Kdy se dočkáme nové lokomotivy z Plzeňské Škodovky? – II. část

V prvním díle jste se dozvěděli o předchůdkyni lokomotivy řady 109 E a začátku vývoje. Druhá část je věnována popisu jednotlivých konstrukčních celků. Přeji příjemné čtení.

Vzorem hrubé stavby skříně je lokomotiva 85 E (řada 169), kde především bočnice vykazovaly velmi dobré parametry při relativně nízké hmotnosti. Na hlavním rámu jsou kromě hlavních vnějších podélníků i dva vnitřní za účelem kvalitního upevnění přístrojů ve strojovně. Každé nové vozidlo pro celostátní tratě v EU musí odpovídat mimo jiné také Technickým směrnicím pro interoperabilitu (TSI). Protože konstrukční rychlost lokomotivy je 200 km/h, musí splňovat podmínky TSI vysokorychlostního evropského železničního systému, subsystém vozidla (zkráceně TSI HS RST), která byla v roce 2005 změněna první revizí. TSI HS RST 1. revize je v současnosti Evropskou komisí schválena a vstoupila v platnost v polovině roku 2007. TSI HS RST 1. revize totiž počítá s chystanou evropskou normou pro odolnost vozidel proti nárazu (prEN 15227 – Railway applications – Crashworthiness requirements for railway vehicle bodies, která vstoupila v platnost právě v polovině roku 2007). Požadované odolnosti skříň vozidla při nárazu se dosahuje pomocí speciálních nárazníků a deformačních členů, konstrukcí čelní partie vozidla s deformační zónou a novou konstrukcí pluhu, jenž musí chránit vozidlo před vykolejením.

Vychází koncepčně z podvozku s rychloběžnými ATM ŠKODA 85 E („Asynchron“ řada 169) a při konstrukci byly využity poznatky z provozu podvozků ŠKODA 1 EV, elektrických jednotek řady 471 ČD. Je navržen tak, aby jej bylo možno použít rovněž i pro některá další vozidla odvozená z typu 109 E. Jeho konstrukční rychlost je 200 km/h a maximální nápravový tlak 22,5 t. Podvozek je dvounápravový, s rámem svařované konstrukce, dvojitým vypružením, plně vypruženým pohonem dvojkolí (dutým hřídelem) a hydraulickými tlumiči. Má velmi nízkou hmotnost (cca 16 t), relativně malý rozvor (2 500 mm), malé nevypružené hmoty, v primárním stupni i sekundárním stupni vypružení FLEXICOIL ocelovými vinutými zpruhami, nízko položený přenos tažných sil, kotoučovou brzdu, čistění jízdní plochy kol a mazání okolků.

RÁM PODVOZKU – Základní částí podvozku je rám tvořený dvěma čelníky, příčníkem a dvěma podélníky s tzv. “balkóny“, pro umístění sekundárního vypružení a pro upevnění ojniček vedení dvojkolí. Podélníky jsou mezi „balkóny“ ve střední dolní části propojeny příčníkem, jenž je ve střední části ze spodní strany zúžen kvůli umístění mechanismu přenosu tažných sil. Mezi čelníky a příčníkem jsou pomocí válcových pryžokovových silentbloků, uchycených do konzol, zespodu zavěšeny 2 bloky pohonů.

SEKUNDÁRNÍ VYPRUŽENÍ – Skříň vozu spočívá na rámu podvozku přes dvě skupiny sekundárních pružin. Klasické vinuté zpruhy využívají efektu FLEXICOIL a zajišťují nejen svislé vypružení ale i příčné pohyby mezi skříní a podvozkem. Vodorovný pohyb podvozku vůči skříni vymezují vypružené narážky.

PŘENOS TAŽNÝCH SIL ze skříně na rám podvozku jde přes nízko uložený kovaný otočný čep nalisovaný do příčníku hlavního rámu a dále přes tzv. lemniskátový přímovod, jenž sestává ze svařeného vahadla a dvou ojnic. Vahadlo je uprostřed upevněno přes pouzdro na otočný čep a v obou koncích vahadla jsou přes pryžové silentbloky uchyceny ojnice. Vzájemně natočenými oky o 90° jsou ojnice uchyceny do konzol na příčníku rámu podvozku. Nízko uložený otočný čep zaručuje malé odlehčení náprav v podvozku. Celý mechanismus vyjma otočného čepu je převzat z lokomotivy ŠKODA 85 E.

PRIMÁRNÍ VYPRUŽENÍ A VEDENÍ DVOJKOLÍ – Rám podvozku spočívá přes 4 páry vinutých pružin na ložiskových skříních dvojkolí, které je tvořeno vrtanou nápravou s čepy. Monobloková kola a hrubé výkovky náprav jsou výrobkem firmy BONATRANS. Na obou stranách každého kola jsou přišroubovány hliníkové brzdové kotouče. Do kol je rovněž uchycen kloub spojky pohonu dvojkolí, na který přichází točivý moment z převodovky přes dutý hřídel objímající nápravu. Na čepy nápravy jsou nalisována dvouřadá válečková ložiska, která jsou uložena v ložiskových skříních. Ložiskové skříně jsou s rámem podvozku spojeny podélnými ojničkami pro vedení dvojkolí a přenos podélných sil.

Nápravová převodovka je jednostupňová, s ozubenými koly se šikmým čelním ozubením a je pomocí příruby napevno spojena s trakčním motorem. Z převodovky na dvojkolí se točivý moment přenáší dutým kloubovým hřídelem objímajícím nápravu. Hřídel je tvořen kompozitovou kuželovou trubkou a dvěma speciálními klouby. Na čelníku rámu podvozku jsou uchyceny 4 jednotky kotoučové brzdy KNORR. Každá brzdová jednotka působí na kotouče jednoho kola a je vybavena pneumatickými válci se střadačovou parkovací brzdou.

Systém nadřazeného řízení řídí ovladače jednotlivých brzd a regulátor pohonu podle pokynů z CRV&AVV, nebo z hlavní jízdní páky. Vzduchovou část brzdy dodá firma DAKO, mechanickou část brzdy (brzdové jednotky) dodá firma Knorr a elektrodynamická brzda (EDB) je součástí trakčního pohonu od Škoda Electric. EDB je nezávislá (započitatelná), je řízena regulátorem trakčního pohonu v závislosti na požadavcích systému nadřazeného řízení. Požadovanou brzdnou sílu zadává CRV&AVV, nebo strojvedoucí ručně hlavní jízdní pákou. Tlaková brzda doplňková slouží k vyrovnávání úbytku brzdné síly EDB a je ovládána systémem nadřazeného řízení podle povelů od CRV&AVV. Elektricky řízená samočinná brzda je ovládána brzdičem DAKO BSE (v panelové úpravě), jenž dostává povely z hlavní jízdní páky (při ručním řízení), nebo z CRV&AVV. Elektricky řízená přídavná brzda je ovládána elektrickým ovladačem DAKO BPE, jenž dostává povely z ruční páky přímočinné brzdy. Parkovací brzda je elektricky řízená a uvede se v činnost samočinně ihned po zastavení vozidla. Záchranná brzda má možnost elektrického přemostění podle vyhlášky UIC 541-5, kohouty hlavního potrubí jsou na stanovištích strojvedoucího. Zajišťovací pružinová brzda (střadačová) působí na všechna dvojkolí lokomotivy, nahrazuje dříve používanou ruční brzdu. Je součástí brzdových jednotek od firmy Knorr. Lokomotiva je vybavena elektronickým protiskluzovým a protismykovým zařízením. Má rotační mazaný lamelový kompresor italské firmy Mattei a pomocný pístový kompresor od Knorr-Bremse.

Elektrickou energii do lokomotivy přivádějí dva univerzální polopantografové sběrače (univerzální pro všechny tři systémy) s odpojovači přes univerzální obvod indikace napájecího systému. Trakční transformátor od švýcarské firmy ABB mění střídavý proud 25 kV nebo 15 kV pro vstupní obvody lokomotivy a též napájí pomocné pohony a vlakové topení. Je zavěšen zespodu na rám lokomotivy. Na systému 3 kV ss využívá sekundární trakční vinutí jako tlumivky vstupního filtru. To však nepostačuje a musí být doplněn o další tlumivku mimo nádobu trafa, poněvadž transformátor nebyl vyvinut přímo pro lokomotivu 109 E.

V lokomotivě jsou dva skříňové trakční měniče, typu 1 MS-1 od firmy ŠKODA ELECTRIC a sestávají z čtyřkvadrantového (4Q) měniče, stejnosměrného meziobvodu a trakčních střídačů. Využívají vodou chlazené IGBT moduly firmy Infineon (dříve EUPEC). Každá ze dvou měničových skříňí obsahuje dva trakční střídače. Každý střídač se skládá ze dvou dílčích částí, určených pro napájení asynchronního trakčního motorů. V měničové skříni jsou dále instalovány pulzní měniče pro napájení jednoho bloku brzdového odporníku.

Trakční motory o jmenovitém výkonu 1600 kW jsou typu ML 4550 K/6 a jsou výrobkem firmy ŠKODA ELECTRIC. Jedná se o asynchronní třífázové motory s kotvou nakrátko a se statorovým vinutím zapojeným do dvojité hvězdy.

Čtyři dílčí brzdové odporníky s výkonem 4 x 550 kW jsou umístěny ve strojovněv bloku sloupového provedení, jehož součástí je rovněž ventilátorové soustrojí. Odporník je dimenzován pro trvalé zatížení. V režimu EDB je napájen pulzním proudem obdélníkového průběhu ze stejnosměrného meziobvodu lokomotivy přes pulzní měnič s IGBT tranzistory.

Pomocné pohony jsou třífázové, asynchronní. Střídače pomocných pohonů jsou napájeny ze stejnosměrné sítě 570 V ss.

Řízení lokomotivy, hlavních i pomocných pohonů je procesorové a umožňuje násobné řízení dvou spřažených lokomotiv z jednoho stanoviště lokomotivy nebo z řídicího vozu, k čemuž je lokomotiva vybavena 22žilovým kabelem UIC se zásuvkami na čelech lokomotivy. Ovládání a řízení trakčních a brzdových systémů všech aktivních i neaktivních hnacích, řídicích či vložených vozidel zapojených do vlaku a u všech aktivních hnacích vozidel rovněž součinnost pneumatických a elektrodynamických brzdových systémů zajišťuje systém nadřazeného řízení lokomotivy dle pokynů od CRV&AVV od firmy AŽD, nebo od hlavní jízdní páky (+ dalších ovládacích prvků na pultu strojvedoucího) při ručním řízení. CRV&AVV umožňuje řídit vlak v těchto režimech:

CRV&AVV umí číst traťovou část jak AVV tak ETCS (ETCS je součástí ERTMS – vice zde).

Hlavními ovladači na pultu strojvedoucího jsou hlavní jízdní páka (slučuje polohy pro jízdu i brzdu), klávesnice pro ARR a AVV, volič režimu řízení, volič směru jízdy a ovladače pomocných funkcí brzdiče DAKO BSE (nízkotlaké přebití, plnicí švih, závěr). Hlavními komunikátory jsou dva barevné dotykové TFT displeje od švýcarské firmy Pixi. Provozní displej umístěný uprostřed zešikmené části pultu slouží pro zobrazování provozních informací lokomotivy, soupravy a řízení (např. ukazatele rychlosti, napětí, proudu aj.). Diagnostický displej, umístěný v zešikmené části pultu vlevo od předchozího displeje, slouží pro diagnostiku hnacího vozidla. Tyto dva displeje nahrazují maximum zobrazovačů, jichž by lokomotiva díky svému určení musela mít takové množství, že by se do pultu vešly velice těžko. Oba displeje jsou vzájemně zastupitelné.

Na otázku, kdy budem moci vidět lokomotivu na výkonu mi bylo odpovězeno: „Přibližně v polovině roku 2008.“ Jen dodám, že je to i se schválením a patřičnými zkouškami (druhá otázka na zaměstnance byla, jestli to myslel i se schválením, a dodal, že je to i se schválením). Po tom všem, co jsem mohl vidět ve výrobní hale, kolik je toho uděláno a kolik práce se musí ještě udělat, tak přeji hodně, hodně ale opravdu hodně štěstí aby bylo vše v řádném termínu dokončeno.

Souvisecí článek:
Kdy se dočkáme nové lokomotivy z Plzeňské Škodovky? – I. část

Autor: Strnda
Čerpáno: http://109-e.wgz.cz