Tyristorové Žehličky: 35 let mizejících spořivek

Službu na posunu zajišťovaly už v dobách parního provozu především menší tendrovky, ze kterých byl lepší výhled a které měly vyšší hmotnost na nápravu pro bezpečné (tj. pokud možno bez prokluzů) dosažení co nejvyšší tažné síly při rozjezdu či brzdné síly při zastavování posunujícího dílu. Parní trakce však nebyla zrovna ekologická. Velkým pokrokem ČSD proto bylo nasazení celkem 14 kusů elektrických akumulátorových lokomotiv řad E 407.0, E 416.0 ­a E 417.0, které se postupně v letech v letech 1926 až 1950 dostaly na posun na pražských nádražích a v bratislavském přístavu. Téměř neslyšitelné a čistým provozem vynikající lokomotivy však počátkem 60. let dosloužily kvůli potížím se zajišťováním elektrolytu a separačních destiček do akumulátorů. Zánovní motorové lokomotivy, které je vystřídaly, však byly do značné míry krokem zpět. Zejména obyvatelům v okolí velkých nádraží pochopitelně vadil hluk, vibrace a spaliny. Přitom většina velkých stanic se už v průběhu 60. a 70. let ocitla pod měděnou pavučinou trakčního vedení, a tak se další využití elektřiny pro posun přímo nabízelo.

Fechral aneb někdo to rád horké

Už koncem 60. let byl v plzeňské lokomotivce zahájen vývoj elektrické lokomotivy určené pro posunovací službu, přetahy a vozbu lehčích manipulačních vlaků, jejíž prototyp (E 458.0001) byl vyroben v roce 1971. Konstruktéři odvedli vynikající práci a novou lokomotivu doslova napěchovali tím nejmodernějším, co měli v té době k dispozici. Pod nízkými hranatými kapotami se ukrývala elektrická výstroj a dále také balast pro navýšení hmotnosti lokomotivy až na 72 tun (18 tun na nápravu). Kromě skvělého rozhledu z věžové kabiny, který v kombinaci s tvarem kapot umožňoval strojvedoucímu i přímý výhled na nárazníky pro přesné najíždění na vozy, disponovala řada E 458.0 jako první tuzemská lokomotiva také rozjezdovými odporníky z nového materiálu Fechral (název je složenina chemických značek hlavních kovových prvků odporníků – železa, chromu a hliníku), dovolujícího trvalé zatížení odporníků například při posunu nízkými rychlostmi.

Ovšem právě tato vlastnost odhaluje také jednu zásadní nevýhodu posunovacích lokomotiv s odporovou regulací výkonu, kterou však v době vzniku řady E458.0 ještě nedovolovala tehdejší úroveň techniky spolehlivě řešit. Touto byla značná spotřeba elektrické energie, zvláště při posunu s těžkými vlaky při nízkých rychlostech.

V takovém režimu práce, který nebyl v 70. a 80. letech především na spádovištích ničím neobvyklým, se z výkonu lokomotivy E 458.0 přesahujícího 800 kW více než 750 kW bez užitku mařilo v jejích odpornících a trakčních motorech. Důsledkem takového déle trvajícího „pálení“ velkého množství energie v odporníku pak dokonce bylo několik požárů lokomotiv. Mezi vážněji poškozené patřila také ostravská Žehlička E 458.0012. O tomto stroji ale ještě bude řeč.

Léčba potíží proměnným napětím

Problém s nehospodárným provozem a přehříváním lokomotiv při delší jízdě „na odporech“ byl už v době projektu znám, a proto se hledala řešení, jak jej napravit. Dokumentace pro stavbu prototypů z roku 1969 počítala s vybavením lokomotivy přídavnými sběrači a přepojovači umožňujícími přímé napájení trakčních motorů lokomotivy z externího zdroje stejnosměrného napětí proměnné velikosti a směru. Takto upravenou lokomotivu pak bylo možné ovládat v podstatě stejně, jako se před érou digitalizace ovládaly elektrické modelové vláčky.

Pro napájení a dálkové ovládání lokomotivy byla druhou trolejí vybavena kolej vedoucí přes svážný pahrbek ve Valašském Meziříčí. Elektrické napětí požadované velikosti do této pomocné troleje dodával rotační měnič stojící poblíž řídicí věže spádoviště. Lokomotivu v tomto režimu ovládal dálkově z řídicí věže vedoucí posunu, zatímco strojvedoucí na lokomotivě plnil pouze roli dozoru a do pohybu vozidla nijak nezasahoval.

Uvedený systém byl ve Valašském Meziříčí v provozu v letech 1972 až 2000 nejprve se Žehličkou E 458.0002, kterou po několika letech nahradil shodně upravený stroj čísla 022. Pro plánované využívání stejného způsobu řízení v České Třebové a Českém Těšíně bylo v obdobné úpravě dodáno z výroby k ČSD také pět posledních vyrobených strojů řady – E458.0048 až 052, avšak k instalaci pomocné troleje ve stanicích nikdy nedošlo a žádná z těchto lokomotiv si na proměnné napětí nikdy nezajezdila.

Vítězství jménem tyristor

Jinou cestou k zajištění hospodárného provozu posunovacích lokomotiv, která se začala otevírat počátkem 70. let, bylo využití moderní tyristorové regulace rozjezdu. Oblast polovodičové elektro­techniky totiž v té době zaznamenala prudký rozvoj a v polovině 70. let už bylo možné vážně uvažovat i o využití polovodičových prvků pro řízení trakčních pohonů na úrovni hlavního elektrického obvodu lokomotiv.

Principem regulace výkonu trakčních elektromotorů za pomocí silových tyristorů je velmi rychlé zapínání a vypínání toku proudu do motorů, v případě tyristorových verzí lokomotiv E 458.0 rychlostmi (postupně) 33, 100 a 300 sepnutí za vteřinu. Teoreticky tedy nedochází k jakémukoli zbytečnému maření elektrické energie, jako je tomu v případě zařazování odporů pro omezení rozjezdových otáček trakčních motorů u odporových lokomotiv.          

Důležitou roli v této etapě vývoje sehrála zmíněná lokomotiva E 458.0012, která v důsledku přehřátí a následného vznícení laminátového kolene pro přívod chladicího vzduchu k odporníkům vyhořela v květnu 1974 po ujetí asi 85 tisíc kilometrů od vyrobení. Stroj prošel v letech 1976 a 1977 ve výrobním závodě přestavbou, při které byl jako vůbec první zástupce tuzemských elektrických lokomotiv na stejnosměrný proud vybaven dvojicí pulzních měničů, z nichž každý reguloval napětí pro dvojici trakčních motorů v každém z podvozků. Po dokončení rekonstrukce se stroj (hlavně díky nižší hmotnosti přeznačený na E 457.0001) podrobil několika sériím zkoušek na zkušebním okruhu v Cerhenicích i ve svém domovském působišti v Ostravě, kde si díky tyristorům vysloužil přezdívku Krystalka.

Součástí dlouhodobých zkoušek byla také měření spotřeby elektrické energie při různých druzích posunu, kdy se parametry modernizované E 457.0001 srovnávaly s klasickou odporovou Žehličkou E458.0025.

Sesterský souboj rozhodl

Výsledky měření jednoznačně potvrdily správnost zvolené cesty. Tyristorová E 457.0001 byla na všech druzích posunu výrazně úspornější, míra energetických úspor byla při posunu na seřadišti vyčíslena na téměř 36 %, při posunu na pahrbku včetně objíždění a prostojů na 60 % a při samotném sunutí vozů na svážný pahrbek dokonce na 63 %. Neméně zajímavý byl také výpočet ve výsledné zprávě, který uváděl, že za rok provozu na ostravském levém přednádraží lokomotiva s tyristorovou regulací ušetří 674 MWh elektrické energie, při obsazení všech ostravských elektrických posunovacích záloh tyristorovými lokomotivami by se pak úspora mohla pohybovat okolo cifry 4000 MWh ročně!

Vzhledem k tomu, že prototyp E 457.0001 při zkušebním provozu obstál i co se týče provozní spolehlivosti, ustoupily tehdejší ČSD od plánovaného nákupu další série odporových E 458.0 a objednaly dále vylepšené tyristorové lokomotivy nové řady E 458.1. Celkem 35 kusů tyristorových Žehliček bylo dodáno v letech 1981 a 1982.

Na první pohled se daly „tyristorky“ od jinak vzhledově stejné řady E 458.0 rozlišit podle nezapuštěných pozičních světel a elektrotechnické značky tyristoru nakreslené na bocích kabiny. Kromě polovodičové elektrické výzbroje se série E 458.1 oproti řadě E458.0 lišila také vybavením dvěma kompresory, protože spotřeba vzduchu do brzd vozů je při posunu obzvlášť vysoká.

Ač by se zdálo logické, že po dodání moderních E 458.1 budou tyto stroje nasazeny především do posunovací služby a „mlsnější“ E 458.0 budou přesunuty spíše na výkony s menším podílem rozjezdů (například na vozbu manipulačních vlaků), realita byla mnohdy odlišná. Svědčí o tom například fakt, že se řada E 458.1 dostala pouze do dep v Čechách a na Moravě, zatímco na posunech v Žilině, Vrútkách, Košicích a dalších nádražích na Slovensku sloužily pouze Žehličky odporové (dnes řada 110), jejichž službu později převzaly motorové lokomotivy.

V ČR lokomotivy E 458.1 (od roku 1988 přeznačeným na řadu 111) vévodily staničnímu posunu v Ústí nad Labem, Praze, České Třebové, Přerově, Ostravě, Bohumíně a Českém Těšíně, bývaly ale nasazovány i do vozby lehčích nákladních vlaků v okolí uvedených měst. Až do roku 2011 navíc vozívaly osobní vlaky na trati mezi Ústím nad Orlicí a Letohradem, v letech 2000 až 2003 sloužily v osobní dopravě také na trati mezi Olomoucí a Nezamyslicemi.

Čeká je nový život nebo autogen?

V posledních letech je v Česku i na Slovensku patrné omezování provozu Žehliček obou řad. Zatímco ukončení provozu starší řady 110 by kdekdo i vzhledem k jejímu věku očekával (dodnes zůstávají v ČR i SR v provozním stavu už jen poslední dvě dvojice těchto strojů), v případě tyristorové řady 111 je její vyřazování poněkud překvapivé. Pravdou však je, že v osobní dopravě je pro ně díky rostoucímu počtu elektrických jednotek a snahám co nejvíce zefektivnit oběhy souprav práce stále méně. Také v nákladní vozbě vítězí nad úsporami energie a šetrnosti k životnímu prostředí hledisko větší operativnosti motorových lokomotiv, které tak bývají často k vidění i na výkonech pod trolejí, zatímco Žehličkám práce chybí. Přímo se tak nabízí otázka, zda by nebylo efektivní tyto stroje modernizovat například na dvouzdrojová vozidla schopná jízdy jak na napájení z troleje, tak i na pohon naftovým motorem, nebo z akumulátorové baterie. Do šrotu je jich totiž stále ještě škoda.

Další informace o Žehličkách najdete na stránkách www.prototypy.cz v sekcích o řadách 106, 111 a 112.