Průlomový vynález ze Škody skončil na dvorku

Moderní přímý pohon dvoukolí bez převodovek se začal uplatňovat ve světovém měřítku až na počátku tohoto století. V modernější formě, s použitím IGB tranzistorů, permanentních magnetů, s lehčími a menšími motory, se poprvé objevil v elektrické předměstské jednotce ACT japonského dopravce JR East a později také na německém naklápěcím rychlovlaku typu ICE 4 či francouzsko-italském projektu rychlovlaku AGV.

Idea bezúdržbové lokomotivy

Tým konstruktérů firmy Škoda pod vedení Františka Palíka se nechal inspirovat lokomotivou tehdejších západoněmeckých spolkových drah řady 120, která byla vybavena asynchronními motory na střídavé napětí 15 kV/16 2/3 Hz a vystavena v roce 1979 na výstavě dopravní techniky v severoněmeckém Hamburku. Škodováci navrhli lokomotivu na stejnosměrné napětí 3 kV a při diskuzích s elektrotechnickými experty vyšlo najevo, že by bylo možné vyzkoušet i řešení přímého pohonu dvoukolí bez převodových skříní. Takové řešení, nazvané jako gearless, se poprvé pokoušeli najít v USA již ve dvacátých letech minulého století, ale pro nedostatek technických možností z projektu sešlo. Až v roce 1973 vznikly v Anglii dva vysokorychlostní vlaky APT, kde byl ale trakční motor uložen přímo na nápravách.

Trakční motory u prototypu české lokomotivy Škoda 85 E0 byly naopak zcela odpruženy. Princip spočívá v tom, že hnací náprava prochází dutým rotorem motoru a má dostatek vůle pro pohyby primárního vypružení podvozku. Tím byl motor uchráněn od účinků styku kol s kolejnicemi, takže mu vlastně nevadily ani málo udržované tratě za bývalého režimu. Kromě toho se na stroji používala pružná spojka, která umožňovala plynulý rozjezd lokomotivy. Tento princip nebyl v minulosti nikdy realizován a řešení drží světový primát. „Nový typ podvozku bez převodovky byl nejjednodušším způsobem trakčního pohonu, jenž vylučuje v pojízdné části lokomotivy všechny elementy vyžadující údržbu. To znamenalo co nejefektivnější využití stroje v traťové službě. Už tehdy jsem razil heslo – co nejvíce jezdit a co nejméně opravovat a udržovat. Podvozky měly vydržet minimálně 800 tisíc kilometrů bez údržby,“ vzpomíná inženýr Palík.

Ocenění v Kanadě i Německu

Inovační řešení podvozku získalo ocenění zlatou medailí na mezinárodní výstavě v kanadském Vancouveru v roce 1986, kde byl vystaven model, a také později na výstavě vynálezů INEX v Brně či veletrhu dopravní techniky IVA v Hamburku. Stroj 85 E0, později označený jako řada ČSD 169.001, se podrobil v roce 1988 důkladným zkouškám na okruhu ve Velimi a později byl nasazen do pravidelné osobní i nákladní dopravy na tratích Praha – Beroun a Praha – Ústí nad Labem, kde najel 52 tisíc kilometrů.

Řada odborníků možná ani netuší, že kromě podvozku s asynchronním trakčními motory bez převodovek škodováci vyprojektovali a postavili ještě klasické řešení podvozků „asynchronní motor – spojka – převodovka – dvoukolí“ především jako zálohu pro případ, že by průkopnické řešení bez převodovek mělo problémy a bylo by potřeba rozjet ihned sériovou výrobu v „klasickém“ provedení. Po ukončení zkoušek a provozu podvozků s přímým pohonem dvoukolí byly navrženy různé úpravy. Lokomotivu technici dopravili do závodu Škodovky a skříň lokomotivy umístili na klasické podvozky s převodovkami. V roce 1990 byla odeslána zpět na zkušební okruh k provedení zrychlených technicko-bezpečnostních zkoušek a poté zařazena do normálního turnusového provozu v tehdejším Lokomotivním depu Nymburk. Za úspěch lze považovat fakt, že Škodovka se dostala vývojem asynchronní techniky na světovou úroveň vlastními silami. „Všechno probíhalo standardní cestou až do doby vzniku Drážního úřadu, který vyžadoval ke stroji certifikát. Certifikaci však nechtěla zaplatit ani Škodovka, ani tehdejší Československé státní dráhy, a tak byl Asynchron odstaven. Ve Škodovce se změnilo vedení a na financování dalšího vývoje nebyly prostředky. Byly vyráběny pouze nasmlouvané elektrické lokomotivy a kolem roku 1997 byla na delší dobu výroba lokomotiv ukončena,“ říká František Palík. Dnes tento prototyp pomalu rezaví v areálu Škodovky.

Ověřovací série už nevznikla

Podle původních plánů z konce osmdesátých let měla být v letech 1993 až 1994 vyrobena první ověřovací série těchto „bezúdržbových“ strojů, k čemuž ale již nedošlo. Světlo světa naopak v roce 2008 spatřil první prototyp třísystémové elektrické lokomotivy s asynchronními motory typu 109E – u Českých drah označené řadou 380, u které jsou využity základní principy mechanické části z prototypu 85 E0. Zejména šlo o konstrukci samonosné lokomotivní skříně, přenos podélných sil mezi podvozkem a skříní, aretační systém ruční brzdy, duté nápravy dvoukolí či flexi-coilové vypružení. Byl zvolen sice dražší, ale bezrizikový pohon dvoukolí dutým hřídelem objímajícím nápravu. Trakční motory s převodovkou jsou uloženy na dutém hřídeli a přenos momentu na dvojkolí zajištěn pružnými spojkami. Toto řešení, zvané přenos výkonu třetího stupně, se používá již u trakčních vozidel na rychlost 200 km/h.

ASYNCHRONNÍ LOKOMOTIVA 85 E0

V září 1987 byla škodovácká lokomotiva s továrním označením 85 E0 poprvé představena veřejnosti na plzeňském hlavním nádraží v rámci 60. výročí výroby lokomotiv ve Škodě. Lokomotiva, přezdívaná Asynchron, se setkala se zájmem, protože měla i celou řadu nových konstrukčních řešení – hlasitou diagnostiku pro komunikaci se strojvedoucím, ovládání lokomotivy z podloketní opěry nového křesla strojvedoucího stavitelného podle jeho váhy, automatické řízení lokomotivy s možností založení jízdního řádu do paměti, cílové brzdění, využití rekuperačního brzdění, nový typ sběrače proudu s havarijní pojistkou při poruše trolejového vedení, automatickou aretaci brzdy při odstavení, elektrické stahování oken, moderní designérské řešení dvoustupňového vypružení pro kvalitní jízdu i po nedostatečně udržované trati. Kompletní elektrická výzbroj – měniče, střídače, trakční motory – byla vyrobena ve Škodovce bez dovozu ze zahraničí. Stroj se v té době vyrovnal světové konkurenci.