Lokomotiva -Locomotive

Dieselové lokomotivy Pacific National v Austrálii zobrazující tři typy karoserie, kabinovou jednotku (přední), kapotovou jednotku (uprostřed) a skříňovou kabinu (zadní)
Elektrická lokomotiva China Railways HXD1D v Číně

Lokomotiva nebo motor je železniční dopravní prostředek, který poskytuje hnací sílu vlaku . Pokud je lokomotiva schopna nést užitečné zatížení, je obvykle spíše označována jako násobná jednotka , motorový vůz , motorový vůz nebo motorový vůz ; použití těchto samohybných vozidel je zvýšeně běžné pro osobní vlaky , ale vzácné pro náklad (viz CargoSprinter ).

Tradičně lokomotivy táhly vlaky zepředu. Nicméně provoz push-pull se stal běžným, kdy vlak může mít lokomotivu (nebo lokomotivy) vpředu, vzadu nebo na každém konci. V poslední době začaly železnice používat DPU nebo distribuovanou energii. Přední část může mít jednu nebo dvě lokomotivy následované lokomotivou uprostřed vlaku, která je řízena dálkově z vedoucí jednotky.

Etymologie

Slovo lokomotiva pochází z latinského loco – „z místa“, ablativu místa místo “ a středověkého latinského motivus , „způsobující pohyb“ a je zkrácenou formou výrazu lokomotiva , který byl poprvé použit v roce 1814. rozlišovat mezi samohybnými a stacionárními parními stroji .

Klasifikace

Před lokomotivami byla hnací síla pro železnice generována různými metodami nižších technologií, jako je lidská síla, koňská síla, gravitace nebo stacionární motory, které poháněly kabelové systémy. V dnešní době existuje jen málo takových systémů. Lokomotivy mohou vyrábět energii z paliva (dřevo, uhlí, ropa nebo zemní plyn), nebo mohou odebírat energii z vnějšího zdroje elektřiny. Je běžné klasifikovat lokomotivy podle jejich zdroje energie. Mezi běžné patří:

Pára

Wainwright SECR třídy P na Bluebell Railway , Anglie

Parní lokomotiva je lokomotiva, jejíž primárním zdrojem energie je parní stroj . Nejběžnější forma parní lokomotivy také obsahuje kotel na výrobu páry používané motorem. Voda v kotli se ohřívá spalováním hořlavého materiálu – obvykle uhlí, dřeva nebo oleje – za vzniku páry. Pára pohybuje vratnými písty , které jsou spojeny s hlavními koly lokomotivy, známými jako „ hnací kola “. Zásoby paliva i vody jsou přepravovány s lokomotivou, buď na samotné lokomotivě, v bunkrech a nádržích (toto uspořádání je známé jako „ tanková lokomotiva “) nebo taženo za lokomotivou v tendrech (toto uspořádání je známé jako " nabídková lokomotiva ").

Trevithickova lokomotiva 1802

První plně funkční železniční parní lokomotiva byla postavena Richardem Trevithickem v roce 1802. Byla zkonstruována pro železárny Coalbrookdale v Shropshire v Anglii, i když se nedochovaly žádné záznamy o tom, že by tam fungovala. 21. února 1804 se uskutečnila první zaznamenaná jízda po železnici taženou párou, když další Trevithickovy lokomotivy táhly vlak z železáren Penydarren v Merthyr Tydfil do Abercynonu v jižním Walesu. Doprovázel Andrew Vivian , běžel se střídavým úspěchem. Konstrukce zahrnovala řadu důležitých inovací včetně použití vysokotlaké páry, která snížila hmotnost motoru a zvýšila jeho účinnost.

Locomotion č. 1 v Darlington Railway Center and Museum

V 1812, Matthew Murray je dvouválcová ozubnicová lokomotiva Salamanca nejprve běžela na okraj- kolejový ozubnicový Middleton železnice ; toto je obecně považováno za první komerčně úspěšnou lokomotivu. Další známá raná lokomotiva byla Puffing Billy , postavená v letech 1813–14 inženýrem Williamem Hedleyem pro dolu Wylam poblíž Newcastle upon Tyne . Tato lokomotiva je nejstarší dochovanou lokomotivou a je vystavena ve vědeckém muzeu v Londýně. George Stephenson postavil Locomotion č. 1 pro Stockton & Darlington Railway na severovýchodě Anglie, což byla první veřejná parní železnice na světě. V roce 1829 jeho syn Robert postavil The Rocket v Newcastle upon Tyne. Rocket byl zařazen do Rainhill Trials a vyhrál . Tento úspěch vedl k tomu, že se společnost stala předním stavitelem parních lokomotiv používaných na železnicích ve Velké Británii, USA a velké části Evropy. Liverpool & Manchester Railway , postavená Stephensonem, byla otevřena o rok později s výhradním využitím parní energie pro osobní a nákladní vlaky .

Parní lokomotiva zůstala zdaleka nejběžnějším typem lokomotivy až do doby po druhé světové válce . Parní lokomotivy jsou méně účinné než moderní dieselové a elektrické lokomotivy a jejich provoz a servis vyžaduje podstatně větší pracovní sílu. Čísla British Rail ukázala, že náklady na posádku a palivo pro parní lokomotivu byly asi dvaapůlkrát vyšší než náklady na podporu ekvivalentní dieselové lokomotivy a denní kilometrový výkon, který mohli ujet, byl nižší. Přibližně v letech 1950 až 1970 byla většina parních lokomotiv vyřazena z komerčního provozu a nahrazena elektrickými a dieselelektrickými lokomotivami. Zatímco Severní Amerika přešla z páry během 50. let a kontinentální Evropa v 70. letech, v jiných částech světa k přechodu došlo později. Pára byla známá technologie, která používala široce dostupná paliva a v ekonomikách s nízkými mzdami netrpěla tak velkými rozdíly v nákladech. V mnoha zemích se používal až do konce 20. století. Na konci 20. století byla téměř jediná parní energie, která zůstala pravidelně používána po celém světě, na historických železnicích .

S vnitřním spalováním

Spalovací lokomotivy používají spalovací motor , spojený s hnacími koly převodovkou. Typicky udržují motor v chodu téměř konstantní rychlostí, ať už lokomotiva stojí nebo se pohybuje. Spalovací lokomotivy jsou rozděleny do kategorií podle typu paliva a podkategorie podle typu převodu.

Benzen

Benzenové lokomotivy mají spalovací motory, které využívají jako palivo benzen . Mezi koncem 90. let 19. století a rokem 1900 fungovala řada komerčních výrobců benzenových lokomotiv. Začalo to Deutzem , který vytvořil operační systém založený na prototypu designu pro manganový důl v Giessenu. Poté, na počátku 20. století, byly prodány pro několik těžebních a tunelovacích operací. Po roce 1900 nebylo nutné ani vyžadováno žádné široké použití, jejich nedostatečnost se zvýšila s existencí benzínových a dieselových lokomotiv.

Petrolej

Drenáž Daimler z roku 1887

Petrolejové lokomotivy používají jako palivo petrolej . Byly to první spalovací lokomotivy na světě, které o několik let předběhly dieselové a jiné naftové lokomotivy. První známé petrolejové kolejové vozidlo byla drezína postavená Gottliebem Daimlerem v roce 1887, ale technicky to nebyla lokomotiva, protože nesla užitečné zatížení.

Petrolejová lokomotiva byla postavena v 1894 Priestman Brothers Kingston upon Hull pro použití v Hull docích . Tato lokomotiva byla postavena pomocí 12hp dvojčinného lodního typu motoru, běžícího při 300 otáčkách za minutu, namontovaného na 4kolovém podvozku vagónu. Vzhledem k nízkému výkonu byl schopen táhnout pouze jeden naložený vůz a neměl velký úspěch. První úspěšná petrolejová lokomotiva byla „Lachesis“ postavená Richardem Hornsby & Sons a dodaná na Woolwich Arsenal železnici v roce 1896. Společnost postavila čtyři petrolejové lokomotivy v letech 1896 až 1903 pro použití v Arsenalu.

Benzín

Benzínová lokomotiva Maudslay z roku 1902

Benzínové lokomotivy používají jako palivo benzín ( benzín ). První komerčně úspěšná benzínová lokomotiva byla benzínová-mechanická lokomotiva postavená Maudslay Motor Company v roce 1902 pro Deptford Cattle Market v Londýně . Jednalo se o 80hp lokomotivu využívající 3válcový vertikální benzínový motor s dvourychlostní mechanickou převodovkou.

Benzín-mechanický

Nejrozšířenějším typem benzinových lokomotiv jsou benzinově mechanické lokomotivy , které využívají mechanický převod ve formě převodovek (někdy ve spojení s řetězovými pohony ) k přenosu výkonu motoru na hnací kola, stejně jako u automobilu . . Druhá benzinově mechanická lokomotiva byla postavena FC Blake z Kew v lednu 1903 pro Richmond Main Sewerage Board.

Benzín-elektrický

Benzínové elektrické lokomotivy jsou benzínové lokomotivy, které využívají elektrický převod k přenosu výkonu motoru na hnací kola. To eliminuje potřebu převodovek tím, že přeměňuje rotační mechanickou sílu motoru na elektrickou energii pomocí dynama a poté pohání kola vícerychlostními elektrickými trakčními motory . To umožňuje plynulejší akceleraci, protože se vyhne nutnosti řazení, nicméně je dražší, těžší a někdy i objemnější než mechanická převodovka.

Pozoruhodná raná benzinová elektrická lokomotiva byla postavena v roce 1913 pro Minneapolis, St. Paul, Rochester a Dubuque Electric Traction Company . Vážil 60 tun, generoval 350 koní a projížděl dvojicí podvozků v uspořádání Bo-Bo .

Diesel

Dieselové lokomotivy jsou poháněny dieselovými motory . V počátcích vývoje vznětového pohonu byly s různým stupněm úspěchu používány různé převodové systémy, přičemž jako nejoblíbenější se ukázala elektrická převodovka.

Diesel-mechanický
Raná diesel-mechanická lokomotiva v North Alabama Railroad Museum

Diesel-mechanická lokomotiva používá mechanický převod k přenosu výkonu na kola. Tento typ přenosu je obecně omezen na nízkorychlostní posunovací (výměnné) lokomotivy s nízkou rychlostí, lehké vícenásobné jednotky a samohybné železniční vozy . Nejstarší dieselové lokomotivy byly diesel-mechanické. V roce 1906 založili Rudolf Diesel , Adolf Klose a výrobce parních a dieselových motorů Gebrüder Sulzer Diesel-Sulzer-Klose GmbH k výrobě dieselových lokomotiv. Pruské státní dráhy si u společnosti objednaly dieselovou lokomotivu v roce 1909. První dieselová lokomotiva na světě (dieselová mechanická lokomotiva) byla provozována v létě 1912 na železnici Winterthur–Romanshorn ve Švýcarsku, ale neměla komerční úspěch. . Malé množství prototypů dieselových lokomotiv bylo vyrobeno v řadě zemí až do poloviny 20. let 20. století.

Diesel-elektrický
První užitečná dieselová lokomotiva na světě (dieselelektrická lokomotiva) na dlouhé vzdálenosti SŽD Eel2 , 1924 v Kyjevě

Diesel-elektrické lokomotivy jsou dieselové lokomotivy využívající elektrický převod . Dieselový motor pohání buď elektrický stejnosměrný generátor (obecně méně než 3 000 koňských sil (2 200 kW) netto pro trakci), nebo elektrický střídavý alternátor-usměrňovač (obvykle 3 000 koňských sil (2 200 kW) netto nebo více pro trakci). která dodává energii trakčním motorům , které pohánějí lokomotivu. Mezi naftovým motorem a koly není žádné mechanické spojení. Naprostá většina dieselových lokomotiv je dnes dieselelektrická.

V roce 1914 Hermann Lemp , elektroinženýr General Electric , vyvinul a patentoval spolehlivý stejnosměrný elektrický řídicí systém (následná vylepšení byla také patentována Lempem). Lempův design používal jedinou páku k ovládání motoru i generátoru koordinovaným způsobem a byl prototypem pro řízení všech diesel-elektrických lokomotiv . V letech 1917-18 vyrobila GE tři experimentální diesel-elektrické lokomotivy využívající Lempův návrh řízení. V roce 1924 zahájila provoz dieselelektrická lokomotiva ( E el 2 původní číslo Юэ 001/Yu-e 001). Byl navržen týmem pod vedením Jurije Lomonosova a postaven v letech 1923–1924 firmou Maschinenfabrik Esslingen v Německu. Měl 5 hnacích náprav (1'E1'). Po několika zkušebních jízdách tahala vlaky téměř tři desetiletí od roku 1925 do roku 1954.

Diesel-hydraulický
Německá dieselhydraulická lokomotiva DB třídy V 200 v Technikmuseum v Berlíně

Diesel-hydraulické lokomotivy jsou dieselové lokomotivy využívající hydraulický převod . V tomto uspořádání používají jeden nebo více měničů točivého momentu v kombinaci s ozubenými koly s mechanickým koncovým převodem pro přenos výkonu z dieselového motoru na kola.

Hlavním celosvětovým uživatelem hydraulických převodovek hlavního vedení byla Spolková republika Německo s konstrukcemi včetně DB třídy V 200 z 50. let a rodiny DB V 160 ze 60. a 70. let 20. století . Britská železnice představila množství dieselových hydraulických designů během toho 1955 Plán modernizace , zpočátku licence postavené verze německých designů. Ve Španělsku Renfe používal dvoumotorové německé konstrukce s vysokým poměrem výkonu k hmotnosti k tažení vysokorychlostních vlaků od 60. do 90. let. (viz Renfe Classes 340 , 350 , 352 , 353 , 354 ).

Hydrostatické pohonné systémy byly také aplikovány na železnici, například posunovací lokomotivy o výkonu 350 až 750 hp (260 až 560 kW) od CMI Group (Belgie). Hydrostatické pohony se také používají ve strojích pro údržbu železnic, jako jsou pěchy a brusky kolejnic .

Plynová turbína

Union Pacific 18 , plynová turbína-elektrická lokomotiva zachovaná v Illinois Railway Museum

Lokomotiva s plynovou turbínou je lokomotiva se spalovacím motorem sestávající z plynové turbíny . Motory ICE vyžadují k pohonu kol převodovku. Při zastavení lokomotivy musí být motor ponechán v chodu.

Plynové turbíny-mechanické lokomotivy používají mechanický převod k dodání výkonu plynových turbín na kola. Lokomotiva s plynovou turbínou byla patentována v roce 1861 Marcem Antoine Francois Mennonsem (britský patent č. 1633). Neexistuje žádný důkaz, že lokomotiva byla skutečně postavena, ale návrh zahrnuje základní vlastnosti lokomotiv s plynovou turbínou, včetně kompresoru, spalovací komory, turbíny a předehřívače vzduchu. V roce 1952 Renault dodal prototyp čtyřnápravové motorové lokomotivy s plynovou turbínou o výkonu 1150 hp vybavený systémem Pescara „volná turbína“ produkujícím plyn a stlačený vzduch, spíše než koaxiální vícestupňový kompresor integrovaný do turbíny. Tento model byl následován dvojicí šestinápravových lokomotiv 2400 k se dvěma turbínami a napájením Pescara v roce 1959. Několik podobných lokomotiv bylo postaveno v SSSR Charkovskými lokomotivními závody .

Plynová turbína-elektrické lokomotivy , používají plynovou turbínu k pohonu elektrického generátoru nebo alternátoru , který produkoval elektrický proud pohání trakční motor , který pohání kola. V roce 1939 švýcarské federální dráhy objednaly Am 4/6, GTEL s 1 620 kW (2 170 k) maximálního výkonu motoru od Brown Boveri . Byl dokončen v roce 1941 a poté prošel testováním před uvedením do pravidelného provozu. Am 4/6 byla první plynovou turbínou – elektrickou lokomotivou. British Rail 18000 postavil Brown Boveri a dodal v roce 1949. British Rail 18100 postavila Metropolitan-Vickers a dodala v roce 1951. Třetí lokomotiva, British Rail GT3 , byla postavena v roce 1961. Union Pacific provozoval velkou flotilu turbín- poháněné nákladní lokomotivy počínaje 50. lety. Ty byly široce používány na dálkových trasách a byly nákladově efektivní navzdory jejich špatné spotřebě paliva díky použití „zbytkových“ paliv z ropného průmyslu. Na jejich vrcholu železnice odhadovala, že poháněly asi 10 % nákladních vlaků Union Pacific, což je mnohem širší využití než jakýkoli jiný příklad této třídy.

Plynová turbína nabízí oproti pístovému motoru některé výhody . Existuje málo pohyblivých částí, což snižuje potřebu mazání a potenciálně snižuje náklady na údržbu a poměr výkonu a hmotnosti je mnohem vyšší. Turbína daného výkonu je také fyzicky menší než stejně výkonný pístový motor, což umožňuje, aby lokomotiva byla velmi výkonná, aniž by byla nepřiměřeně velká. Výkon a účinnost turbíny však dramaticky klesají s rychlostí otáčení , na rozdíl od pístového motoru, který má poměrně plochou křivku výkonu. Díky tomu jsou systémy GTEL užitečné především pro vysokorychlostní běhy na dlouhé vzdálenosti. Další problémy s plynovými turbínami-elektrické lokomotivy zahrnovaly, že byly velmi hlučné.

Elektrický

Elektrická lokomotiva je lokomotiva poháněná pouze elektřinou. Elektřina je dodávána do pohybujících se vlaků s (téměř) spojitým vodičem běžícím podél trati, který má obvykle jednu ze tří forem: trolejové vedení zavěšené na sloupech nebo věžích podél trati nebo na stropech konstrukce nebo tunelu; třetí kolejnice namontovaná na úrovni koleje; nebo palubní baterie . Oba systémy trolejového vedení a systémy třetí kolejnice obvykle používají kolejnice jako zpětný vodič, ale některé systémy používají pro tento účel samostatnou čtvrtou kolejnici. Typ použité elektrické energie je buď stejnosměrný (DC) nebo střídavý proud (AC).

Southern Railway (UK) 20002 byla vybavena jak pantografovými, tak kontaktními botkami

Existují různé metody sběru: trolejbusová tyč , což je dlouhá ohebná tyč, která spojuje šňůru s kolem nebo botou; sběrač luku , což je rám, který drží dlouhou sběrnou tyč proti drátu; pantograf , což je sklopný rám, který drží sběrné patky proti drátu v pevné geometrii; nebo kontaktní botka , což je botka v kontaktu s třetí kolejnicí. Z těchto tří se pro vysokorychlostní provoz nejlépe hodí pantografová metoda.

Elektrické lokomotivy téměř univerzálně používají nápravové trakční motory, s jedním motorem pro každou poháněnou nápravu. V tomto uspořádání je jedna strana skříně motoru nesena kluznými ložisky, která se pohybují na broušeném a leštěném čepu, který je integrální s nápravou. Druhá strana krytu má výstupek ve tvaru jazyka, který zapadá do odpovídající drážky v kolébce podvozku, jehož účelem je působit jako zařízení pro reakci točivého momentu a také jako podpěra. Přenos síly z motoru na nápravu je zajištěn čelním ozubením , u kterého pastorek na hřídeli motoru zabírá s ozubeným kolem na nápravě. Obě ozubená kola jsou uzavřena v kapalinotěsném pouzdře obsahujícím mazací olej. Typ provozu, ve kterém je lokomotiva používána, určuje použitý převodový poměr. Číselně vysoké poměry se běžně vyskytují u nákladních jednotek, zatímco číselně nízké poměry jsou typické pro osobní motory.

Elektřina je typicky vyráběna ve velkých a relativně účinných výrobních stanicích , přenášena do železniční sítě a distribuována do vlaků. Některé elektrické železnice mají své vlastní vyhrazené generátorové stanice a přenosová vedení, ale většina nakupuje energii od elektrické sítě . Železnice si většinou zajišťuje vlastní rozvody, výhybky a transformátory .

Elektrické lokomotivy obvykle stojí o 20 % méně než dieselové lokomotivy, jejich náklady na údržbu jsou o 25–35 % nižší a jejich provoz stojí až o 50 % méně.

Stejnosměrný proud

Werner von Siemens experimentální stejnosměrný elektrický vlak, 1879
Elektrický motor Baltimore & Ohio, 1895

Nejčasnější systémy byly DC systémy. První elektrický osobní vlak představil Werner von Siemens v Berlíně v roce 1879. Lokomotiva byla poháněna sériově vinutým motorem o výkonu 2,2 kW a vlak složený z lokomotivy a tří vozů dosahoval rychlosti 13 km/h. . Během čtyř měsíců vlak přepravil na 300 metrů dlouhé (984 stop) kruhové dráze 90 000 cestujících. Elektřina (150 V DC) byla přiváděna přes třetí izolovanou kolejnici mezi kolejemi. K odběru elektřiny byl použit kontaktní váleček. První elektrická tramvajová linka světa se otevřela v Lichterfelde blízko Berlína, Německo, v 1881. To bylo postaveno Wernerem von Siemens (viz Gross-Lichterfelde tramvaj a Berlin Straßenbahn ). Volkova elektrická železnice byla otevřena v roce 1883 v Brightonu a je nejstarší dochovanou elektrickou železnicí. Také v roce 1883 byla otevřena tramvaj Mödling a Hinterbrühl poblíž Vídně v Rakousku. Byl první na světě v pravidelném provozu napájený z venkovního vedení. O pět let později byly v USA v roce 1888 propagovány elektrické vozíky na Richmond Union Passenger Railway s použitím zařízení navrženého Frankem J. Spragueem .

První elektricky zpracovaná podzemní linka byla City & South London Railway , kterou vyvolala klauzule v jejím zmocňovacím aktu zakazující použití parní energie. To se otevřelo v 1890, používat elektrické lokomotivy postavené Mather & Platt . Elektřina se rychle stala preferovaným zdrojem energie pro metro, na což přispěl vynález Spragueův systém řízení vlaků s více jednotkami v roce 1897.

První použití elektrifikace na hlavní trati bylo na čtyřmílovém úseku Baltimore Belt Line of the Baltimore & Ohio (B&O) v roce 1895, který spojoval hlavní část B&O s novou linkou do New Yorku řadou tunelů. na okrajích centra Baltimoru. Původně byly použity tři jednotky Bo+Bo na jižním konci elektrifikované části; napojili se na lokomotivu a vlak a protáhli ho tunely.

DC byl používán na dřívějších systémech. Tyto systémy byly postupně nahrazeny AC. Dnes téměř všechny hlavní železniční tratě používají systémy střídavého proudu. Stejnosměrné systémy jsou většinou omezeny na městskou dopravu, jako jsou systémy metra, lehká železnice a tramvaje, kde je spotřeba energie nižší.

Střídavý proud

Prototyp elektrické lokomotivy Ganz AC ve Valtellině, Itálie, 1901

První praktická střídavá elektrická lokomotiva byla navržena Charlesem Brownem , pak pracovat pro Oerlikon , Zürich. V roce 1891 Brown demonstroval přenos energie na dlouhou vzdálenost pomocí třífázového střídavého proudu mezi vodní elektrárnou v Lauffen am Neckar a Frankfurtem nad Mohanem West na vzdálenost 280 km. S využitím zkušeností, které získal při práci pro Jeana Heilmanna na konstrukcích paroelektrických lokomotiv, Brown zjistil, že třífázové motory mají vyšší poměr výkonu k hmotnosti než stejnosměrné motory a díky absenci komutátoru jsou jednodušší na výrobu. a udržovat. Byly však mnohem větší než tehdejší stejnosměrné motory a nemohly být namontovány do podvozků pod podlahou : mohly být přepravovány pouze v tělesech lokomotiv.

V roce 1894 maďarský inženýr Kálmán Kandó vyvinul nový typ 3-fázových asynchronních elektrických hnacích motorů a generátorů pro elektrické lokomotivy. Kandóovy návrhy z počátku roku 1894 byly poprvé použity v krátké třífázové tramvaji na střídavý proud v Evian-les-Bains (Francie), která byla postavena v letech 1896 až 1898. V roce 1918 Kandó vynalezl a vyvinul rotační fázový měnič , umožňující použití elektrických lokomotiv. třífázové motory, které jsou napájeny jediným nadzemním vodičem, přenášejícím jednoduchý průmyslový frekvenční (50 Hz) jednofázový střídavý proud vysokonapěťových národních sítí.

V roce 1896 Oerlikon nainstaloval první komerční příklad systému na tramvaj v Luganu . Každá 30tunová lokomotiva měla dva motory o výkonu 110 kW (150 k) poháněné třífázovým 750 V 40 Hz napájeným z dvojitého nadzemního vedení. Třífázové motory běží konstantní rychlostí a zajišťují rekuperační brzdění a jsou vhodné pro strmé trasy a první třífázové lokomotivy pro hlavní trať dodal Brown (do té doby ve spolupráci s Walterem Boverim ) v roce 1899 na 40. km Burgdorf-Thun line , Švýcarsko. První implementace průmyslového frekvenčního jednofázového střídavého napájení pro lokomotivy přišla z Oerlikonu v roce 1901 podle návrhů Hanse Behna-Eschenburga a Emila Hubera-Stockara ; instalace na trati Seebach-Wettingen švýcarských federálních drah byla dokončena v roce 1904. Lokomotivy 15 kV, 50 Hz 345 kW (460 k), 48 tun používaly k napájení stejnosměrných trakčních motorů transformátory a rotační měniče.

Italské železnice jako první na světě zavedly elektrickou trakci po celé délce hlavní tratě, nikoli jen na krátkém úseku. Trať Valtellina o délce 106 km byla otevřena 4. září 1902, navrhl ji Kandó a tým z továrny Ganz. Elektrická soustava byla třífázová na 3 kV 15 Hz. Napětí bylo podstatně vyšší, než se používalo dříve, a vyžadovalo to nové konstrukce elektromotorů a spínacích zařízení. Třífázový dvouvodičový systém byl použit na několika železnicích v severní Itálii a stal se známým jako „italský systém“. Kandó byl pozván v roce 1905, aby převzal vedení Società Italiana Westinghouse a vedl vývoj několika italských elektrických lokomotiv.

Baterie-elektrická

Lokomotiva londýnského metra bateriová elektrická na stanici West Ham používaná pro tažení vlaků inženýrů
Úzkorozchodná bateriová elektrická lokomotiva používaná pro těžbu

Bateriová elektrická lokomotiva (nebo bateriová lokomotiva) je elektrická lokomotiva poháněná palubními bateriemi ; druh akumulátorového elektrického vozidla .

Takové lokomotivy se používají tam, kde by klasická dieselová nebo elektrická lokomotiva byla nevhodná. Příkladem jsou údržbářské vlaky na elektrifikovaných tratích při vypnutém přívodu elektřiny. Další použití je v průmyslových zařízeních, kde by lokomotiva poháněná spalováním (tj. parní nebo dieselová ) mohla způsobit bezpečnostní problém kvůli riziku požáru, výbuchu nebo výparů v uzavřeném prostoru. Bateriové lokomotivy jsou preferovány pro doly, kde by mohlo dojít k vznícení plynu od trolejových pohonných jednotek jiskřujících na sběrných botkách, nebo kde by mohl vzniknout elektrický odpor v napájecích nebo vratných okruzích, zejména na kolejových spojích, a umožnit nebezpečný únik proudu do země.

První známá elektrická lokomotiva byla postavena v roce 1837 chemikem Robertem Davidsonem z Aberdeenu a byla poháněna galvanickými články (bateriemi). Davidson později postavil větší lokomotivu s názvem Galvani , vystavenou na výstavě Royal Scottish Society of Arts v roce 1841. Sedmitunové vozidlo mělo dva reluktanční motory s přímým pohonem , s pevnými elektromagnety působícími na železné tyče připojené k dřevěnému válci na každé nápravě, a jednoduché komutátory . Tahal náklad o hmotnosti šest tun rychlostí čtyři míle za hodinu (6 kilometrů za hodinu) na vzdálenost jeden a půl míle (2,4 kilometru). To bylo testováno na Edinburgh a Glasgow Railway v září následujícího roku, ale omezený výkon z baterií zabránil jeho všeobecnému použití.

Dalším příkladem byl měděný důl Kennecott Copper Mine , Latouche, Aljaška , kde byly v roce 1917 rozšířeny podzemní dopravní cesty, aby umožnily provoz dvou bateriových lokomotiv o 4+12 tuny. V roce 1928 si Kennecott Copper objednal čtyři elektrické lokomotivy řady 700 s palubními bateriemi. Tyto lokomotivy vážily 85 tun a byly provozovány na trolejovém vedení 750 V se značně větším dojezdem při provozu na baterie. Lokomotivy poskytovaly několik desetiletí provozu pomocí technologie nikl-železných baterií (Edison). Baterie byly nahrazeny olověnými bateriemi a lokomotivy byly krátce poté vyřazeny. Všechny čtyři lokomotivy byly darovány muzeím, ale jedna byla sešrotována. Ostatní lze vidět na železnici Boone and Scenic Valley Railroad v Iowě a v Muzeu západní železnice v Rio Vista v Kalifornii. Torontská tranzitní komise dříve provozovala bateriovou elektrickou lokomotivu postavenou Nippon Sharyo v roce 1968 a vyřazenou v roce 2009.

Londýnské metro pravidelně provozuje bateriové elektrické lokomotivy pro generální údržbu.

Jiné typy

Bez ohně

Atomově-elektrický

Na počátku 50. let dostal Dr. Lyle Borst z University of Utah finanční prostředky od různých amerických železničních linek a výrobců na studium proveditelnosti lokomotivy s elektrickým pohonem, v níž palubní atomový reaktor vyráběl páru k výrobě elektřiny. V té době nebyla atomová síla plně pochopena; Borst věřil, že hlavním kamenem úrazu byla cena uranu. S atomovou lokomotivou Borst by střední sekce měla 200tunovou reaktorovou komoru a ocelové stěny o tloušťce 5 stop, aby se zabránilo úniku radioaktivity v případě nehod. Odhadl náklady na výrobu atomových lokomotiv s motory o výkonu 7 000 hp na přibližně 1 200 000 $ za kus. Následně byly vlaky s palubními jadernými generátory obecně považovány za neproveditelné kvůli neúměrným nákladům.

Palivový článek-elektrický

V roce 2002 byla ve Val-d'Or v Quebecu předvedena první důlní lokomotiva poháněná vodíkem (palivovým článkem) o hmotnosti 3,6 tuny a výkonu 17 kW . V roce 2007 byla uvedena do provozu vzdělávací minihydrail v Kaohsiungu na Tchaj-wanu . Railpower GG20B je konečně dalším příkladem elektrické lokomotivy s palivovými články.

Hybridní lokomotivy

Bombardier ALP-45DP na sjezdu Innotrans v Berlíně

Existuje mnoho různých typů hybridních nebo dvourežimových lokomotiv využívajících dva nebo více typů hnací síly. Nejběžnějšími hybridy jsou elektro-dieselové lokomotivy poháněné buď z elektrické sítě, nebo z palubního dieselového motoru . Ty se používají k zajištění nepřetržitých jízd po trasách, které jsou pouze částečně elektrifikované. Příklady zahrnují EMD FL9 a Bombardier ALP-45DP

Použití

Lokomotivy se používají v železniční dopravě ve třech hlavních oblastech : pro tažení osobních vlaků, nákladních vlaků a pro přepojování (britská angličtina: shunting).

Nákladní lokomotivy jsou obvykle konstruovány tak, aby poskytovaly vysoké rozjezdové tahové úsilí a vysoký trvalý výkon. To jim umožňuje rozjet a pohybovat se dlouhými těžkými vlaky, ale obvykle je to za cenu relativně nízké maximální rychlosti. Osobní lokomotivy obvykle vyvíjejí nižší počáteční tažnou sílu, ale jsou schopny pracovat při vysokých rychlostech požadovaných k udržení jízdních řádů cestujících. Lokomotivy smíšeného provozu (americká angličtina: general purpose or road switcher lokomotivs) určené pro osobní i nákladní vlaky nevyvíjejí tolik počátečního tažného úsilí jako nákladní lokomotiva, ale jsou schopny táhnout těžší vlaky než osobní lokomotiva.

Většina parních lokomotiv má pístové motory s písty spojenými s hnacími koly pomocí ojnic, bez zasahující převodovky. To znamená, že kombinace počáteční tažné síly a maximální rychlosti je značně ovlivněna průměrem hnacích kol. Parní lokomotivy určené pro nákladní dopravu mají obecně menší průměr hnacích kol než osobní lokomotivy.

U dieselelektrických a elektrických lokomotiv přizpůsobuje řídicí systém mezi trakčními motory a nápravami výkon na kolejích pro nákladní nebo osobní dopravu. Osobní lokomotivy mohou obsahovat další funkce, jako je hlavní napájení (také označované jako hotelová energie nebo napájení elektrického vlaku) nebo parní generátor .

Některé lokomotivy jsou navrženy specificky pro práci na strmých železničních tratích a mají rozsáhlé další brzdící mechanismy a někdy hřeben a pastorek. Parní lokomotivy postavené pro strmé ozubnicové dráhy mají často kotel nakloněný vzhledem k rámu lokomotivy , takže kotel zůstává na strmých svazích zhruba vyrovnaný.

Lokomotivy jsou také používány na některých vysokorychlostních vlacích: Všechny TGV , mnoho AVE , některé Korea Train Express a ICE 1 a ICE 2 vlaky všechny používají lokomotivy, které mohou být také známé jako elektrická auta. Použití motorových vozů umožňuje vysokou kvalitu jízdy a méně elektrického vybavení, ale ve srovnání s elektrickými více jednotkami nabízí také nižší zrychlení a vyšší hmotnost na nápravu (u motorových vozů). Používají se KTX-Sancheon a ICE 3/4/T směs elektrických více jednotek a elektrických vozů.

Operativní role

Lokomotivy příležitostně pracují ve specifické roli, jako například:

  • Vlakový motor je technický název pro lokomotivu připojenou k přední části železničního vlaku za účelem tažení tohoto vlaku. Alternativně tam, kde existují zařízení pro provoz push-pull , může být vlakový motor připojen k zadní části vlaku;
  • Pilotní motor – lokomotiva umístěná před vlakovým motorem, umožňující zdvojení ;
  • Bankovní motor – lokomotiva dočasně vypomáhající vlaku zezadu z důvodu obtížného rozjezdu nebo prudkého stoupání;
  • Lehký motor – lokomotiva provozovaná bez vlaku za ní, z důvodů přemístění nebo provozu. Občas je lehký motor označován jako vlak sám o sobě.
  • Staniční pilot – lokomotiva sloužící k posunu osobních vlaků v železniční stanici.

Uspořádání kol

Uspořádání kol lokomotivy popisuje, kolik kol má; běžné metody zahrnují uspořádání kola AAR , klasifikaci UIC a systémy Whyte notace .

Lokomotivy na dálkové ovládání

Ve druhé polovině dvacátého století začaly ve spínacích operacích vstupovat do provozu lokomotivy na dálkové ovládání , které byly dálkově ovládány operátorem mimo kabinu lokomotivy. Hlavní výhodou je, že jeden operátor může ovládat nakládání obilí, uhlí, štěrku atd. do vozů. Stejný operátor navíc může vlak přesunout podle potřeby. Lokomotiva je tedy naložena či vyložena zhruba za třetinu času.

Viz také

Poznámky

Reference

Bibliografie

externí odkazy

Média související s Locomotives na Wikimedia Commons