Železnice a železničky – dieselové lokomotivy

Tags: CAD | Hobby | lokomotivy | Železnice

V číslech minulého ročníku jsme si zavzpomínali na naše dětství prostřednictvím modelové železnice, prošli jsme se lokomotivním depem i železniční stanicí. V posledním dílu jsme si řekli něco o tom, jak železnice rozpohybovala pára a co všechno dokázaly na železnici parní lokomotivy. Zmínili jsme i legendy ČSD, kterými byly Šlechtična, Papoušek, Štokr, Albatros a Zelený Anton. Éra páry však pominula a parní stroje nahradily dieselové motory. Tématem dnešního článku bude dieselová trakce, která má také své legendy.

V druhé polovině dvacátého století narazil parní stroj na své hranice v oblasti účinnosti a možnosti limitu dosažené maximální rychlosti. Neméně důležitým problémem se stal i poměrně komplikovaný provoz a údržba parních lokomotiv. Zauhlování, dočerpávání vody, vymetání kotle, jakož i náročný systém mazání komplikoval provoz parních lokomotiv. Tyto legendy začaly postupně nahrazovat lokomotivy s dieselovým nebo elektrickým pohonem.

Jelikož elektrifikace tratí byla časově náročná, můžeme konstatovat, že dieselové lokomotivy na sebe vzaly roli na přechodné období mezi parní a elektrickou trakcí. Na tratích, které dodnes nejsou elektrifikované, si svou roli „tahounů“ věrně plní i v dnešní době.

Přenos výkonu

Pohon lokomotiv zajišťují velkoobjemové naftové motory. Problémem, který bylo třeba v době zavádění tohoto druhu pohonu řešit, byl přenos velkého výkonu hnacího motoru na kola lokomotivy v širokém rozsahu provozních režimů.

Mezi nejpoužívanější řešení se řadí:

• elektrický přenos výkonu
• hydrodynamický přenos výkonu
• mechanický přenos výkonu

Elektrický přenos výkonu

Nejpoužívanější je elektrický přenos výkonu. Umožňuje relativně snadnou regulaci chodu, která je uskutečňována vždy v elektrické části pohonu. Elektrické motory se také dají dobře využít i na elektrodynamické brzdění. V lokomotivě není třeba mít ani mechanickou převodovku, ani spojku. V takové lokomotivě je spalovací motor, obvykle jde o naftový motor pevně spojený s elektrickým generátorem, který vyrábí elektrickou energii k pohonu náprav vozidla vlastními trakčními elektromotory. Některé lokomotivy mohou mít na společném hřídeli umístěny dva různé elektrické generátory, přičemž jeden z nich slouží jako zdroj trakční energie (obvykle stejnosměrný generátor) a druhý např. na elektrické vytápění vlaku (obvykle jde o alternátor). [3]

Hydrodynamický přenos výkonu

Hydrodynamický přenos výkonu se odehrává v hydrodynamickém měniči. Hydrodynamický měnič je vlastně spojení olejového čerpadla s olejovou turbínou. Lokomotivy tohoto typu mají obvykle mechanickou převodovku. Měnič nahrazuje mechanickou spojku, někdy jen pro nižší rychlosti. Používá se v některých posunovacích lokomotivách nebo ve výkonnějších motorových vozech. [3]

Mechanický přenos výkonu

Mechanický přenos výkonu je ve svém principu velmi podobný mechanickým pohonům používaným u většiny silničních motorových vozidel – soustava obsahuje: běžný naftový motor, mechanickou převodovku, mechanickou spojku mezi hnacím a hnaným hřídelem. Využívá se v menších posunovacích lokomotivách nebo motorových vozech s malým výkonem. [3]

Princip činnosti dieselelektrické lokomotivy

Moderní dieselové lokomotivy mají nápravy poháněné trakčními elektromotory. Provozní stavy motorů jsou řízeny elektronickým řídícím systémem. K výrobě elektřiny pro provoz lokomotivy slouží velkoobjemový naftový motor přeplňovaný turbodmychadlem, který pohání alternátory vyrábějící elektřinu. Také pohání několik pomocných systémů, které zajišťují chlazení, tlakový vzduch do brzdového systému soupravy, osvětlení a vytápění soupravy. Lokomotiva je vybavena bateriemi, které jsou určeny ke startování motoru a také k provozu elektrických zařízení výzbroje lokomotivy, když je vypnutý motor. Lokomotiva má rovněž nádrže na naftu a zásobníky stlačeného vzduchu do brzdového okruhu soupravy. Schematické zobrazení principu pohonu dieselelektrické lokomotivy je na obr. 1 a schéma jednotlivých součástí dieselelektrické lokomotivy je na obr. 2.

Dieselové lokomotivy na našich kolejích

Jsme přesvědčeni, že popis principu činnosti dieselelektrické lokomotivy byl postačující. Dále si něco povíme o dieselových legendách, které brázdily naše tratě pravidelně a některé ještě vypomáhají dodnes. S některými se máme možnost setkat na „rušňoparádach“, které jsou oblíbené jak na Slovensku, tak v Čechách. Lokomotivy se pokusíme připomenout nejen vizuálně, ale i popisem jejich charakteristických vlastností a technických parametrů.

Řada 720 (T 435.0) „Hektor, Herkules“

T 435.0 (obr. 3) představuje nejstarší motorovou lokomotivu s rozchodem 1435 mm z produkce ČKD, jež se dostala do sériové výroby. Jednalo se o čtyřnápravovou dieselelektrickou lokomotivu vyrobenou v letech 1958 až 1962. Celkem bylo vyrobeno 233 kusů. Tyto lokomotivy měly v počátcích výroby problémy s praskáním rámů podvozků. Proto byly vyvinuty zcela nové podvozky s kyvnými rameny, čímž se podařilo problém odstranit. Tyto lokomotivy byly k vidění na tratích ČSD, jak táhnou nákladní vlaky, tak na vlečkách průmyslových závodů při posunování. Absence topného zařízení vylučovala touto lokomotivou tahat osobní vlaky. Tyto stroje se exportovaly do Albánie, Iráku a NDR.

Z technického hlediska je třeba zmínit, že kabina strojvedoucího byla posunuta na konec rámu. Připojení pohonu ventilátoru chlazení a kompresoru bylo přes hydrodynamickou převodovku, čímž se zvýšila spolehlivost celého ústrojí. Lokomotivu poháněl atmosférický pomaloběžný šestiválcový vznětový motor (6 S 310 DR) o zdvihovém objemu 163,21 litru. Vrtání válců bylo 310 mm a zdvih pístu 360 mm. Výkon motoru byl 552 kW při 750 otáčkách. Maximální rychlost byla 60 km/hod. Volnoběžné otáčky byly 350 ot./min. Lokomotiva měla 4 trakční elektromotory, přičemž každý poháněl jedno dvojkolí. Tyto lokomotivy dosluhovaly koncem osmdesátých let, kdy jim končila plánovaná životnost a postupně je nahradila řada 740. [4]

721 (T 458.1) „Velký Hektor“

Řada 721 (obr. 4) koncepčně vycházela z řady 720 a byla vyráběna lokomotivkou ČKD v letech 1962 až 1972 v počtu 290 kusů. Tyto typy měly vylepšení kabiny z hlediska hlučnosti a odpružení. Export se rozšířil do SSSR, Polska a Indie. Motor a jeho charakteristiky zůstaly shodné s předchozí řadou. Změnil se ale převodový poměr trakčních elektromotorů na nápravách a došlo i ke změně průměrů kol z 1000 mm na 1050 mm. Tím došlo i ke zvýšení maximální rychlosti na 80 km/hod. Lokomotiva byla dlouhá 13 metrů a její hmotnost byla 74 tun. Některé „osamělé“ slouží na vlečkách dodnes. Na Slovensku měly přezdívku „Traktor“. [6]

740 (T 448.0)

Řada 740 (obr. 5) se vyráběla v ČKD v letech 1973 až 1989. Celkovým počtem 620 kusů se z řady 740 stala nejvyráběnější vlečková lokomotiva v ČSSR. Srdcem lokomotivy se stal menší rychloběžný naftový motor (K 6 S 230 DR) o zdvihovém objemu 64,75 litru s výkonem okolo 880 kW při otáčkách 1250 min-1. Lokomotiva měřila 13,6 metru a vážila 72 tun. Kabina strojvedoucího se již nenacházela na úplném konci rámu, ale byla mírně posunuta dopředu. [7]

Z modernizace této řady ještě vzešla řada 742, ve které bylo vyrobeno v letech 1977 až 1986 celkem 494 kusů. Skutečným nástupcem této řady se stala řada 731 (obr. 6), ve které bylo v letech 1988–1992 vyrobeno 62 kusů.

770 (T 669.0) „Čmelák“

Pro úplnost doplníme ještě těžkou šestinápravovou posunovací lokomotivu řady 770 (T 669.0) o hmotnosti 114 až 126 tun a délce 17 220 mm (obr. 7). Výkon motoru byl 993 kW. Lokomotiva dosahovala rychlosti 95 km/hod. Tyto stroje byly vyráběny v letech 1963 až 1983 v ČKD Praha a v Strojárskych a metalurgických závodoch v Dubnici nad Váhom. Celkem bylo v ČKD vyrobeno 7851 šestinápravových lokomotiv v deseti různých modifikacích. To je největší počet vyrobených lokomotiv v rámci jedné série na světě. Nejvíce, 6888, jich bylo dodáno do bývalého SSSR, kde měly označení CME. Díky tomu dostaly pojmenování „Čmelák“. Kromě toho dalších 400 lokomotiv T 669.1 bylo podle původní dokumentace ČKD vyrobeno na Slovensku. Stroje byly exportovány i do Iráku, Sýrie a Albánie. [9, 20]

775 (T 678.0) „Pomeranč“

Dieselelektrická lokomotiva řady 775 (obr. 8) se vyráběla v letech 1961–1964. Celkem bylo vyrobeno 17 kusů. Lokomotiva je postavena na dvou třínápravových podvozcích. Hnané jsou všechny nápravy. Tahaly většinou nákladní soupravy, ale osvědčily se i jako postrkovací lokomotivy na tratích s náročným sklonem. Elektřinu generoval pomaloběžný vznětový čtyřdobý řadový vodou chlazený osmiválec přeplňovaný turbodmychadlem. Jeho výkon byl 1472 kW při 750 otáčkách. Lokomotiva měla délku 18 metrů a její hmotnost byla 111 tun. Vyvíjela maximální rychlost 100 km/h. [11]

751 (T 478.1) „Zamračená“

No a konečně jsme došli i k lokomotivám, které byly používány i v osobní dopravě a nemuseli jsme je hledat na vlečkách průmyslových závodů. Lokomotiva 751 (obr. 9) byla skříňová čtyřnápravová dieselelektrická lokomotiva. Kromě přezdívky „Zamračená“ dostala podle vzhledu čela lokomotivy i přezdívku „Bardotka“ (zmiňované čelo lokomotivy připomínalo siluetu proporcí hvězdy stříbrného plátna Brigitte Bardotové). Tento stroj je považován za jeden nejzdařilejších výrobků pražské ČKD. V letech 1964 až 1971 se ho vyrobilo 230 kusů.

V počátcích vývoje byly vyrobeny 2 prototypy. Jedna lokomotiva byla dieselelektrická a druhá dieselhydraulická. V testovacím provozu se více osvědčil dieselelektrický prototyp a vývoj dieselhydraulické lokomotivy byl zastaven. Stroje řady 751 se vyráběly s parním generátorem pro osobní dopravu a bez něj pro dopravu nákladní. Parní generátor generoval páru k vytápění vagónů osobní přepravy.

Lokomotivu poháněl známý řadový šestiválcový čtyřtaktní vznětový motor ČKD K 6 S 310 DR o objemu 163,21 litru přeplňovaný turbodmychadlem. Výkon motoru byl 1103 kW při 750 otáčkách. Chladicí kapalina motoru byla chlazená třemi ventilátory s hydrostatickým pohonem.

Větší množství lokomotiv bylo kolem roku 2000 vyřazeno z provozu, ale i tak je ještě pár kusů provozováno v nákladní dopravě. [13]

V posledních letech výroby byla vyrobena řada 752 (T 478.2), která se lišila od 751 absencí parního generátoru. Tím byly tyto stroje předurčeny výlučně pro nákladní dopravu. Nevyužitá nádrž na vodu pro parní generátor posloužila pro rozšíření palivové nádrže, čímž se její kapacita zvýšila na 4000 litrů paliva oproti 3000 litrů paliva u řady 751.

Je třeba ještě zmínit, že v letech 1992–1996 došlo k rekonstrukci 60 kusů lokomotiv řady 751 a 752. Tato rekonstruovaná 60kusová série nesla pojmenování 749.

753 (T 478.3) „Brejlovec“

Lokomotivy 753 (obr. 11) vyráběné v ČKD Praha v letech 1968–1977 v počtu 408 kusů se řadí mezi nejpočetnější dieselové stroje v bývalém ČSSR. Po prvních zkušenostech z provozu řady 751, které při zkouškách sice obstály, ale na výkonné parní stroje 475.1 a 477.0 na většině tratí rychlostně nestačily, došel požadavek od ČSD na vývoj lokomotivy o vyšším výkonu. Nešlo však jen o zvýšení výkonu, ale také o optimalizaci elektroniky celé soustavy pohonu lokomotivy. Srdcem pohonné jednotky této čtyřnápravové lokomotivy se stal motorgenerátor, kterým byl dieselový motor typu K 12 V 230 DR z dílen ČKD. Šlo o čtyřtaktní 12válcový motor s uspořádáním do V a přeplňováním dvojicí turbodmychadel. Lokomotiva byla vybavena parním generátorem typu PG 500. Výkon stroje byl 1325 kW a maximální provozní rychlost byla 100 km/hod. oproti 80 km/hod. řady 751. [15]

Pokračováním této řady byla vylepšená řada 754, ve které se v letech 1975 až 1980 vyrobilo jen 86 kusů. Byla prioritně určena pro osobní a rychlíkovou přepravu. Výkon motoru se zvýšil na 1460 kW. Výkon byl zvýšen za účelem elektrického vytápění vagónů. Po rozsáhlém požáru závodu ČKD Dieselové motory v Praze-Smíchov v roce 1980 byla výroba této řady nuceně odstavena. Po obnovení výroby však ČSD ztratily o další lokomotivy zájem. V letech 1991–1995 prošlo renovací 165 kusů lokomotiv řady 753 a vytvořily řady 750 (obr. 11). Při renovaci šlo převážně o náhradu generátoru páry za topný alternátor.

781 (T 679.1) „Sergej“

Vzpomeneme i jednu legendu, která neměla rodiště v bývalé ČSSR, ale v Luhansku na Ukrajině, která byla v té době součástí SSSR. Do tehdejší ČSSR bylo v letech 1966 až 1979 dodáno celkem 601 kusů těchto zajímavých strojů. Šestinápravovou, 17,5 metru dlouhou a 116 tun vážící lokomotivu (obr. 13) poháněl vznětový dvoutaktní dvanáctiválec s uspořádáním do V. Motor přeplňovaly dvě postranní turbodmychadla poháněná výfukovými plyny a jedno prostřední mechanické dmychadlo Rootsova typu, které vytvářelo přetlak při startování motoru. Tento pomaloběžný motor o zdvihovém objemu 150,6 litru podával maximální výkon 1470 kW při 750 otáčkách. Maximální rychlost byla 100 km/hod. Tyto lokomotivy byly velmi hlučné a jejich charakteristický zvuk bylo poznat i z kilometrové vzdálenosti. Spotřeba nafty byla 340 l na 100 km. Nádrže proto měly objem 3900 litrů. Lokomotiva byla určena k tažení nákladních souprav. Neměla žádný systém vytápění vozů. Osobní soupravy proto tyto stroje tahaly jedině v létě a v zimě pouze tehdy, pokud byl do soupravy zařazen topný vůz. Velmi těžké nákladní vlaky s uhlím nebo železnou rudou obsluhovaly většinou 2 lokomotivy, jedna tažná a jedna postrková. O lokomotivě kolovaly zvěsti, že ji poháněl motor z ponorky. Pravda však byla taková, že motor vyráběl Kolomenský závod, v jehož produkci byly i díly do sovětských ponorek. [17, 18]

Podrobný popis této legendární lokomotivy i s „návodem k použití“ najdete na této zajímavé webové stránce http://sergeje.bilysklep.cz/techpop.php.

Závěr

Závěr bychom přeformulovali takto: Co dodat k napsanému. Éra dieselelektrických lokomotiv je kvůli elektrifikaci tratí pomalu na ústupu, ale z lokálních tratí tyto stroje nevymizí. Charakteristické bublání nízkootáčkových vznětových motorů však bude slyšet stále méně. O to vzácnější jsou chvíle, kdy se v rámci „Rušňoparád“ míchají zvuky syčení páry a hlasitého hluku „dýzlů“ a člověku se začne v hlavě odehrávat příběh nedávné minulosti. Najednou se neumíme rozhodnout, kam spíše „skočit“. Každopádně si dnešní lidé ve věku 50+ mohou říci, že byli svědky velmi zajímavé doby rychle akcelerujícího technického pokroku. Na závěr bychom rádi poděkovali všem nadšencům a propagátorům této doby, která jimi byla zdokumentována v elektronické podobě, ze které jsme mohli čerpat některá fakta. Věříme, že jsme ve výčtu literatury na nikoho nezapomněli.

Článek byl vypracován s podporou projektu VEGA 1/0198/15.

Literatura

[1] Wikipedie, Dieselový rušeň, URL: < https://sk.wikipedia.org/wiki/Dieselov%C3%BD_ru%C5%A1e%C5%88>
[2] Engineering Expert Witness Blog, Diesel Locomotive Brakes, URL: <http://www.engineeringexpert.net/Engineering-Expert-Witness-Blog/diesel-locomotive-brakes>
[3] Railway technical web pages, Diesel locomotive technology, URL: <http://www.railway-technical.com/diesel.shtml>
[4] Wikipedie, Lokomotiva 720, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_720>
[5] Řada 720 (T435.0), „Hektor“ – Motorové lokomotivy – Atlas lokomotiv – ŽelPage, foto: Karel Mikolášek, URL: <http://www.zelpage.cz/atlasloko/big/720f3.jpg>
[6] Wikipedie, Lokomotiva 721, URL:<https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_721>
[7] Wikipedie, Lokomotiva 740, URL:< https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_740>
[8] Hobby blog, Lokomotiva řady 731, URL: <http://hobby.bastler.cz/wp-content/uploads/2015/11/731b.jpg>
[9] Wikipedie, Lokomotiva 770, URL: < https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_770>
[10] ŽelPage, Atlas lokomotiv, URL: < http://www.zelpage.cz/atlasloko/big/770f4.jpg>
[11] Wikipedie, Lokomotiva 775, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_775>
[12] ŽelPage, Atlas lokomotiv, URL: <http://www.zelpage.cz/atlasloko/big/776f2.jpg>
[13] Wikipedie, Lokomotiva 751, URL:< https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_751>
[14] Train Web CZ, foto: J. Jirásek, < http://trainweb.cz/foto/lokomotiva-751-147-0-depo-kralupy-nad-vltavou-4175>
[15] Wikipedie, Lokomotiva 753, URL: https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_753
[16] ŽelPage, Atlas lokomotiv, foto: P. Mikolášek, URL: <http://www.zelpage.cz/atlasloko/big/753f2.jpg>
[17] Wikipedie, Lokomotiva 781, URL:<https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_781>
[18] Tech net cz, URL: < http://technet.idnes.cz/sergej-lokomotiva-t-679-1-t-679-5-t-781-d3s-/tec_technika.aspx?c=A160311_185428_tec_technika_rja>
[19] Train Web CZ, foto: V. Jandík, URL: <http://trainweb.cz/foto/lokomotiva-781-600-2-luzna-u-rakovnika-6786>
[20] RailPage Net, Šesťnápravové motorové lokomotívy T669.0 ČKD, URL: <http://www.railpage.net/734/>