Řada A219.0

ČKD Praha  1992

Vývoj

Rakouské železnice ÖBB jsou už několik desetiletí známé svou cílevědomou a zcela programovou snahou o udržování si dobré pověsti v očích veřejnosti. Každá drobnost, která by se cestujícím (i těm potencionálním) či lidem, kteří se železnicí přichází do styku, mohla nelíbit se zde ihned řeší. Jedním z problémů, na které se zaměřovala pozornost vůdčích představitelů ÖBB na přelomu 80. a 90. let minulého století, byla též hlučnost a exhalace vznikající při posunu na nádražích – a to především ve Vídni, kde nádraží často těsně sousedí s městskou zástavbou, ale i mimo ni.
Když se po listopadu 1989 otevřely hranice s Československem a zejména v následujících letech, kdy začaly do Rakouska zajíždět lokomotivy Československé provenience (hlavně bratislavské stroje řady 754 do Vídně), začali si zástupci ÖBB všímat do té doby téměř neznámých lokomotiv z produkce ČKD. Tou dobou se také dověděli o právě se rozbíhajícím výrobním programu pražské lokomotivky – moderních malých dvounápravových posunovacích motorových lokomotivách.

A tak ÖBB zařadily mezi možné dodavatele nových posunovacích lokomotiv také podnik ČKD. Došlo k několika společným jednáním, na kterých se mimo jiné řešila možnost nasazení diesel-akumulátorových

či ryze akumulátorových lokomotiv na posunu ve Vídni a okolí.

Ačkoliv továrna ČKD do té doby akumulátorové lokomotivy nevyráběla (kromě dvou strojů E407.0 v letech 1926 až 1928 a prototypu hybridní lokomotivy TA436.0501 v roce 1986), vzhledem k mnoha zkušenostem s výrobou a aplikací polovodičových prvků v trakčních pohonech především u tramvají, nebyl prakticky žádný problém použít tyto technologie i pro lokomotivu. Tento fakt hrál hlavní roli v rozhodnutí, že ČKD zkušebně vyrobí prototyp ryze akumulátorové lokomotivy.
 

Nejprve tedy byla na jaře roku 1992 provedena na několika pracovištích posunovacích lokomotiv ve Vídni a okolí podrobná měření energetické náročnosti jednotlivých výkonů, a to s tehdy novou lokomotivou T238.0001. Na základě těchto měření byly stanoveny základní energetické a výkonové požadavky na akumulátorovou lokomotivu a práce na její konstrukci mohly začít.
V zájmu urychlení výroby funkčního modelu nebyl prototyp stavěn kompletně nový, ale byly pro něho použity již vyrobené celky (hlavní rám, pojezd, kabina, kapoty, atd.) určené pro stavbu sériové lokomotivy T238.0049. 

Technický popis

Lokomotiva A219.0001 po mechanické stránce plně odpovídá řadě T238.0 (dnes 704), jen zadní kapota je kvůli umístění baterií mírně rozšířena a na střechu kabiny byl nainstalován přídavný brzdový odporník.
Jde tedy o dvounápravovou kapotovou lokomotivu s věžovou kabinou a dvěma přilehlými kapotami.

 
Přední (krátká) kapota vozidla v sobě ukrývá elektricky poháněný dvoustupňový pístový kompresor 3 DSK 75, blok vzduchotechniky a pomocnou akumulátorovou baterii VARTA 24V–3 PzS 165 o kapacitě 150 Ah.
Prostor pod zadní (delší) kapotou lokomotivy je z velké části vyplněn trakční baterií VARTA 8x80V–3 PzS 300, která sestává z osmi článků, z nichž je každý uložen ve vlastní vaně, zabraňující případnému úniku elektrolytu. Bezúdržbová trakční akumulátorová baterie je olověná s trubičkovými elektrodami a zařízením Aquamatic, zajišťujícím automatické centrální doplňování vody přes jedinou přípojku k vnějšímu zdroji destilované vody. Jmenovité napětí baterie je 640 V, jmenovitá kapacita 300 Ah a při poměrně nízké hmotnosti 7860 kg disponuje vcelku vysokou hodnotou měrné energie – 24,4 kWh/t. Baterie byla speciálně pro tuto lokomotivu vyrobena v Rakousku; proti standardně vyráběným typům má dvojnásobnou výšku článků.

V čele zadní kapoty se nachází vysokonapěťový rozvaděč. 
Pro usnadnění přístupu ke kapotám a dveřím zpřístupňujícím jejich obsah jsou po obou stranách představků zřízeny ochozy, na které na čelních koncích rámu navazují zapuštěné schůdky s madly a bezpečné stupačky pro posunovače.
Kabina lokomotivy je z obou stran zvenčí přístupná dveřmi umístěnými na zadním konci obou bočnic. Uvnitř kabiny je na přední straně umístěn centrální řídící pult, který je současně nízkonapěťovým rozvaděčem. V jeho horní části jsou umístěny kontrolní a signalizační přístroje, v dolní části pultu pak má strojvedoucí plně na dosah veškeré ovladače vozidla, z nichž ten nejdůležitější – řídící páka – je k dispozici na obou stranách pultu. Na zadní stěně kabiny je pod čelními okny umístěn stojan ruční brzdy s vratidlem a elektrický kalorifer pro vytápění kabiny.
Hlavní rám vozidla je otevřený; svařen je ze dvou podélníků, jednoho středního příčníku a dvou mohutných čelníků, které nesou tažný hák se šroubovkou a nárazníky. Z důvodu zachování polohy těžiště lokomotivy při náhradě spalovacího motoru, pro který byl hlavní rám konstruován, podstatně těžší akumulátorovou baterií musely být na přední čelník navařeny 60 mm tlusté plechy o celkové hmotnosti přibližně 2 tun.
Ve střední části hlavního rámu jsou pod plošinami zavěšené skříně se statickým měničem 2 UK SBR pro napájení palubní sítě a rychlovypínačem SL 11. Pod zadním koncem rámu je za čelníkem zavěšena skříň s GTO pulsním měničem trakčního pohonu, na opačném konci rámu je hlavní vzduchojem o objemu 400 litrů (za předním čelníkem). 

Obě nápravy lokomotivy jsou hnací, jejich vedení je zajištěno kyvnými rameny vypruženými vinutými ocelovými pružinami s paralelně zařazenými kapalinovými tlumiči. Každou nápravu lokomotivy pohání jeden tlapový trakční motor typu TE 015 C přes jednoduchý ozubený převod s poměrem 78:15. Oba trakční motory jsou zapojeny do série a přes pulsní měnič připojeny k trakční baterii.

Veškerá pomocná zařízení na lokomotivě jsou elektrická (jak jinak), jde o automaticky řízený kompresor, kalorifer pro vytápění kabiny obsluhy a napáječ palubní sítě (statický měnič), který z trakční baterie mj. trvale dobíjí pomocnou baterii. Součástí elektrické výzbroje vozidla je i statický nabíječ trakční baterie s kabelem, pomocí kterých lze baterii lokomotivy kdekoliv za klidu dobíjet z veřejné sítě 3x 400 V / 50 Hz (v závislosti na dimenzování zásuvky lze omezit nabíjecí proud na 32 nebo 63 A). Také proces nabíjení je řízen trakčním pulsním měničem a probíhá plně automatizovaně.
Lokomotiva je vybavena samočinnou tlakovou brzdou soustavy DAKO DK-GP, přímočinnou brzdou a elektrodynamickou rekuperační brzdou. Přímočinná i samočinná brzda je ovládána elektrickými brzdiči. Všechna kola lokomotivy jsou brzděna oboustranně, a to brzdovými zdržemi s dvojitými vozovými litinovými špalíky typu 04. Ruční vřetenová brzda pro zajištění stojícího vozidla působí taktéž na obě dvojkolí.

Řízení lokomotivy je plně automatizované a zajišťuje ho mikroprocesorový řídící systém. Tažná či brzdná síla je volena jedinou řídící pákou kontroléru, který má osm stupňů pro režim jízdy a osm pro brzdění. Když je v režimu jízdy kontrolérem zadáván rozjezdový proud, zvyšuje pulsní měnič plynule napětí trakčních motorů až do fáze přímého spojení trakčních motorů s trakční baterií. V oblasti vyšších rychlostí pak měnič zajišťuje i postupné odbuzování trakčních motorů. Digitální systém regulace trakčního pohonu se sám snaží toky elektrické energie lokomotivou maximálně zhospodárnit a šetřit tak energii. Totéž co pro jízdu tedy platí i pro brždění lokomotivy (a připojené zátěže), kdy pulsní měnič na základě pokynů od kontroléru reguluje hodnotu budícího proudu trakčních motorů (při brždění fungujících jako generátory) tak, aby bylo možné bržděním získanou energii z co největší části rekuperovat zpět do trakční baterie. Pouze v případě, že brzdný proud přesáhne nabíjecí schopnost baterie, je přebytečná energie mařena v pulsně řízeném brzdovém odporníku na střeše lokomotivy. Až těsně před zastavením vozidla (zhruba při rychlosti 2 km/h) je účinek elektrodynamické brzdy automaticky vystřídán dvoustupňovou pneumatickou brzdou.
Při nové a plně nabité baterii by měla být samotná lokomotiva schopna dojezdu cca 200 km po rovině, resp. výkonu odpovídajícímu přibližně 80 kg nafty alternativní dieselové lokomotivy (v tomto případě řady 704). Spotřeba brzdových zdrží však díky účinné elektrodynamické brzdě klesá prakticky na nulu. 

Zkoušky a provoz

Přestavba lokomotivy A219.0001 byla provedena v průběhu roku 1992 a v únoru 1993 se poprvé rozjela vlastní silou. Následovalo krátké ověření stroje na ŽZO u Cerhenic, po kterém byl v červnu 1993 vystaven na veletrhu AUTOTEC´93 v Brně.

Už dne 28.8.1993 byl prototyp předán k provoznímu ověření u ČSD, a to na první posunovací záloze v Táboře, kde nahradil turnusově zde sloužící stroj řady 742 a tuto službu k překvapení všech zúčastněných bez problémů zvládl. Proti původnímu očekávaní ani nebylo nutné jakkoli měnit harmonogram práce posunovací zálohy kvůli dobíjení trakční baterie – to se stíhalo v přirozených provozních přestávkách. Také po stránce výkonnostní akumulátorová lokomotiva plně svou službu zvládla, navíc pracovala proti řadě 742 bez hluku a emise spalin. 
V první polovině listopadu 1993 byl prototyp přesunut ke zkouškám do Rakouska, kde při provozním ověření na vídeňských nádražích nahradil dieselové stroje řad 2062 a 2067 ÖBB. V následujícím měsíci byla A219.0001 zkoušena též v Německu, kde na různých stanovištích v okolí Mnichova bez problémů zastoupila lokomotivy řad 332 a 365 DB.
Na začátku roku 1994 stroj vyrazil na „spanilou jízdu“ po mnoha nádražích v síti tehdejších ČD, kde byl ověřován přinejmenším se stejným úspěchem jako v Táboře, Rakousku či Německu. Na staničních posunech a obsluhách přilehlých vleček byl ke spatření v Praze, České Lípě, Děčíně, Teplicích, Mostě, Karlových Varech, Chebu, Mariánských Lázních, Plzni, Brně, Jihlavě, Pardubicích, Trutnově, Hradci Králové, Přerově, Olomouci, Valašském Meziříčí, Ostravě a Bohumíně. Kromě toho byl prototyp A219.0001 zkoušen také v dopravě osobních vlaků na trati Moravské Budějovice – Jemnice a ve vlečkovém provozu v areálech Nové Huti a OKD na Ostravsku. Přestože byl zkušební provoz lokomotivy A219.0001 bezesporu úspěšný, je velkou ironií osudu, že si ani ÖBB, které vznik tohoto vozidla iniciovaly, ani ČD a dokonce ani vlečkaři u nás či v zahraničí nikdy žádnou akumulátorovou lokomotivu neobjednaly a ani samotný prototyp se výrobnímu závodu nepodařilo prodat.
Stroj A219.0001 tedy po ukončení zkušebního provozu zůstal v mateřském závodě ČKD v Praze-Libni, kde sloužil k občasnému posunu v halách staré lokomotivky. Zde jej také zastihly peripetie konkurzu ČKD, v rámci kterého byl úředně zabaven a následně odstaven z provozu (navíc už v lokomotivce stejně nebylo co vozit).
Ke dni 1.2.2002 se A219.0001 (stejně jako neméně významná TA436.0501) stala součástí majetku společnosti SIEMENS - Společnost kolejových vozidel (SKV, s. r. o.), která ji jako soubor aktiv odkoupila od správce konkurzní podstaty společnosti ČKD Dopravní systémy.
Po dolití cca 200 litrů vody do baterie a řádném nabití byl prototyp opět zprovozněn, avšak jeho dalšímu provozování bránily legislativní důvody. Řada A219.0 totiž není Drážním úřadem v ČR typově schválena a náklady na případné typové zkoušky by převýšily jeho zůstatkovou hodnotu.
Proto byl stroj A219.0001 v roce 2002 za cenu blížící se ceně šrotu prodán slovenské firmě AM-Tuning Topol'čany a dne 18.5. se z areálu bývalého závodu ČKD Dopravní systémy v Praze-Zličíně vydal spolu s dalšími lokomotivami na dlouhou cestu na Slovensko. Tam však stroj dlouho nezůstal, a po renovaci původní trakční baterie byl přesunut do Maďarska k firmě Mavex Rekord Kft. Budapest, kde měl po dokončení schvalovacího procesu sloužit na vnitropodnikovém posunu v továrně RÁBA Györ společně s dalšími původně československými lokomotivami. Majitel závodu se však v roce 2006 zachoval macešsky k vlastní vlečce – odmítl zaplatit opravu přejezdu vlečky a silnice, která ji protínala, a tak byla při opravě silnice vlečka i s lokomotivami odříznuta od zbytku maďarské kolejové sítě. Odvoz prototypu A219.0001 zpět na Slovensko byl na konci roku 2007 realizován pomocí tahače po silnici.

Na více než dva další roky se působištěm stroje stala vlečka papíren Smurfit Kappa ve Štúrovu, kde také před nasazením do provozu proběhla v prosinci 2007 rozsáhlá prohlídka lokomotivy spojená s repasí trakční baterie (dosazení nových článků FAAM), která proběhla za spolupráce s firmou Alkal. Snahou vlastníka vozidla bylo též jeho plné schválení pro provoz na Slovensku, avšak dříve, než se zdlouhavý proces podařilo dokončit, ukončila papírna v roce 2010 svůj provoz.  

Už koncem roku 2009 se tedy prototyp A219.0001 opět vrátil do Česka a několik měsíců byl deponován v dílnách firmy Lokomont na brněnském dolním nádraží. V průběhu této doby se naplno rozběhl náročný proces jeho schválení pro provoz v ČR, který byl završen dne 5.10.2010 vydáním rozhodnutí Drážního úřadu ČR, kterým byl oficiálně zahájen zkušební provoz vozidla s platností do 1.10.2013. Vlastní schvalovací proces byl postaven na podstatě příbuznosti stroje A219.0001 s už schválenou řadou 704.5, a tedy vlastník lokomotivy musel doložit "pouze" doklady ke změně schváleného typu. I tak to ale znamenalo náročné dohledání výrobní dokumentace z již neexistujícího archívu výrobce a vypracování zcela nových Technických podmínek. 
Dne 9.11.2010 vydal Drážní úřad lokomotivě její první Průkaz způsobilosti, a zároveň jí bylo přiděleno i nové označení, poněkud paradoxně řadící vozidlo mezi stroje motorové trakce – 90 54 3 704 201-3. 
V únoru 2011 byla 704 201-3 po menší opravě v brněnském Lokomontu přepravena do Prahy, přesněji do bývalého areálu ČKD na Zličíně, kde na ní byly v dílně firmy František Vejsada dokončeny přípravy pro vlastní zkušební provoz. Ten lokomotiva započala v březnu 2011 v areálu dílen DYKO Kolín, tehdy už patřících operátorovi kombinované dopravy METRANS.

Na vlečce dílen sloužila 704 201-3 po boku domácího stroje 702 001-9 až do konce jejího zkušebního provozu, avšak vzhledem k poměrně slabému provozu na vlečce nebyl o její další setrvání v dílnách zájem. 

Od října 2013 tak byla 704 201-3 k vidění v České Třebové v areálu dílen CZ LOKO, většinou ale také bez výraznějšího provozního využití. 

V průběhu této doby vznikl nápad vyzkoušet lokomotivu ve službě na Zkušebním centru (ZC) VUZ v Cerhenicích, kde ve stejné době přibyla dvojice nových hal pro přípravy a realizace zkoušek, ve kterých byl problém s používáním zdejší motorové lokomotivy řady 740, jejíž exhalace často spouštěly požární hlásiče, o hluku a nepříjemných vibracích ani nemluvě.
Akumulátorová lokomotiva na ZC dorazila 4.2.2015 a brzy se ukázalo, že hlavně na zmíněném posunu v halách dokáže stroj řady 740 s výhodou nahradit. Nicméně příjemně překvapila svými vlastnostmi i v běžné posunovací službě na zkušebním centru. Jako problematický se ale ukázal stav trakční baterie lokomotivy, která se několikrát vybila výrazně dříve, než predikoval indikátor na vozidle a dispečink ZC pak musel řešit operativní stažení akumulátorové lokomotivy z provozu a její náhradu jiným vozidlem, kterým obvykle v provozních špičkách nemohlo být nic jiného, než mohutný motorový „Kyklop“ T499.0002 (pokud ale byl na ZC strojvedoucí se seznáním na tuto lokomotivu, v opačném případě byl problém ještě větší). A tak přestože se A219.0001 v provozu na ZC z globálního pohledu osvědčila, riziko případného selhání v provozních špičkách, kdy je na rozhraních zákaznických směn na okruzích, v halách a stanovištích pro stacionární zkoušky nutné co nejrychleji přeposunovat velké množství vozidel, nakonec vedlo vedení VUZ k rozhodnutí, že akumulátorová lokomotiva bude vrácena a pro posun na ZC bude zakoupena nová motorová lokomotiva, kterou se o rok později stal prototyp 794 001-8.
Po návratu akumulátorové lokomotivy z Cerhenic zpět do CZ LOKO na přelomu let 2015 a 2016 byla tato nejprve krátce využívána pro posun v sídle společnosti v České Třebové, od roku 2017 pak je běžně k vidění na posunu v jihlavském závodě CZ LOKO.

Máme-li shrnout zkušenosti z provozu lokomotivy A219.0001 u všech jejích provozovatelů, je jednoznačné, že výrobcem zvolená koncepce vozidla byla správná. Ostatně výrobní závod ČKD měl v době vývoje akumulátorové lokomotivy s aplikací jejích základních prvků řadu zkušeností. Prakticky ověřená mechanická část byla kompletně převzata z řady T238.0, v elektrické části pak šlo především o dobře zvládnutou techniku pulsních měničů, které ČKD v několika variantách používalo na mnoha typech vlastních tramvají. Právě díky pulsním měničům bylo možné zajistit akumulátorové lokomotivě bezztrátové rozjezdy a účinné rekuperační brždění, což výrazně zvyšuje užitnou hodnotu vozidla.
Tyto klady se naplno projevily hned při prvním (již zmíněném) nasazení v Táboře v srpnu a říjnu 1993, kde byla při srovnání s řadou 742, kterou A219.0001 na první staniční záloze přechodně nahradila, na základě provedených měření vykalkulována denní úspora nákladů za energii a brzdové zdrže více než 2000,- Kč, což při tehdejších cenách nebyla vůbec zanedbatelná částka!
Dostupná literatura pamatuje též na některé významné úspěchy, kterých prototyp během svého krátkého působení v Táboře dosáhl: V jednom případě A219.0001 vytáhla do stanice nákladní vlak od Bechyně, se kterým ve stoupání od mostu přes Lužnici uvízla lokomotiva řady 113; v dalším případě šlo o to, že akumulátorová lokomotiva vytlačila na vlečku za táborským depem trojici ložených cisteren do stoupání 25 promile bez rozjezdu přes stanici, který jinak zdejší topírenská záloha v podobě řady 702 k tomuto výkonu nezbytně potřebovala. Neméně významný byl též fakt, že lokomotiva zvládla na jedno nabití vlastní převoz z Prahy do Tábora a totéž po zkouškách zpět.
Kromě prokazatelných ekonomických úspor byla při všech zkouškách akumulátorové lokomotivy kladně hodnocena její naprostá bezhlučnost, čistota provozu, pohotovost k službě a v neposlední řadě též velmi snadná obsluha, kterou si strojvedoucí osvojili již po několikaminutovém zaškolení.

Jednou z velkých výhod použitého systému řízení lokomotivy je jeho přesnost, tedy okamžitá odezva vozidla na pokyny, které mu strojvedoucí uděluje pomocí jediné řídící páky.
Akumulátorový pohon ale samozřejmě má i svá negativa, kterými jsou především omezený akční rádius vozidla na jedno nabití a právě nabíjení samotné, které s sebou pochopitelně nese jistou časovou náročnost.
Obecně lze říci, že přínos nasazení akumulátorové lokomotivy je tím větší, čím více se povaha jí přidělené služby blíží modelu, při kterém je nejefektivněji využíváno předností a jsou nejvíce zohledňována negativa akumulátorového pohonu s možností rekuperačního brždění. V praxi by tedy největší úspory přineslo nasazení takového vozidla na posun s velkým podílem tzv. rozvážecí práce, kdy lokomotiva posunovanou soupravu nejen rozjíždí, ale i brzdí (a přitom její rekuperace přeměňuje pohybovou energii soupravy na energii elektrickou, která se akumuluje zpět do trakční baterie) a při kterém jsou současně provozní přestávky dostatečně dlouhé pro plné nabití trakční baterie.
Takových nebo alespoň částečně takových výkonů by se nejen na národních železničních sítích, ale i na vlečkách u nás i v zahraničí našla jistě spousta.

A tak lze přinejmenším litovat toho, že akumulátorové lokomotivy jsou ještě dnes potencionálními provozovateli považovány za okrajovou záležitost a že nedoznaly většího rozšíření, přestože je prokázáno, že by svým provozovatelům přinesly nemalé finanční úspory, o snížení hluku a exhalací ani nemluvě.

Zdroje informací a poznámky k sekci

- Malý atlas lokomotiv 2005 (J. Bittner, J. Křenek, B. Skála, M. Šrámek)

- ŽM atlas vozidel - Motorové lokomotivy ČD, ZSSK, průmyslu (J. Pernička, P. Kadeřávek a kolektiv)

- prospekty výrobního závodu ČKD

- osobní poznámky pana Josefa Bosáčka

- osobní poznámky autora stránek