluzovou ochranou (při jízdě trakčním výkonem), automatické řízení primárního měniče a navazujících měničů pomocných pohonů a automatické nadřazené řízení reagující na povely strojvedoucího v závislosti na aktuálním stavu lokomotivy. Nadřazené řízení proto ovládá a přijímá signály od všech modulů ve vaně řídícího počítače, včetně tří modulů výstupních spínačů, a tří modulů pro příjem logických signálů. Zatímco moduly výstupních spínačů ovládají relé, stykače, elektropneumatické ventily či jiná zařízení, moduly logických vstupů kontrolují, v jakých polohách či stavech se daná zařízení nacházejí.

Brzdový systém vozidla sestává z ruční brzdy na obou stanovištích, na troleji nezávislé elektrodynamické brzdy (NEDB), která je použitelná při rychlostech vyšších než 30 km/h, elektrodynamické brzdy (EDB), která je funkční při rychlostech vyšších než 5 km/h, elektricky ovládané doplňkové brzdy, na kterou se vždy přejde při poklesu pod funkční rychlost z EDB/NEDB a která pracuje též jako brzda parkovací, elektricky ovládané pneumatické přímočinné brzdy a konečně samočinné brzdy ovládané elektricky brzdičem DAKO- BSE. 

184 501-5

První prototyp 93E0, již s upraveným trakčním převodem pro podmínky DNT (jmenovité otáčky trakčních motorů při rychlosti 50 km/h) s maximální rychlostí 95 km/h, byl výrobně dokončen na začátku roku 1994 a od 20.2.1994 byl zkoušen

na Železničním zkušebním okruhu (ŽZO) Cerhenice.

Na tratích DNT je lokomotiva 184 501-5 v provozu od roku 1996. V roce 2001 byla provedena rekonstrukce v rámci sjednocení řady na typ 93E1 po vzoru novějších lokomotiv 503 a 504. 

184 502-3

Druhý prototyp byl výrobně dokončen na počátku roku 1995, ale již v září roku 1994 byl vystavován na MSV v Brně (na tabulkách měl tehdy odlito označení 93E 002).

Tento stroj měl z výroby podvozky pro rychlost 155 km/h, čímž se vlastně stal naší nejrychlejší nákladní lokomotivou.
I se druhým strojem byla prováděna řada zkoušek na ŽZO Cehenice, kde lokomotiva při některých zkouškách dosahovala rychlostí kolem 200 km/h. Do provozu na tratích DNT byla nasazena společně s prvním prototypem roku 1996, už s upraveným převodem pro podmínky DNT. V roce 2001 byla i na druhém prototypu provedena rekonstrukce na sériové provedení typu 93E1.

Kvůli původním převodům a rychlostním zkouškám na okruhu byly na podvozcích stroje 184 502-3

z výroby nainstalovány tlumiče vrtivého pohybu. 

Po výměně převodovek za pomalejší byly demontovány i tyto tlumiče, neboť při nižších rychlostech je jejich účinek zanedbatelný. Montážní úchyty pro tlumiče však na lokomotivě zůstaly.
Z důvodu náročných traťových podmínek na trati mezi Prunéřovem a Tušimicemi, kde jsou značná stoupání a četné oblouky a kde lokomotivy vozí velmi velké zátěže často na samé hranici adheze, stálo za to vyzkoušet, zda se zpětným dosazením tlumičů zmírní prokluzy při vjíždění do oblouků tam, kde k nim nejčastěji dochází.
Po hlavní opravě v ČMŽO Přerov tedy byly v dílnách DNT tlumiče na lokomotivu opět dosazeny, a to do původních úchytů. 

Výsledky této zkoušky prozatím nejsou vyhodnoceny, ale dle slov strojvedoucích tlumiče pozitivní vliv na jízdní vlastnosti lokomotivy mají.

184 503-1 a 184 504-9

Na přelomu let 1998 a 1999 byly taktéž pro DNT vyrobeny další dvě lokomotivy typu 93E1 (čísel 503 a 504), které se ve svém provedení od obou prototypů částečně odlišovaly (sběrači, řídícím systémem, kompresory, nízkonapěťovou napájecí soustavou, jinými typy použitých kondenzátorů v měničích, rozdílným zapojením nízkonapěťových obvodů, použitím jiných konektorů a svorkovnic na některých funkčních celcích z čehož vyplývalo rozdílné číslování vývodů aj.). 
Na tento novější vylepšený typ 93E1 byly v průběhu roku 2001 upraveny i první dva stroje společně s dalšími změnami, které byly ze strany DNT nárokovány.
Hlavní odlišností typu 93E1 od 93E0 byl způsob napájení řídícího počítače, ochran a dalších obvodů lokomotivy. U typu 93E0 toto napájení zajišťovala dvojice centrálních napáječů s poměrně vysokou vlastní spotřebou se střídavým výstupním napětím 48V / 400Hz. Zatímco stroje 503 a 504 typu 93E1 již měly veškeré rozvody nízkého napětí napájené přímo z lokomotivní baterie 48V. 

Dovětek provozovatele

Mýtus a skutečnost – výpadek podvozku:

Lokomotivy řady 184 doposud nikdy nevykolejily, a tudíž je zatím nebylo nutno nakolejovat.

Proto bych rád uvedl na pravou míru některé fámy týkající se výpadků podvozků, které jsem zaslechl. 
Pojmem „výpadek podvozku“, který byl dosud kdykoli v souvislosti s lokomotivami řady 184 použit (například strojvedoucím), byl vždy míněn pouze jako elektrické zablokování trakčního měniče v důsledku zapůsobení nějaké jeho ochrany, přičemž ostatní motorové skupiny mohou zůstat v činnosti. 
Například dojde-li v průběhu jízdy výkonem k poruše napájení některého ze čtyř spouštěcích obvodů tyristorů GTO v některém z měničů, pak tento spouštěcí obvod nepošle zpětnou hlášku do řídícího počítače a dojde k zablokování celého trakčního měniče včetně buzení. A protože ostatní motorové skupiny jsou napájeny z vlastních měničů, zůstanou ty i nadále v činnosti a „výpadek“ některé motorové skupiny nemá na činnost ostatních žádný vliv. Lokomotiva pak pokračuje v jízdě o třetinu nižším

výkonem. V případě, že dojde k nějaké poruše v silové části měniče (například k proražení tyristoru GTO), nebo k elektrické závadě trakčních motorů, je možné tuto motorovou skupinu elektricky odpojit a bez omezení pokračovat v jízdě, neboť i dvě motorové skupiny disponují značným výkonem. Vzhledem k tomu, že i ostatní části lokomotivy nutné k provozu jsou relativně spolehlivé, nebo je možné jejich nouzové zapojení, je jen velmi málo typů poruch, kvůli kterým by lokomotiva nebyla schopná dojet do cíle. 

Budoucnost:

Další generací lokomotiv s upořádáním Bó Bó Bó by měly být lokomotivy vyvíjené v současné době pod typovým označením 94E. Tyto stroje by však již měly být vybaveny asynchronními trakčními motory napájenými z IGBT tranzistorových střídačů.
 

Za SD – Kolejová doprava, a.s.
Robert Škrlant

Zdroje informací a poznámky k sekci

- Malý atlas lokomotiv 2002 (J. Bittner, J. Křenek, B. Skála, M. Šrámek)

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

- ŽELEZNICE 3/1995 - Nové lokomotivy ŠKODA typu 93E s uspořádáním náprav Bo´ Bo´ Bo´ (V. Štajner, P. Kripner, J. Vejražka)

- osobní poznámky pana Roberta Škrlanta, kterému tímto náleží zvláštní poděkování za spolupráci !