Železnice – parní lokomotivy

Tags: CAD | Hobby | Železnice

V minulých číslech jsme si zavzpomínali na naše dětství tím, že jsme se prošli lokomotivním depem a nakonec i železniční stanicí. Nyní je na čase říci si něco o „strojích“, které železnicí hýbou. A nejen železnicí, ale také lidmi, hospodářstvím, průmyslem a klidně můžeme říci, že i celým světem. Všechno se to začalo vynálezem parního stroje na přelomu sedmnáctého a osmnáctého století. Ale pojďme pěkně po pořádku.

Parní stroj

Počátky vývoje parního stroje se datují do roku 1698, kdy Thomas Savery na základě svých návrhů a plánů takový stroj zkonstruoval a dal patentovat. Měl sloužit na odčerpávání vody z dolů. Následně v roce 1705 anglický kovář a vynálezce Thomas Newcomen zkonstruoval vylepšenou verzi Saveryho návrhu. I tento stroj měl sloužit na odčerpávání vody z dolů. V roce 1763 se skotský univerzitní mechanik James Watt seznámil s Newcomenovým parním strojem, který měl opravit. V průběhu opravy si uvědomil, že by tento stroj uměl vylepšit a zlepšit jeho vlastnosti. Nejdříve sestrojil oddělený kondenzátor páry a později vyvinul dvojčinný parní stroj. V roce 1776 se takto zdokonalený, bezpečnější, rychlejší a výkonnější parní stroj dostal do výroby. K masívnímu rozšíření parních strojů přispěla změna přímého pohybu na pohyb kroutivý pomocí soustavy ozubených kol. Výroba, do té doby odkázaná na sílu vody nebo větru, se stala nezávislou. Nové stroje si našly své místo při zpracování kovů, v mlýnech i při tkaní látek a v mnoha dalších probouzejících se průmyslových odvětvích, v železniční a v lodní dopravě. [1]

V roce 1829 anglický inženýr a vynálezce George Stephenson předvedl světu lokomotivu „Rocket“, která se stala předobrazem lokomotiv na více než jedno století. Tato lokomotiva jezdila provozní rychlostí 19,2 km/h. Ale její opravdová maximální rychlost dosahovala úctyhodných 46 km/h. Dokázala utáhnout až 13tunový vlak. Hnací válce byly uloženy za kotlem pod úhlem 35° a poháněly přední kola pomocí ojnic. Dnes se dá tato lokomotiva vidět v Science Museum v Londýně. [2]

Princip činnosti parních lokomotiv

Na obr. 2 jsou znázorněny hlavní části parní lokomotivy. Kotel lokomotivy obsahuje žárové trubky (1) obklopené vodou. Pozice (2) označuje regulátor páry. Pára prochází přívodním potrubím (3) do válců. Komínem (4) odchází kouř vzniklý při spalování uhlí vyhřívajícího vodu v kotli, kde se vytváří pára. Šoupátka (5) pohybující se dopředu a dozadu vpouštějí páru střídavě na obě strany pístu (8) pohybujícího se ve válci (6), který je spojen s ojnicí (9) pohánějící přes kliku (10) hnací nápravu. Hnací síla je pomocí spojnic (11) přenášena i na kola dalších náprav. Pozice (7) označuje přední běhounový podvozek, který pomáhá vést lokomotivu a nese větší část hmotnosti válců (6). Pozice (12) označuje topeniště, ve kterém se spaluje uhlí. [3]

Podrobný popis jednotlivých částí parní lokomotivy je na obr. 3. Význam jednotlivých pozici je:
tendr (1), kabina lokomotivní čety (2), píšťala (3), ovládací páka rozvodu (4), bezpečnostní tlakový ventil (5), generátor – párou poháněný elektrický generátor (6), zásobník písku (7), regulátor (8), parní dóm (9), vzduchová pumpa – poskytuje tlakový vzduch pro brzdový systém (10), dýmnice – obvykle obsahuje lapač jisker a dyšnu (11), hlavní přívod páry (12), dvířka dýmnice (13), držadlo (14), zadní běhoun (15), ochoz (16), rám (chassis; 17), brzdový špalík (18), pískovací trubka (19), spojnice (20), rozvod (21), ojnice (22), pístní tyč (23), píst (24), šoupátko (25), šoupátková komora (26), skříňový kotel (27), kotlové trubky (28), válcový kotel (29), trubky přehřívače páry (30), regulátor (31), přehřívač páry (32), komín (33), čelní reflektor (34), brzdová hadice (35), nádrž na vodu (36), zásobník na palivo (37), rošt (38), popelník (39), pouzdro ložiska (ložiskový domek) (40), vyrovnávací vahadlo (41), listové pero (42), hnací kolo (43), třmen (44), dyšna (45), vodicí kolo (46), spřáhlo (47), volnoběžný ventil – překlenuje dyšnu při jízdě na volnoběh (48). [4]

Mechanismus pohonu kol

Parní lokomotivy fascinují všechny nadšence hlavně svým pohonným ústrojím. Existují prakticky dva nejpoužívanější rozvody. Přestože oba vznikly nezávisle, jsou prakticky velmi podobné. Jeden vytvořil Belgičan Egidia Walschaerts v roce 1844 a druhý Němec Edmund Heusinger v roce 1849.

Vzhledem k tomu, že jsou velmi podobné, uvedeme schéma Walschaertsova mechanismu pohonu, viz obr. 4.

Jednotlivé pozice schématu pohonu jsou popsány v dalším textu:
Excentr, excentrická klika, protiklika je nasazena na klikovém mechanismu ojnice, proti němu je posunuta o 90° (1). Tyč excentru (2), pohybuje kulisou. Ovládací páka rozvodu (3), kterou strojvedoucí nastavuje polohu prodloužené šoupátkové tyče vůči kulise a tím i parametry (plnění a směr jízdy) práce parního stroje. Zvedací tyč (4). Zvedací rameno (5). Reverzační rameno (6). Kulisa řízení expanze (7). Prodloužená šoupátková tyč, změnou její polohy proti kulise se dá měnit plnění válce a směr jízdy (8), křižák (9), táhlo posuvníku (10). Spojovací táhlo křižáku a předstihové páky (11). Předstihová páka (12) skládá dohromady pohyb křižáku a prodloužené šoupátkové tyče pro získání předstihu plnění. Šoupátková komora (13). Posuvník (šoupátko) (14). [5]

Lokomotivy na našich kolejích

Jsme přesvědčeni, že teorie ohledně parních lokomotiv bylo dost. V dalším si něco povíme o parních lokomotivách, které někdy brázdily naše tratě pravidelně a dodnes brázdí koleje v našich zeměpisných šířkách jako tahouni nostalgických vlaků. Cílem není encyklopedický popis výroby a provozu parních lokomotiv na našem území, ale připomenutí těch, které díky nadšencům „přežily“ dodnes a jsou provozovány jako již zmínění „tahouni“ nostalgických vlaků a z času na čas jsou ozdobou různých výstav. Nadšenci si je mohou prohlédnout na tzv. „Rušňoparádach“ v železničních depech našich stanic např. Bratislava-východ, Košice, Vrútky na území SR. V ČR jsou to zase akce pořádané v Plzni, Děčíně, Lužné u Rakovníka a v Brně. Současná generace seniorů si parní trakci bude spojovat s provozovatelem ČSD (Československé státní dráhy), které vznikly v den vzniku Československé republiky 28. října 1918. Začínalo se samozřejmě s lokomotivami z dob monarchie. Ale my si připomeneme lokomotivy meziválečného a poválečného období. Nejznámějšími výrobci lokomotiv byly Škoda Plzeň a ČKD Praha. Lokomotivy označené čísly 534, 555, 556, 475, 477, 486, 498 se staly legendami, které díky nadšencům jezdí dodnes jako důkaz umu našich techniků a konstruktérů. Dvě z nich, 475 a 498, přestože už byly stručně představeny v předchozích článcích, si připomeneme i dnes, kvůli úplnosti tohoto tematického materiálu.

486.0 „Zelený Anton“

Začali bychom představením lokomotivy řady 486.0 přezdívané Zelený Anton, která se vyráběla ve Škodě Plzeň v letech 1933–1938. Jak již název napovídá, lokomotiva nebyla klasické černé barvy, ale byla výrazně zelené barvy s červenými koly. Lokomotiva byla konstrukčně stavěna na tažení rychlíků na košicko-bohumínské železnici. První lokomotiva této řady s označením 486.001 byla zkompletována v prosinci roku 1933. Tyto lokomotivy byly svědky mnichovského diktátu, rozpadu státu a rozdělení železnic. Válka předčasně ukončila i jejich výrobu, protože přednost dostala zbrojařská produkce. Přesto tyto stroje spolehlivě táhly soupravy i v tomto období, následně se dožily poválečného uspořádání státu a věrně sloužily ČSD až do roku 1971. Dohromady jich bylo provozováno 9 kusů. Z těchto devíti kusů zůstaly zachovány exempláře 486.007 a 486.008. Stroj 486.007 po vyřazení putoval do panelárny v Púchově, kde fungoval jako vytápěcí kotel. V roce 1983 se přesunul do sbírek Muzejního-dokumentačního centra v Bratislavě, odkud si ho vzal do péče Spolek výtopny Vrútky, který ho v roce 1998 plně zprovoznil. My jsme měli možnost tento unikát nafotit na Rušňoparádě v košickém lokomotivních depu v roce 2004, kdy pořadatelé připravili noční focení na točně. Byla to neopakovatelná atmosféra. Fotili jsme na kinofilm Fuji Color ISO 800 s použitím stativu. [6, 7, 8]

Z technických parametrů je třeba zmínit, že vyráběné lokomotivy měly výkon od 1690 po 1740 kW. Dosahovaly maximální rychlost 110 km/h. Provozní hmotnost byla 102,3 tuny a délka včetně tendru činila 22 586 mm. Průměr hnacích kol byl úctyhodných 1830 mm. Pohon zajišťovaly tři písty ve válcích o průměru 550 mm. Zdvih pístů byl 680 mm. (Zajímavostí je, že paralelně s vývojem 486.0 v plzeňské továrně probíhal vývoj i v ČKD Praha lokomotivy řady 486.1. V ČKD byly vyrobeny 3 stroje. Jejich služba skončila v roce 1961.) [6, 7, 8]

475.1 „Šlechtična“

Dalším popisovanou lokomotivou bude úspěšná řada lokomotiv, vyráběná ve Škodě Plzeň v letech 1947–1955. Byla to univerzální parní lokomotiva, která pro svůj elegantní vzhled dostala přezdívku „Šlechtična“. Její univerzálnost spočívala v tom, že byla určena k tažení dálkových rychlíků, osobních vlaků, ale i pro tažení rychlých nákladních vlaků. V provozu bylo 147 lokomotiv této řady, které operovaly na celém území Československa. Lokomotivy řady 475.1 byly provozovány až do roku 1980, v podstatě do konce parní trakce na ČSD. Na Slovensku je provozována lokomotiva 475.196, která je v péči výtopny Vrútky. V Česku by měly být zachovány lokomotivy 475.1142, která je ve sbírce Národního technického muzea v Praze, lokomotiva 475.179 by měla být v Děčíně, prototypová 475.101. by měla být v lokomotivním depu v Brně a 475.111 je v Plzni. [9, 10]

Z technických parametrů je vhodné zmínit, že se jednalo o dvouválcovou lokomotivu. Provozní hmotnost byla 102,7 tuny. Průměr hnacích kol byl 1750 mm. Maximální výkon dosahoval 1435 kW. Lokomotiva dosahovala maximální rychlosti 100 km/h. [9, 10]

477.0 „Papoušek“

Lokomotiva řady 477.0, která nesla přezdívku „Papoušek“, se vyráběla v závodě ČKD Praha v letech 1951–1952 (první série 38 kusů) a pak ještě v roce 1955 (druhá série 22 kusů). Celkem bylo vyrobeno 60 kusů této úspěšné lokomotivy. Tyto lokomotivy působily v osobní příměstské dopravě. Lokomotivy měly svá domovská depa ve výtopně Praha – Masarykovo nádraží, Praha-Vršovice, Praha-Smíchov, České Budějovice, Jihlava, Brno, Přerov, Vrútky a Bratislava. Později se některé stroje přesunuly do depa Česká Lípa, Olomouc, Zvolen, Leopoldov a Nové Zámky. V roce 1978 jich bylo v provozu ještě 8 kusů. Na tratích ČSD ukončila provoz lokomotiva 477.059 v roku 1981, kdy na našich tratích parní trakci definitivně nahrazuje trakce motorová a elektrická. Některé lokomotivy skončily na odstavných kolejích, některé byly přímo sešrotovány a pár kusů bylo odprodáno organizacím jako stabilní topné kotle. Do poloviny osmdesátých let byly skoro všechny lokomotivy sešrotovány.

Přesto si pár lokomotiv svůj život díky nadšencům zachránilo a hrdě slouží jako historické unikáty dodnes. Takovým unikátním kouskem je i lokomotiva 477.013, která nejprve sloužila v Praze- Vršovicích a později v Českých Budějovicích, Přerově a Valašském Meziříčí. Začátkem 60. let byla dislokována do Zvolena, kde sloužila do roku 1972. Svou životní službu ukončila v roce 1977 v Nymburku. V roce 1984 se dostala do Muzejního-dokumentačního centra ŽSR, kde byla uvedena v roce 1999 do provozuschopného stavu. Zasloužili se o to hlavně členové popradského klubu, kteří se o ni starají od roku 1992 až do současnosti. Lokomotiva je pravidelným účastníkem košické Rušňoparády. V ČR to je zase lokomotiva 477.043, která skončila službu v roce 1979 a byla předělána na topný kotel. V roce 1980 byl tento kotel opraven a uveden jako lokomotiva znovu do provozuschopného stavu. Jako poslední opravená parní lokomotiva sloužila na vlečce teplárny v Malešicích. Odtud si ji půjčovali na tažení historických souprav. V roce 2000 ji už jako neprovozovanou odkoupily ČD a v témže a následujícím roce byla opravena v ŽOS České Velenice, odkdy dělá radost fanouškům historických vlaků. [11, 12]

Z technických parametrů je vhodné zmínit, že lokomotiva měla 3 válce o průměru 450 mm. Zdvih pístů byl 680 mm. Parní stroj dosahoval výkonu 1590 kW a uděloval vlaku rychlost 100 km/h. Provozní hmotnost lokomotivy byla 128,7 tuny. Délka lokomotivy byla 17 490 mm a průměr hnacích kol byl 1625 mm. [11, 12]

498.1 „Albatros“

Lokomotiva 498.1 „Albatros“ se vyráběla v závodech Škoda Plzeň v letech 1954–1955 (tehdejší název byl Závody V. I. Lenina, logem byla červená hvězda uvnitř modrého ozubeného kola). Dohromady bylo vyrobeno jen 15 kusů. Technicky dosahoval konstrukčního vrcholu parních lokomotiv vyráběných v ČSR. Stroje byly nasazovány na dálkové rychlíkové trasy. Byla provozována na tratích Praha–Žilina–Košice, Praha–Bratislava–Nové Zámky a Bratislava–Košice. Měsíční nájezd byl více než 20 000 km. Dokázaly utáhnout až 1000 tun těžké vlaky rychlostí téměř 100 km/h. Lokomotiva 498.106 dosáhla 27. srpna 1964 na zkušebním okruhu u Velimi rychlosti 162 km/h, což je rychlostní rekord našich lokomotiv. Byly provozovány do roku 1979.

V současnosti je provozována jediná lokomotiva 498.104, která je v majetku muzejního- dokumentačního centra ŽSR a v péči Albatros klubu Bratislava. Lokomotiva se jako jedna ze tří řady 498.1 vyhnula fyzické likvidaci a zůstala odstaven na kolejišti „Dvor“ bratislavského hlavního nádraží. V roce 1982 byla odtažena do depa Bratislava-východ. Pro muzejní účely se ji oficiálně podařilo získat v roce 1985. V roce 2005 se stal Albatros provozuneschopným, protože skončila platnost revize kotle. V roce 2006 byla lokomotiva přepravena do Vrútek, kde ŽOS Vrútky, OKV Martin a členové Albatros klubu provedli rozsáhlou generální opravu lokomotivy. V roce 2009 byla lokomotiva znovu zprovozněna.

V ČR existují ještě 2 lokomotivy, a to 498.106 v depu Brno dolní nádraží a 498.112 v majetku Železničního muzea Lužná u Rakovníka. Podle dostupných informací jsou obě neprovozované. [13, 14, 15]

Tato lokomotiva měla 3 válce o průměru 500 mm. Zdvih pístů byl 680 mm. Výkon parního stroje byl 1950 kW a stroji uděloval rychlost až 120 km/h. Hmotnost ve službě byla 113 tun. Délka lokomotivy byla 15 824 mm a průměr hnacích kol byl 1830 mm. [13, 14, 15]

556.0 „Štokr“

Lokomotivy řady 556.0 byly vyráběny v letech 1951–1958 v závodech Škoda Plzeň. Vyrobilo se jich až 510 kusů. Byly určeny pro tažení nejtěžších nákladních vlaků na hlavních tratích a nezřídka zajišťovaly i osobní a rychlíkovou dopravu. Tyto lokomotivy se podílely na tzv. těžkotonážním hnutí. Metoda, kterou toto hnutí použilo, zvyšovala přepravní kapacitu tratí, dosahovala se úspora lokomotiv a personálu a tím se snižovaly provozní náklady. Např. na trati Plzeň–Cheb byla pro parní lokomotivy řady 556.0 norma nosnosti 1600 tun. Ale mistrovským využitím trakčních rezerv lokomotiv, využíváním pohybové energie vlaků ke snadnějšímu a hospodárnějšímu překonání traťových stoupání byly kolektivy lokomotivních čet tyto normy u těžkotonážních vlaků daleko překračovány. Vlaky dosahovaly postupně hmotnosti 2000, 3000, 4000 tun, až se zastavily na hmotnosti 8272 tun.

Rekordní vlak měl 2 lokomotivy a táhl 121 čtyřnápravových vagónů, jehož celková hmotnost byla zmíněných 8272 tun. Takto snaha železničářů zhospodárnila provoz a pomáhala zvládat přepravní nároky. Provozovány byly až do roku 1983. Lokomotiva byla vybavena mechanickým šnekovým přikladačem, díky kterému měla přezdívku „Štokr“. [16, 17]

Z technických parametrů je třeba zmínit, že parní lokomotiva řady 556.0 měla dva pohonné válce o průměru 550 mm. Maximální výkon lokomotivy byl 1500 kW a maximální rychlost byla 80 km/h. Provozní hmotnost lokomotivy byla 99 tun. Délka lokomotivy byla 13 975 mm a průměr hnacích kol 1400 mm. [16, 17]

Závěr

Co dodat k napsanému. Éra páry v nás starších stále evokuje „opravdové pískání lokomotivy“. V noci vyletující jiskry z komína a v zimě začouzený sníh v okolí parních válců. A samozřejmě všude obláčky kouře, ať už od válců, od komína, nebo když se odpouštěla pára z různých ventilů. O nezaměnitelné zvukové kulise rozběhu parní lokomotivy ani nemluvíme. To je potřeba si poslechnout. Proto je chvályhodné, že existuje pár nadšenců, kteří tyto skvosty zprovoznili a čas od času s nimi vycestují po „spřátelených“ depech, aby se s těmito technickými skvosty seznámila i mladší generace. Ani důvod napsání tohoto článku nebyl jiný než propagovat konstruktérské dovednosti předchozích generací, když si člověk některé věci ještě pamatuje a umí si je seskládat do souvislosti se zdroji nadšenců publikovanými na internetu. I proto je tak bohatá kolonka odkazů na literaturu. A zároveň jsme chtěli vyzdvihnout práci všech nadšenců, kteří se renovacím lokomotiv věnují.

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

Literatura

[1] James Watt bol najvýznamnejším zdokonaliteľom parného stroja, URL: <http://www.teraz.sk/magazin/james-watt-veda-profil/94907-clanok.html>
[2] Rocket (rušeň), URL: <https://sk.wikipedia.org/wiki/Rocket_(ru%C5%A1e%C5%88)>
[3] Coiley, John: Train, Dorling Kindersley Limited 2009, s. 14–15, ISBN 978-0-7566-5032-2
[4] Parný rušeň, URL: <https://sk.wikipedia.org/wiki/Parn%C3%BD_ru%C5%A1e%C5%88>
[5] Lokomotivní parní stroj, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotivn%C3%AD_parn%C3%AD_stroj>
[6] Parní lokomotivy na našich kolejích: řada 486.0, VLAKY.NET, URL: <http://www.vlaky.net/zeleznice/spravy/4103-Parni-lokomotivy-na-nasich-kolejich-rada-4860/>
[7] Muzeálny parný rušeň radu 486, URL: <https://www.rail.sk/arp/slovakia/rolstock/486.htm>
[8] Lokomotiva 486.0, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_486.0>
[9] Lokomotiva 475.1, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_475.1>
[10] Rušeň 475.196, Spolok Výhrevne Vrútky, URL: <http://vyhrevna-vrutky.sk/index.php?page=500&art=5&menu=3&submenu=1&menu_end=3>
[11] Lokomotiva 477.0, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_477.0>
[12] Parní lokomotivy na našich kolejích: řada 477.0, VLAKY.NET, URL:
<http://www.vlaky.net/zeleznice/spravy/4018-Parni-lokomotivy-na-nasich-kolejich-rada-4770/>
[13] Parný rušeň 498.1, URL: <https://sk.wikipedia.org/wiki/Parn%C3%BD_ru%C5%A1e%C5%88_498.1>
[14] Popisy vozidiel: Parný rušeň 498.104 „Albatros“, URL:
<http://www.veterany.eu/2010/03/09/popisy-vozidiel-parny-rusen-498-104-albatros-albatros-klub-rd-bratislava/>
[15] Lokomotiva 486.0, URL: <https://cs.wikipedia.org/wiki/Lokomotiva_486.0>
[16] Lokomotiva 556.0, URL: <http://lokomotivy.webzdarma.cz/556_0.htm>
[17] Parní lokomotivy řady 556.0, URL: <http://www.zeleznicny.net/modules/AMS/print.php?storyid=1695>