Stanoviště strojvedoucího Vectron: Popis a vývoj moderní elektrické lokomotivy

První prakticky upotřebitelnou elektrickou lokomotivu předvedl světu Werner Siemens dne 31. 5. 1879 na průmyslové výstavě v Berlíně. Měla jediný trakční motor o výkonu 2 kW, napájený napětím 150 V. Její hmotnost byla přibližně 1 t a jezdila se třemi vozy rychlostí 7 km/h. Vývoj šel rychle kupředu.

Dorothea, dodaná v roce 1882 kamenouhelným dolům v Zaukerode, již v sobě měla prakticky všechny principy, používané u stejnosměrných lokomotiv s odporovou regulací, stavěných mnoha výrobci až do konce dvacátého století. V roce 1896 přišel Werner Siemens s myšlenkou jednofázového napájení elektrických drah vysokým napětím s transformací na lokomotivě a v roce 1896 postavila firma Siemens-Halske první lokomotivu s třífázovými asynchronními motory. A tak to šlo dál, rok za rokem, celé dvacáté století a začátek století jednadvacátého, až do dnešních dnů jich bylo méně.

Ve 126 let dlouhé historii elektrických lokomotiv Siemens má každý rok své místo, vždy bylo co zlepšovat a krok za krokem vozidla zdokonalovat, vždy byl nějaký aktuální úkol k řešení. Je tomu tak i v současnosti.

V závěru devadesátých let minulého století se Rakouské spolkové dráhy rozhodly provést zásadní obměnu svého parku elektrických lokomotiv. Zvolili si k tomu vozidlo mimořádných parametrů: výkon 6 400 kW, čtyřnápravové provedení, maximální rychlost 230 km/h, špičkové technické úrovně a velmi pohledných tvarů. Ještě nikdy nevypadlo 10 000 koní tak krásně, hodnotili prototypy tmavě červených lokomotiv nadšení obdivovatelé železniční techniky.

Lokomotivy, které byly před nedávnem překvapením, se díky početným dodávkám staly v průběhu několika let po uzavření kontraktu typickým symbolem rakouských železnic. Jde o lokomotivy v pravdě univerzální, vhodné pro dopravu rychlíků i těžkých nákladních vlaků, což výrazně zjednodušuje organizaci provozu a umožňuje jejich vysoké každodenní využití. K tomu též přispívá jejich vysoká provozní spolehlivost a minimální náročnost na údržbu.

Čtěte také: Hortenzie řapíkatá - tipy pro pěstování

Železniční doprava má v Evropě výrazně nadnárodní charakter a tak začaly být lokomotivy 1016 používány i na náročných mezistátních vozebních ramenech spojujících přes horské průsmyky Rakousko s Německem a Švýcarskem. Fotografie červených lokomotiv s charakteristickým oblým čelem se staly nepostradatelnou součástí kalendářů vydávaných pro obdivovatele železnic.

Šedesát dvousystémových lokomotiv typu ES 64 U2 je zařazeno do šedožluté flotily společnosti Siemens Dispolok, ze které si je na delší či kratší období pronajímají mnozí evropští dopravci k zabezpečování nejrůznějších dopravních služeb. Tato nabídka umožňuje všem dopravcům, státním dráhám i privátním společnostem prakticky ihned a bez nároků na prvotní kapitál, získat pro naplňování svých záměrů moderní, vysoce výkonné, mimořádně spolehlivé a v řadě evropských zemí homologované lokomotivy a postupně je splácet z tržeb za jimi uskutečňované přepravy.

Úmysl dopravních odborníků z orgánů Evropské unie je jasný: převést dálkovou nákladní dopravu z přetížených silnic na kapacitně nevyužité železnice. Pomůže se tím jak silnicím a dálnicím, které těžká vozidla poškozují a na kterých brání plynulosti a bezpečnosti provozu, tak i železnicím, které potřebují více dopravních výkonů pro rozložení svých nemalých fixních nákladů. Avšak na rozdíl od automobilů, lodí a letadel, které mohou po Evropě volně jezdit, plout a létat, u trakčních železničních vozidel tomu tak není.

Je realitou, že evropská železniční síť není z technického hlediska volně průjezdná. Politická vůle, aby vlaky libovolných dopravců mohly napříč Evropou volně projíždět, je již v současnosti kodifikována v zákonech členských zemí Evropské unie. Její praktické uskutečňování je však silně komplikováno technickou nejednotností. Iniciativu proto převzali bruselští zákonodárci.

Interoperabilita a technické parametry lokomotivy Vectron

Nástrojem k oživení železniční dopravy v Evropě je interoperabilita, neboli vzájemná propojitelnost evropských železnic. Ta však představuje dlouhodobý proces, neboť přebudování železniční infrastruktury na jednotné provedení je otázkou mnoha let a v řadě případů je i ekonomicky nereálné. V prvé řadě je pro tuto lokomotivu typické, že může být napájena ze čtyř různých evropských elektrizačních systémů: 1,5 kV (Francie-jih, Nizozemí), 3 kV (Belgie, Itálie, Česko-sever, Slovensko-sever, Polsko), 15 kV 16,7 Hz (Švýcarsko, Německo, Rakousko, Norsko, Švédsko) a 25 kV 50 Hz (Francie-sever, Lucenbursko, Dánsko, Maďarsko, Bulharsko, Rumunsko, ...). Ale to by samo o sobě nestačilo.

Čtěte také: Ne každé opuštění je přestupek

Každá zem představuje ve vybavení lokomotivy určitý národní balíček, tvořený zejména souborem místních zabezpečovacích a sdělovacích zařízení. Prvořadým posláním lokomotiv typu Eurosprinter ES 64 F4 je umožnit železnicím nabídnout svým přepravcům rychlou mezistátní nákladní dopravu ve vysoké kvalitě, s garantovanými termíny a přitom cenově dostupnou.

Desetitisíce kamionů denně komplikujících provoz po silnicích a dálnicích v celé Evropě dokládá, jak velký potenciál tento přepravní trh představuje a jaká je společenská potřebnost a užitečnost záměru převedení této zátěže ze silnic na železnice. Postupné zavádění silničního mýta a očekávané výrazné a trvalé zvýšení cen pohonných hmot v důsledku disproporcí mezi spotřebou a těžbou ropy vytvářejí pro železnice velmi výraznou příležitost.

Na tu je potřeba se připravit novými vozidly - moderními, vysoce výkonnými, spolehlivými, údržbově nenáročnými, s nízkou spotřebou elektrické energie a schopných mezinárodního nasazení. Tato strategie vedla DB (nyní Railion) k nákupu 100 čtyřsystémových lokomotiv řady 189. Díky individuálnímu řízení IGBT pulsních napěťových střídačů pro napájení asynchronních trakčních motorů dosahují tyto lokomotivy velmi dobrých adhezních vlastností. Proto disponují rozjezdovou tažnou silou 300 kN a trvalou tažnou silou 270 kN, což jsou hodnoty dosud obvyklé jen u šestinápravových, nikoliv u čtyřnápravových lokomotiv. Pozitivní vliv náhrady šestinápravových lokomotiv čtyřnápravovými na míru opotřebení tratí í vozidel je jednoznačný.

Aplikace výše uvedených myšlenek a principů panevropského provozu i v oboru rychlé osobní dopravy vedla vedení ÖBB k zájmu o nákup lokomotivy řady ES 64 U4, tedy řady 1216 ÖBB. 230 km/h). Situace v mezistátní přepravě osob se mění. Dopravu na vysokorychlostních tratích a intervalovou dopravu všeobecně přejímají ucelené jednotky. Avšak též pro lokomotivy se ve spojení s klimatizovanými vozy a případně i řídícími vozy se rýsují nové příležitosti.

Tou je doprava na konvenčních tratích (tedy rychlostí do 200 km/h včetně) na střední vzdálenosti (v podstatě mezi sousedními státy) v úsecích s velmi silným zájmem o přepravu, například na spojnicích hlavních měst. Dalším atraktivním přepravním trhem jsou noční ubytovací spoje, pojízdné hotely k vytvoření nočního skoku.

Čtěte také: Český Těšín: Dopravní uzel

Moderní pohodlné a bezpečné lůžkové vozy s vysokou úrovní kultury cestování i ubytovacích služeb (včetně individuálních WC a sprch) v sobě slučují dvojici služeb, souvisejících s v Evropě velmi běžnými pracovními nebo soukromými cestami: přepravu a přenocování. ÖBB si místo posledních 68 lokomotiv řad 1016/1116 ze čtyřsetkusové série objednaly 50 lokomotiv řady 1216 s opcí na dodání dalších 18, tři prototypy převzaly ve výrobním závodě Siemens Transportation Systems - Locomotives v Mnichově dne 31.3.2005. Dodávky sériových lokomotiv 1216 mají proběhnout v letech 2006 až 2007.

Konstrukční řešení a vybavení lokomotivy ES 64 U4

Elektrická lokomotiva ES 64 U4 je skříňová s dvěma čelními kabinami strojvedoucího. Skříň lokomotivy je samonosná a je tvořena spodním rámem a bočnicemi, střecha je demontovatelná a rozdělená na jednotlivé segmenty. Střešní segmenty nesou 4 polopantografové sběrače proudu a další vysokonapěťové komponenty (odpojovače, zkratovače, AC hlavní vypínač. Strojovnou lokomotivy prochází v podélné ose situovaná ulička, podél které jsou rozmístěna jednotlivá zařízení - trakční a pomocné měniče, ventilátory pro chlazení trakčních motorů, jednotky kapalinového chlazení měničů a transformátoru, brzdové odporníky, pneumatická zařízení, akumulátorová baterie a vlakové zabezpečovače.

Pod průchozí uličkou jsou umístěny kabelová vedení a potrubní rozvody. Uprostřed je pod lokomotivou umístěn transformátor. Kabiny strojvedoucího jsou prostorné, klimatizované a jsou z obou stran opatřeny vnějšími dveřmi.

Skříň lokomotivy spočívá prostřednictvím dvojic paralelně řazených válcových šroubových flexicoil pružin na dvounápravových podvozcích, podélné síly jsou přenášeny tažným čepem. Dvojkolí jsou vedena ojničkami, primární vypružení zajišťují ocelové šroubové pružiny. Individuální pohon dvojkolí zajišťují asynchronní trakční motory s cizí ventilací a to prostřednictvím jednostupňového čelního ozubeného převodu se šikmými zuby a dutého hřídele, obepínajícího nápravu. Pro snížení dynamických silových účinků vozidla na trať jsou zásadním způsobem minimalizovány neodpružené hmoty. Dvojkolí je opatřeno koly o průměru pouze 1 150 mm a brzdové kotouče nejsou instalovány ani na nápravě, ani v discích kol, ale jsou uloženy na samostatném odpruženém brzdovém hřídeli, který je poháněn od nápravové převodovky. Rychloběžnost tohoto hřídele též minimalizuje rozměry brzdových jednotek, přesná vzájemná poloha brzdových kotoučů a brzdových jednotek je přispívá k jejich dlouhodobé životnosti.

Elektrická výzbroj a řídící systém

Základem elektrické výzbroje lokomotivy jsou dva komplety vodou chlazených IGBT měničů, každý přísluší jednomu podvozku a obsahuje dva vstupní čtyřkvadrantové měniče, paralelně napájející společný stejnosměrný meziobvod, dva pulsní napěťové střídače (každý z nich je opatřen podpůrným vstupním kondenzátorem a napájí jeden trakční motor), dva pulsní spínače brzdových odporníků a jeden střídač pro napájení pomocných pohonů, též opatřený podpůrným vstupním kondenzátorem. Na měnič pro napájení pomocných pohonů navazuje oddělovací transformátor.

Při práci v AC sítích vstupuje elektrická energie do vozidla se sběračů přes hlavní vypínač s vakuovým zhášedlem do trakčního transformátoru. Ten má jedno primární vinutí a čtyři shodná trakční sekundární vinutí s pevným převodem, ale s odbočkou pro volbu napěťového sytému 15 nebo 25 kV. Páté sekundární vinutí transformátoru slouží k napájení průběžného vedení vlakového topení.

Při práci v DC sítích nejsou čtyřkvadrantové měniče ve funkci, elektrická energie vstupuje do vozidla přes ve strojovně umístěný hlavní vypínač a síťový filtr, ve kterém je kromě kondenzátoru a tlumivky z odsávacího obvodu též využito jako indukčnost sekundární vinutí trakčního transformátoru. Díky použití vysokonapěťových IGBT spínacích modulů je napájení pulsních střídačů i na systému 3 kV přímé (dvoubodové), dříve používané vstupní snižovací měniče či dvojice střídačů napájejících dvojité statorové vinutí trakčního motoru nejsou aplikovány, což přispělo ke zvýšení spolehlivosti a ke snížení ztrát. Při napájecím napětí 3 kV jsou statorová vinutí trakčních motorů, stejně jako při práci v sítích 15 a 25 kV, zapojena do hvězdy, při napájecím napětí 1,5 kV jsou pro částečnou kompenzaci poklesu napětí zapojena do trojúhelníku.

V sítích, ve kterých je to možné, pracuje elektrodynamická brzda zásadně jako rekuperační a veškerá trakčními motory dodávaná elektrická energie je prioritně dodávána do sítě, respektive vedlejším spotřebičům na lokomotivě (pomocné pohony, vedení vlakového topení) a brzdové odporníky jsou svými pulsními spínači aktivovány jen v případě potřeby. V sítích s nemožnou nebo omezenou schopností odebírat vozidlem nabízenou rekuperovanou energii odebírají brzdovou energii vedlejší spotřebiče a brzdové odporníky.

Jednotlivé měniče jsou složeny z univerzálně použitelných fázových modulů, které obsahují kromě vlastních vodou chlazených IGBT spínacích prvků i veškerá další k nim náležící příslušenství. Součástí každého kompletu měničů je i jeden střídač pro napájení pomocných pohonů, na který navazuje oddělovací transformátor. Na lokomotivě jsou tedy dvě střídavé pomocné sítě. Jedna pracuje stálou frekvencí a stálým napětím (3 x 440 V, 60 Hz) a napájí asynchronní elektromotory pro pohon zařízení, jejichž funkce nezávisí na trakčním výkonu lokomotivy (kompresor pro zásobování stlačeným vzduchem, oběhová čerpadla v systémech vodního a olejového chlazení, klimatizační jednotky, …) a měnič s výstupním stejnosměrným napětím 110 V pro napájení řídících obvodů a pro nabíjení pomocné baterie. Druhá střídavá pomocná síť napájí asynchronní elektromotory pohánějící ventilátory pro chlazení trakčních motorů a ventilátory výměníků olej/vzduch a voda/vzduch pro chlazení transformátoru a polovodičových měničů. Tato síť pracuje s proměnnou frekvencí 2 až 60 Hz a s proměnným napětím 0 až 440 V. Frekvence a napětí této sítě jsou řízeny v závislosti na teplotě chlazených zařízení, která je úměrná teplotě okolí a zatížení lokomotivy. Tím je výrazně snížena energetická náročnost pomocných zařízení i hlučnost lokomotivy.

Stanoviště strojvedoucího

Lokomotiva je vybavena dvojicí centrálních řídících počítačů vozidla (ZSG), vždy jeden z nich pracuje jako hlavní a vykonává řídící funkce, druhý počítač je podřízený prvému, je ve stavu pohotovosti a je schopný převzít jeho funkci. Každý trakční pohon je řízen svým řídícím počítačem pohonu (ASG). Komunikace uvnitř lokomotivy, tedy mezi řídícími počítači vozidla, pohonu, brzd a mezi komunikačními displeji na stanovištích strojvedoucího a dalšími zařízení probíhá po datové sběrnici MVB. Ke komunikaci na úrovni vlaku, tedy například pro vícečlenné řízení nebo pro ovládání lokomotivy z řídícího vozu je využívána datová sběrnice WTB. Řídící systém je koncipován na bázi komponent Sibas 32.

Z mnoha důvodů (podstatně vyšší funkčnost a spolehlivost, prostorová nenáročnost, variabilnost) byla velká část sdělovačů a ovladačů na stanovišti strojvedoucího nahrazena dvojicí velkých (úhlopříčka 19´´) barevných dotykových monitorů (Touch-Scren) - PDT (Primary/Driving Terminal) a ODT (Opration/Diagnostic Terminal). Tyto monitory mají možnost pracovat ve více režimech. Monitor PDT je v základním stavu využíván v režimu multifunkčního zobrazení MFA a poskytuje strojvedoucímu informace o rychlosti jízdy, o velikosti tažné nebo brzdné síly, o celkovém stavu lokomotivy a zároveň spolupracuje s vlakovým zabezpečovačem - zobrazuje návěstní znaky a zábrzdnou dráhu.

Monitor ODT je v základním stavu využíván v režimu BuB (ovládání a sledování), ve kterém se zobrazují informace o stavu a funkci jednotlivých agregátů vozidla (síťové napětí, síťový proud, tlaky vzduchu v hlavním vzduchojemu, v hlavním potrubí samočinné brzdy a v brzdových válcích, tažné a brzdné síly jednotlivých dvojkolí, činnost pomocných pohonů, …). Zdrojem stlačeného vzduchu je šroubový kompresor. Samočinná brzda je řízena řídícím počítačem brzd, přímočinná brzda je elektropneumatická. Použita je elektronická protismyková ochrana K-micro. Lokomotiva generuje signály pro ovládání elektropneumatické brzdy vozů.

V březnu 2023 byly představeny dvě nové Vectron střídavé lokomotivy s pomocným dieselovým motorem (DPM) dodané do ČD Cargo. Lokomotivy řady 393 jsou dvousystémové lokomotivy, které mohou jezdit na střídavých systémech 15 kV (16 2/3 Hz) a 25 kV (50 Hz). Stroje jsou vybaveny pomocným dieselovým motorem (DPM - Diesel Power Module) pro provoz na kolejích bez trolejového drátu nebo pro posunovací operace.

tags: #stanoviste #strojvedouciho #Vectron #popis

Oblíbené příspěvky:

• Plzeňská Příroda
• Nakládání s bioodpadem v Nových Jirnech
• O dni v přírodě
• Současná situace koal
• Co se děje s tříděným odpadem?