Řada 114
Škoda Plzeň, 1996-2000
Řada 114Škoda Plzeň, 1996-2000 |
|
| Okolnosti vzniku a vývoj | |
|
Vývoj nového typu posunovacích lokomotiv, svým základním uspořádáním vycházejícího z dřívější řady 111, byl
na základě poptávky ČSD zahájen v lokomotivce Škoda v roce 1990. Oproti výchozí řadě 111
však mělo jít o lokomotivu výrazně moderněji koncipovanou, a to za využití řady principů, ověřených na prototypové
lokomotivě 169 001-5. Vlastně mělo jít a skutečně šlo po „Asynchronu“ 169 001-5 teprve
o druhou lokomotivní řadu z plzeňské lokomotivky, u které byly pro pohon využity asynchronní trakční motory. Svým technickým řešením se zcela novou konstrukcí podvozků, mikroprocesorovým řízením a elektrickou výzbrojí využívající trakční napěťové střídače s GTO tyristory a střídače s tranzistorovými strukturami IGBT pro napájení pomocných pohonů se nová řada 114 (tovární označení 90E) řadila už ke III. generaci elektrických lokomotiv Škoda. |
Období po politickém převratu v listopadu 1989 se však pro železnice nesla ve znamení postupného úpadku a řada do té doby přirozeně se vyvíjejících projektů začala být už počátkem 90. let přehodnocována s ohledem na všeobecný odklon cestujících i přepravců v nákladní dopravě od využívání železniční dopravy. Toto se mezi řadou jiných zamýšlených lokomotivních projektů dotklo na přelomu let 1991 a 1992 právě i projektu nové řady 114, od jejíhož pořízení tehdejší státní dráhy ČSD nakonec ustoupily. V roce 1992 se však podařilo prosadit lokomotivu tohoto typu do rozvojového záměru tehdejší společnosti Doly Nástup Tušimice (DNT), se kterou tak byla v roce 1992 dohodnuta stavba dvou prototypů. Jejich využití bylo od počátku plánováno v posunovací službě u nakládky uhlí v Tušimicích, u vykládky na elektrárně Prunéřov, anebo v případě potřeby ve dvojčlenném řízení pro vozbu uhelných vlaků z Tušimic do elektráren v Prunéřově. |
| Technický popis | |
Stejně jako v případě předchozích typů posunovacích elektrických lokomotiv Škoda je také řada 114 dvoupodvozkovou
čtyřnápravovou kapotovou posunovací lokomotivou na stejnosměrný proud o napětí 3 kV s jednou věžovou kabinou obsluhy,
umístěnou uprostřed vozidla. Neliší se také určení vozidel pro zajištění posunu a práci na svážných pahrbcích, případně pro
lehkou traťovou službu.
Mechanická část a uspořádáníOproti předchozím řadám 110 až 113 má řada 114 snížený hlavní rám, který však i nadále zůstal svařované ocelové konstrukce s podélníky ve tvaru „I“. Do čelníků hlavního rámu byly zakomponovány dutiny pro deformační členy umístěné za nárazníky v zájmu ochrany vozidla před poškozením při případném prudším najetí či nárazu. Tažné a spřahovací ústrojí je umístěno na demontovatelné desce umožňující případné dodatečné dosazení centrálního spřáhla.Pod vůči kabině zúženými demontovatelnými kapotami nad podvozky se ukrývají strojovny, ve kterých se mimo dále zmíněných prvků nachází např. dvoustupňová axiální ventilátorová soustrojí pro chlazení trakčních motorů, tlumivek a měničů – v každé strojovně pro blok přilehlého podvozku. V přední strojovně je dále umístěn hlavní vypínač a blok elektrodynamické brzdy (EDB) s odporníkem, který je chlazen vlastním elektricky poháněným ventilátorem. Do zadní strojovny je soustředěna brzdová výstroj, jejímž srdcem je šroubový kompresor SE 180 LOK a soustava vzduchojemů, včetně jímky hlavního vzduchojemu. Dodatečně pak byly namontovány membránové sušičky Hankison. Přístup k instalovaným zařízením v zúžených kapotách je možný z ochozů prostřednictvím bočních dveří, které jsou ve všech případech opatřeny prolisovanými žaluziemi s filtry na vnitřní straně pro nasávání chladicího vzduchu. Po sejmutí odnímatelných krytů na kapotě u kabiny je možné provádět servis měničů také ze střechy kapot. Spodek lokomotivy a pojezdPojezdovou část vozidla tvoří dva dvounápravové podvozky zcela nové kontrukce s individuálním pohonem dvojkolí, spojené s hlavním rámem nízko uloženými otočnými čepy (pevně uloženými v rámu lokomotivy a zasahujícími do příčníků podvozkových rámů).Rámy podvozků jsou svařované konstrukce se sníženou střední částí podélníků kvůli uložení pružin sekundárního vypružení. Ještě více snížený je hlavní příčník z důvodu (volného) uložení otočných čepů. Čelníky podvozkových rámů tvoří vždy pouze ocelová trubka, ke které jsou na obou jejích koncích přichyceny brzdové válce. Lokomotiva je na podvozcích uložena prostřednictvím vždy dvou dvojic válcových pružin s flexi-coil efektem na podvozek (sekundární vypružení), přičemž pohyby skříně na podvozcích tlumí ve svislém i příčném směru hydraulické tlumiče. Vedení dvojkolí v podvozcích je řešeno prostřednictvím svislých trnů, které jsou svými horními konci zalisovány do podvozkových rámů. Většinou zbylé délky pak jsou trny „utopeny“ v pryžových válcových silentblocích, které tvoří primární vypružení a jsou vloženy do dutin skříní nápravových ložisek. V každém z podvozků se nacházejí dva asynchronní tlapové trakční motory. Ty jsou jednou stranou přes dvojici valivých tlapových ložisek (se soudečkovými ložisky) uloženy na nápravě, druhou stranou pak jsou prostřednictvím pryžokovových pružin zavěšeny pružně na středovém příčníku podvozkového rámu. Točivý moment se z trakčních motorů přenáší na dvojkolí přes jednostranný ozubený převod. Pod podélníky hlavního rámu jsou v prostoru mezi podvozky symetricky zavěšeny dvě bateriové skříně se sklápěcími dvířky, ve kterých jsou uloženy baterie na výsuvných vozících. Hned za čelníky hlavního rámu jsou ve všech rozích lokomotivy zapuštěny schůdky pro přístup na čelní plošiny a ochozy vozidla a hned za schůdky jsou do hlavního rámu zakomponovány jímky písečníků, které disponují zásobou písku o celkové hmotnosti cca 1 500 kg. Kabina a řízeníUprostřed délky lokomotivy je na hlavním rámu pružně uložena vyvýšená tepelně i hlukově izolovaná kabina obsluhy téměř shodné konstrukce jako v případě starších typů posunovacích lokomotiv Škoda. Kabina je plně klimatizována klimatizační jednotkou Panasonic, přístup do kabiny je z obou stran možný mírně zapuštěnými bočními dveřmi.Uvnitř kabiny jsou diagonálně vůči sobě (vždy na pravé straně ve směru jízdy) umístěna řídicí stanoviště, na kterých jsou vždy u stěny kabiny situovány ovladače a tlakoměry pneumatické brzdy, nalevo od nich se pak nachází pult s elektrickými měřicími a ovládacími přístroji. Stanoviště na přední straně lokomotivy je označováno jako hlavní, druhé je vedlejší a jsou na něm vynechány některé méně důležité prvky. Na boku vedlejšího řídicího stanoviště je umístěno kolo zajišťovací ruční brzdy. Bohaté prosklení kabiny je řešeno tónovanými skly, čelní okna mají skla zdvojená (vnější sklo o tloušťce 13 mm je bezpečnostní vrstvené, vnitřní sklo o tloušťce 5 mm je bezpečnostní tvrzené) a uložená v hliníkových rámech. Střešní „kšilty“ nad čelními okny jsou sklopné z důvodu usnadnění montáže komponentů do pevných (širokých) kapot, pevná část střechy pak nese polopantografický sběrač a některé další prvky elektrické výstroje (především |
odpojovač, bleskojistku a odrušovací filtr). Řízení měničů a obecně elektrických prvků lokomotivy zajišťuje elektronický řídicí systém na bázi mikroprocesorové stavebnice PRIMIS z produkce ŠKODA Controls s.r.o. (původní závod Automatizace, součást koncernového podniku ŠKODA Plzeň, v letech 1993 a 1994 působící jako ŠKODA AUTOMATIZACE Plzeň s.r.o.). Hlavním řídicím počítačem je centrální procesorová jednotka s mikroprocesorem Intel 80186, matematickým koprocesorem, pamětmi a podpůrnými obvody pro sériové komunikace. Tento „master“, který mj. zpracovává úlohy nadřazené regulace a regulace rychlosti, pak dále po sběrnici PRIMIS a přes dvoubránovou paměť komunikuje s pěticí jednodeskových počítačů, které řeší následující regulační úlohy:
Elektrická částNejdůležitější prvky elektrické výstroje jsou uloženy v pevných kapotách, které v celé šířce lokomotivy přiléhají z obou stran ke kabině obsluhy. V přední pevné kapotě se jedná o blok měničů s olejovým chlazením, v zadní kapotě pak jde o tlumivku a kondenzátory filtru meziobvodu a tlumivku hlavního filtru. Kondenzátory hlavního filtru jsou společně se skříněmi na baterie zavěšeny pod rámem lokomotivy v prostoru mezi podvozky.Proud je do lokomotivy přiváděn prostřednictvím nově vyvinutého polopantografického sběrače typu 3 LSP 40, umístěného na střeše kabiny. Přes odpojovač/uzemňovač, hlavní vypínač a vstupní tlumivku je proud dále veden na kondenzátory vstupního filtru a pak na čtyřfázový pulsní měnič, jehož úlohou je proměnlivé vstupní napětí stabilizovat na aktuálně potřebné (při jízdě bylo v meziobvodu napětí 2,4 kV, zatímco při stání a nízké rychlosti pouze 1,6 kV; tato vlastnost však způsobovala, že pokud lokomotiva zrovna nejela rychlostí vyšší než 20 km/h, tak topení stanovišť, které bylo napájeno až z meziobvodu, mělo pro vytápění kabiny malý výkon). Již stabilizované napětí pak je přes vyhlazovací tlumivku a kondenzátor stejnosměrného meziobvodu přiváděno na třífázový střídač trakčního měniče. Na rozdíl od asynchronního prototypu 169 001-5, který byl výchozím vzorem při konstrukci elektrické části strojů továrního typu 90E a byl vybaven proudovými střídači, došlo u typu 90E nakonec k použití modernějších napěťových střídačů. Pulsní trakční měnič je sestaven z vypínatelných tyristorů GTO. Zapínací pulsy pro jednotlivé GTO tyristory byly z řídícího počítače přiváděny optickými vodiči. Měniče pomocných pohonů jsou osazeny tranzistory IGBT. Trakční motory typu MD 4147 jsou moderní střídavé třífázové stroje s kotvou nakrátko. Jde o šestipólové asynchronní motory s cizím chlazením a tepelnou izolací třídy H. Všechny čtyři trakční motory lokomotivy jsou vůči sobě zapojeny paralelně. U trakčních motorů je nutno zvláště vyzdvihnout jejich stoprocentní spolehlivost. Ačkoli lokomotivy v provozu trpěly různými problémy, a během několika zkoušek rozjezdů s těžkým uhelným vlakem do stoupání, kdy tekly do trakčních motorů velmi vysoké rozjezdové proudy, nevyskytla se na trakčních motorech žádná závada. A stejně tomu bylo i za celou dobu provozu všech čtyř lokomotiv. Při elektrodynamickém brzdění pracují trakční motory jako asynchronní generátory a vygenerovaná energie z nich je přes trakční střídač přiváděna do napěťového meziobvodu. K tomu jsou připojeny jak pomocné pohony (které tak mohou být napájeny i napětím z EDB), tak také brzdový odporník, ve kterém je mařena veškerá jinak nezužitkovaná energie. Díky zásuvkám umístěným na čelech lokomotivy je možné meziobvod napájet také přímo, a to např. energií z akumulátorového vozu, se kterým se (v duchu původního zadání ČSD) počítalo při provozování lokomotiv i na nezatrolejovaných kolejích. Mikroprocesorový řídicí systém umožňuje také řízení dvou spřažených lokomotiv z jednoho stanoviště. Brzdová výstrojBrzdová výstroj lokomotivy sestává z ruční brzdy, samočinné tlakové brzdy, přímočinné brzdy, doplňkové brzdy a EDB. Samočinná tlaková brzda je řízena brzdičem DAKO BSE, elektricky ovládaná je také přímočinná brzda.Úlohou doplňkové brzdy je doplňovat účinek EDB při poklesu rychlosti tak, aby zadaný „záporný tah“ zůstal konstantní. Brzdový rozvaděč je typu DAKO GP, na trubkových čelnících každého z podvozků jsou připevněny celkem čtyři brzdové válce o průměru 8". Všechna dvojkolí lokomotivy jsou brzděna oboustranně zdržemi špalíkové brzdy. Do soustavy brzdových pák a táhel v podvozcích jsou zakomponovány také samočinné stavěče odlehlosti zdrží. Kolem ruční brzdy jsou ze stanoviště brzděna vždy pouze pravá kola vnitřních dvojkolí každého z podvozků. |
| Prototyp 114 501-0 | |
| První prototyp nové lokomotivy byl jako tovární typ Škoda 90E0 oficiálně vyroben v roce 1996, ale už od července 1995 byl (v různých stádiích rozpracovanosi) zkoušen – nejprve ve formě jednotlivých agregátů na zkušebním stavu výrobního závodu a v první polovině roku 1996 už i na vnitrozávodní zkušební trati. Od konce roku 1996 až do dubna 1997 pak byl | s tabulkami s označením 90E 001 testován v okolí Berouna a následně na ŽZO Cerhenice. V roce 1999 byl první prototyp společně s druhým strojem 90E 002 dodán svému odběrateli, kterým byly Severočeské doly – Doly Nástup Tušimice (DNT), dnes SD – Kolejová doprava a.s. V té době stroj obdržel také nové označení 114 501-0. |
| Sériové lokomotivy 114 502-8 až 114 504-4 | |
|
Druhý vyrobený stroj, reprezentující již tovární typ Škoda 90E1, byl z větší části sestaven už v létě 1996 a v září
téhož roku byl s tabulkami s označením 90E 002 vystaven na MSV v Brně. Další dva roky byl ale
upravován a laděn na základě poznatků ze zkoušek prvního prototypu. |
V roce 1999 byl pod označením 114 502-8 společně s prvním prototypem dodán DNT do Tušimic a ještě téhož roku je následoval nově vyrobený třetí stroj 114 503-6. Poslední, čtvrtá lokomotiva 114 504-4 byla výrobně dokončena a na DNT dodána v roce 2000. |
| Provoz a rekonstrukce | |
|
Zkušební i běžný provoz lokomotiv řady 114 prokázal jejich dostačující výkon, vhodné nastavení trakční charakteristiky a velmi nízkou
spotřebu elektrické energie. Z části i díky oblasti jejich použití v náročné posunovací službě na uhelných vlečkách, jejichž atributem je všudypřítomný jemný uhelný prach, však nebyly u personálu příliš oblíbené a vykazovaly vysokou poruchovost. Hlavními příčinami jejich četných závad bylo chlazení elektrické části strojovny vzduchem (při provozu v prašném prostředí se ve strojovně ve velkém množství usazoval uhelný prach a vyřazoval z činnosti některá zařízení) a jako problematické se ukázalo také olejové chlazení měničů (při jízdách lokomotiv docházelo ke šplouchání oleje ve vanách měničů, olej pak z van měničů prosakoval ucpávkami kolem kabelů i štěrbinami pod víky). Na lokomotivách se také nepodařilo vyladit detekci prokluzu dvojkolí a docházelo k častému zaúčinkování protiskluzových ochran i v případech, kdy k prokluzu nedošlo. Zatímco první dvě lokomotivy se dařilo personálu tušimického depa DNT (později SD – Kolejové dopravy) s vypětím sil a za nasazení celé řady vlastních drobných vylepšení udržovat v provozu, u druhých dvou strojů bylo v maximální míře využíváno výrobní garance a formou reklamací byl vyvíjen tlak na výrobní závod, aby lokomotivy uvedl do stavu umožňujícího jejich spolehlivý provoz. Na straně lokomotivky Škoda, kde druhou polovinou 90. let fakticky skončil jakýkoliv vývoj a výroba lokomotiv (právě stroj 114 504-4 byl na téměř 10 let poslední v Plzni vyrobenou lokomotivou) však už šlo o záležitost značně mimo její tehdejší zaměření a nebyla k dispozici ani větší část personálu, který původně na projektu lokomotiv 90E pracoval. Dohodnuto tak bylo kompromisní řešení, že lokomotivy 114 503-6 a 114 504-4 byly nakonec výrobnímu závodu vráceny a odběrateli refundovány. Po několika letech odstavení v areálu plzeňské lokomotivky ale byly oba stále méně kompletní stroje opět přesunuty do Tušimic, kde až do dnešních dnů slouží jako zdroj náhradních dílů pro oba starší stroje a pro lokomotivy řady 184. Ani úspěšnější stroje 114 501-0 a 114 502-8 však nezůstaly ve své původní podobě v provozu dlouho, ač ještě v roce 2010 prošly přímo u SD – Kolejová doprava, a.s. dílenskou opravou spojenou s obnovou laku. S ohledem na jejich problematické využití v blízkosti uhelných násypek byla po zmíněné opravě snaha je využívat spíše v traťové službě, spojené do násobného řízení. Avšak ani v traťové službě se lokomotivám nedařilo výrazně lépe (a navíc chyběla hnací vozidla pro posun pod uhelnými násypkami v Tušimicích |
i u výsypky v Prunéřově), a tak bylo přikročeno k jejich přestavbě
na dieselelektrická posunovadla.
Posunovadla PZ 114Přestavbu realizovala na základě vítězství ve vypsané soutěži jihlavská pobočka firmy CZ LOKO a.s. v průběhu roku 2015. Z původních lokomotiv zůstal zachován hlavní rám, kompletní pojezd a většina původních celků včetně užších kapot. Namísto kabiny a širších kapot před ní bylo na rám pod novou kapotu dosazeno trakční soustrojí sestávající z naftového motoru Caterpillar C15 o jmenovitém výkonu 403 kW a trakčního alternátoru Siemens 1FC2 401. Alternátor pak za provozu napájí přes nový střídač původní asynchronní trakční motory. Celá elektrická výzbroj posunovadla (včetně střídače) je dílem firmy Di-Elcom z Plzně. Palivová nádrž byla zavěšena pod rám lokomotivy do prostoru mezi podvozky.Rychlost posunovala při práci se pohybuje v rozmezí 0,5 - 5 km/h, nejvyšší provozní rychlost (např. pro přesun vlastní silou mezi pracovními stanovišti) je 30 km/h. Nejvyšší povolená rychlost při tažení je 60 km/h. Celková hmotnost posunovala je 72 t. Ovládání je dálkové pomocí rádiového systému TRS. Obě posunovadla byla počátkem roku 2016 nasazena do zkušebního provozu na posunu se soupravami uhelných vozů v Tušimicích i Prunéřově pod označením PZ 114. V současné době se jedno posunovadlo používá v areálu elektrárny Počerady k vykládce vozů se sádrovcem pro výrobce sádrokartonu Knauf a druhé slouží v areálu elektrárny Tušimice k vykládce vápence pro odsíření. I rekonstruovaná vozidla se však v provozu od počátku potýkají s řadou závad. Pokud je posunovadlo funkční, je vítaným pomocníkem, kdy nahradí lokomotivu a strojvedoucího, který může být nasazen na jiném výkonu. Záměr na přestavbu zbylých dvou strojů na shodná posunovala se však již nepodařilo realizovat s ohledem na vytížení CZ LOKO a.s. jinými zakázkami. Původní tovární typ Škoda 90E se už mimo čtyř popisovaných lokomotiv další realizace nedočkal, ačkoliv jej výrobní závod ještě řadu let uváděl ve svém výrobním programu. A realizace se již nedočkal ani z typu 90E odvozený projekt dvoufrekvenční posunovací lokomotivy továrního typu 104E pro střídavé napěťové soustavy 25 kV, 50 Hz a 15 kV, 16,7 Hz o výkonu 1 600 kW, která byla uvažována pro službu na pohraničních tratích se stykem uvedených soustav na hranicích s Německem a Rakouskem. |
| Zdroje informací a poznámky k sekci | |
|