Lokomotivy řady 751 s pomocným motorem
Po roce 1990, kdy došlo v ČR k přechodu na tržní hospodářský systém, začaly prudce růst veškeré náklady, včetně cen energií a paliv, zejména ropy, jejíž ceny stoupají s postupným vyčerpáváním světových ropných nalezišť.
751.316-1 v Praze Masarykovu nádraží se soupravovým vlakem
(foto Petr Štefek 18.10.1999)
Tato nová situace se razantně promítla i do hospodaření ČD. Na většině vedlejších a regionálních tratích je kvůli nedostatku finančních prostředků na další elektrizaci zajišťována doprava v nezávislé tepelně motorové vozbě. Proto ČD začaly prosazovat úsporná opatření a hledaly další možnosti snížení provozních nákladů u této vozby, představovaných hlavně velkou spotřebou motorové nafty. V osobní dopravě se tyto snahy projevily ve větším nasazování motorových vozů, v nákladní dopravě je ale situace, hlavně u těžkých průběžných a manipulačních vlaků vedených výkonnými lokomotivami, mnohem složitější. Ve stávající ekonomické situaci by bylo jedním z možných řešení dosazení úspornějšího pomocného spalovacího motoru menšího výkonu na nákladní lokomotivy, který by poháněl potřebná pomocná zařízení při zastaveném hlavním spalovacím motoru.
V nákladní dopravě dochází z provozních důvodů k častému zastavování vlaků v nácestných stanicích (křižování, obsluha nákladišť a vleček). To je charakteristické hlavně pro manipulační vlaky, kdy je i při delším pobytu ve stanici ponecháván v chodu spalovací motor (topení, doplňování vzduchu), pracující ve volnoběžných otáčkách, čímž dochází k nehospodárnému spalování motorové nafty. Podobným případem je i jízda v traťových úsecích s dlouhým klesáním, kde spalovací motor pohání pouze kompresor, doplňující vzduch v brzdovém systému.
Z hlediska prostorové náročnosti je tato koncepce vhodná pouze pro skříňové lokomotivy. U ČD byly ze skříňových lokomotiv pro nákladní dopravu nadále perspektivní pouze řady 751 a 753, v jejichž výkonové kategorii by se úspory také patřičně projevily. Na základě těchto poznatků se v roce 1994 odbor kolejových vozidel ČD rozhodl uskutečnit prototypové rekonstrukce s dosazením pomocného motoru na dvě nákladní lokomotivy - jeden na lokomotivu řady 751 a jeden na 753.
Výhody provozu s pomocným motorem se projeví tam, kde pracuje hlavní spalovací motor nedostatečně výkonově využit, většinou ve volnoběžných otáčkách a tedy s velmi nízkou účinností. V těchto případech postačuje na pokrytí energetické spotřeby výkon mnohem menší. Ten je dodáván malým pomocným motorem s nižší spotřebou, zatímco hlavní motor je zastaven. Pomocný motor pak slouží jako zdroj energie pro manipulační pojezd, jízdu z depa na vlak a lehký posun. Při výběhu na dlouhých klesáních pohání pomocný kompresor, doplňující vzduch v hlavním vzduchojemu, případně vytápí kabinu strojvedoucího a dobíjí lokomotivní akumulátorovou baterii. Obdobnou funkci plní i při delším pobytu v nácestných dopravnách. Pro jízdu s vlakem a těžší posun se používá hlavní motor stejně jako u ostatních lokomotiv řady 751.
Pro prototypovou úpravu byla vybrána lokomotiva 751 316-1 DKV Jihlava, tou dobou dlouhodobě odstavená. Dosazení soustrojí a potřebné úpravy s tím související provedla Jihlavská lokomotivní společnost (JLS Jihlava). Později bylo rozhodnuto dosadit i druhé pomocné soustrojí na lokomotivu řady 751 místo 753. Také na tomto druhém stroji, jímž se stala 751.141-3 DKV Olomouc, byly provedeny veškeré práce v JLS. Na rozdíl od 751 316-1 byla na 751 141-3 provedena daná rekonstrukce spolu s dalšími podstatnými dílčími změnami.
Zásadní částí rekonstrukce bylo dosazení pomocného soustrojí, sestávajícího ze spalovacího motoru Zetor Z 1001,
Pomocné soustrojí, umístěné na 751.316-1
(foto Bohumil Míča 1996)
třífázového trakčního alternátoru A250L04 a kompresoru 3 DSK 100. Soustrojí je uloženo na společném pomocném rámu a umístěno ve strojovně za prvním stanovištěm příčně k ose lokomotivy, podélně posunuté k pravé bočnici, aby byl zachován průchod strojovnou mezi stanovišti. Pro jeho dosazení je nutno odstranit za elektrickým rozvaděčem bednu s balastem (řada 751.3 - ex 752) nebo parní generátor PG 500 (řada 751).
Pro lokomotivu 751 316-1 pak byla pro ovládání pomocného soustrojí zvolena koncepce s pomocnou elektrickou sítí 24 V stejnosměrných, realizovaná nezávisle na síti pomocných pohonů lokomotivy 110 V stejnosměrných. Příslušenství soustrojí tvoří elektrický spouštěč spalovacího motoru a dobíjecí alternátor pomocné baterie, pomocná akumulátorová baterie, umístěná na pomocném rámu, elektromagnetická spojka kompresoru a signalizační panel provozních a poruchových stavů.
Pomocný motor byl zvolen od firmy Zetor typu Z 1001 o výkonu 66 kW. Od jeho hřídele je poháněn trakční alternátor. Pod ním je umístěn ve stojanu rámu kompresor, poháněný klínovými řemeny od řemenice na trakčním alternátoru přes vypínatelnou elektromagnetickou spojku. Ke spouštění motoru slouží elektrický startér, upevněný spolu s pomocným alternátorem na spalovacím motoru. Sání vzduchu motoru je zajištěno přes vzduchový filtr z nově zhotoveného otvoru v pravé bočnici. Filtr je umístěn pod dieselovým motorem v hlavním rámu. Spaliny jsou odváděny přes tlumič výfuku do ovzduší nově zhotoveným otvorem ve střeše lokomotivy. Nafta pro pomocný motor je čerpána z nádrže lokomotivy.
Chladící okruh motoru Z 1001 je dvouokruhový, sestávající z vnitřního a vnějšího okruhu. Při překročení nastavené teploty vnitřního okruhu propustí termostat teplou vodu do chladícího okruhu hlavního motoru, na který je pomocný motor přímo napojen. V hlavním okruhu je teplá voda vedena ke kaloriferům na stanovištích, zajišťujících vytápění kabin strojvedoucího a do chladících článků malého a velkého okruhu hlavního motoru, odkud se po ochlazení vrací zpět do pomocného motoru. Při práci pomocného motoru nefungují hydraulicky poháněné ventilátory chladících článků, zvýšeného účinku chlazení se dosahuje jen otvíráním žaluzií.
Pomocné soustrojí, umístěné na 751.316-1
(foto Bohumil Míča 1996)
Při zastavení obou spalovacích motorů se žaluzie automaticky zavřou kvůli uchování tepla pro případné vytápění stanoviště strojvedoucího. K rozvodu teplé vody pro vytápění stanoviště a temperování hlavního motoru slouží tři elektrická čerpadla. Jedno je určeno k zajištění oběhu vody ke kaloriferům, další dvě pak v malém a velkém okruhu hlavního spalovacího motoru. Čerpadla jsou napájena ze sítě 110 V ss a pracují při běhu pomocného motoru, čerpadlo pro vytápění stanovišť je možno zapnout i při stopnutém motoru. Pro zajištění lepších pracovních parametrů hlavního motoru před jeho startem jsou do prostoru chladících článků vodního okruhu nově namontovány 4 elektrické topnice 220 V ss., 6kW (dvě ve velkém a dvě v malém okruhu), které umožňují rychlejší ohřev chladící vody. Předehřívání vody je umožněno jen při chodu pomocného motoru v režimu ohřevu hlavního motoru, na rozdíl od ostatních lokomotiv 749 / 751, u kterých byla tato rekonstrukce uskutečněna, kde jsou topnice napájeny přímo z trakčního dynama při nastartovaném spalovacím motoru.
Kompresor 3 DSK 100 dodává přes zpětnou záklopku vzduch do hlavního vzduchojemu. Jeho spínání zajišťuje podle potřeby tlakový spínač přes elektromagnetickou spojku EKA 250. Tento systém je použit také na lokomotivách řady 735. Z důvodu vyřazení hydrostatických pohonů při stojícím hlavním motoru bylo současně s tím upraveno otvírání žaluzií chladících článků. Původní olejový pohon ovládacích válečků byl změněn na vzduchový. Jejich otevírání nebo zavírání je elektricky řízené termostaty, které ovládají elektropneumatické ventily vzduchových válečků.
Elektrická část sestává ze dvou okruhů - hlavního a pomocného. Pomocný okruh o jmenovitém napětí 24 V ss. slouží k napájení zařízení pomocného soustrojí - startéru spalovacího motoru a ovládacích a signalizačních přístrojů. Zdrojem energie je akumulátorová baterie 2 x 12 V (dva do série zapojené olověné akumulátory 12 V), připojená přes jednopólový odpojovač, který je umístěn na pomocném panelu. Dobíjení baterie a napájení sítě při běžícím spalovacím motoru zajišťuje pomocný alternátor 28 V/ 27 A s vestavěným usměrňovačem. Signalizační přístroje jsou umístěny na panelu pomocného soustrojí. Vyhodnocovány jsou teplota vody, tlak mazacího oleje, pokles tlaku oleje kompresoru, znečištění vzduchového filtru, porucha nabíjení. Dále je zde sdružený přístroj, obsahující otáčkoměr motoru a počítač motohodin. Ten byl později kvůli otřesům přesunut z pomocného panelu do prostoru spalovacího motoru. Obvod elektromagnetické spojky kompresoru, ovládání řízení a otvírání žaluzií je napájen ze sítě 110 V.
Hlavní obvod je tvořen třífázovým alternátorem pomocného soustrojí, jehož napětí po usměrnění v třífázovém můstkovém usměrňovači napájí v závislosti na pracovním režimu obvod trakčních motorů nebo topnice v chladícím okruhu. Regulaci výkonu soustrojí obstarává elektronický regulátor, výkonový stupeň motoru je volen pomocí stavěče otáček, výkon alternátoru je ovlivňován zásahem do jeho buzení. Při navolení předehřevu hlavního motoru jsou otáčky pomocného motoru regulovány ve spolupráci s alternátorem tak, aby bylo na výstupu dosahováno výkonu 24 kW při stabilním napětí 220 V ss. (odpovídá druhému otáčkovému stupni). Obvod topnic je spínán stykači, které odpadnou a jsou blokovány proti sepnutí při navolení jízdního režimu.
V jízdním režimu napájí alternátor trakční motory jednoho podvozku. Původní varianta, kdy byl napájen jeden trakční
751.316-1 v Praze Masarykovu nádraží se soupravovým vlakem
(foto Petr Štefek 18.10.1999)
motor, byla pro problémy se skluzem dvojkolí ještě při rekonstrukci pozměněna na napájení dvou trakčních motorů jednoho podvozku, zapojených do série. Výkon je regulován ve čtyřech stupních v rozsahu napětí 0 - 400 V (hlavní generátor dosahuje maximálního napětí 620 V), maximální proud v obvodu může být 400 A. Nastavení směru a stupně je stejné jako při chodu hlavního motoru ze stanoviště strojvedoucího. Jízda je povolena až po dosáhnutí dostatečného tlaku v hlavním vzduchojemu pro spolehlivou funkci pneumatické brzdy, což je kontrolováno tlakovým spínačem.
V rámci přestavby byl na lokomotivu dosazen i pomocný pojezd z lokomotivní akumulátorové baterie 110 V, určený pro krátké manipulační jízdy samotné lokomotivy bez nastartování spalovacího motoru (vyjíždění z krytých hal, krátké popojíždění, kdy by bylo neekonomické a zdlouhavé startovat spalovací motor). Z akumulátorové baterie je přes stykač pomocného pojezdu, umístěného v hlavním rozvaděči, napájen druhý trakční motor. Ovládání je možné ze stanoviště strojvedoucího navolením příslušného režimu, směru a prvního jízdního stupně. Pojezd není stejně jako při ostatních jízdních volbách umožněn bez dostatečného tlaku v hlavním vzduchojemu. Vzduch s potřebným tlakem musí již mít lokomotiva v zásobě z předchozího provozu hlavního nebo pomocného motoru, případně musí být doplněn z vnějšího zdroje.
Všechna elektrická zařízení, potřebná pro provoz pomocného soustrojí (relé, stykače, ostatní přístroje), jsou umístěna v pomocném rozvaděči. Ten byl uložen na pravou bočnici mezi pomocné soustrojí a hlavní rozvaděč.
Regulaci výkonu hlavního soustrojí měl původně plně zajišťovat elektronický analogový regulátor GC s elektrohydraulickým regulátorem otáček spalovacího motoru EHRS 12 D 6 z ČKD Hronov, nakonec byl pro motor ponechán původní sdružený regulátor výkonu, funkce GC byla omezena na řízení buzení trakčního dynama.
Řízení lokomotivy je uskutečňováno stejně jako u řady 751 pomocí kontroléru a směrového přepínače pro všechny tři režimy. Na ovládacím pultě přibyl režimový přepínač, jehož pomocí se uskutečňuje volba:
  • akupojezd (1 jízdní stupeň) - napájen jeden TM z lokomotivní akumulátorvé baterie, jízda se uskuteční po navolení směru a zařazení prvního jízdního stupně. Vozidlo dosahuje rychlosti do 5 km/h.
  • pomocný motor (4 jízdní stupně) - v tomto nastavení jsou dvě možné volby - temperování vodního okruhu hlavního motoru pomocí topnic o výkonu 24 kW, kdy je znemožněna jízda, nebo jízdní volba, kdy je řazením prvního až čtvrtého stupně na jízdním kontroléru ovládán výkon pomocného soustrojí. Při této volbě je vyřazeno temperování vodního okruhu. Maximálně dosahovaná rychlost je do 20 km/h (bez aktivního kompresoru pomocného soustrojí).
  • hlavní motor (8 jízdních stupňů) - ovládání jako u klasické řady 751.
Podmínkou pro jízdu při všech režimech je dostatek vzduchu v hlavním vzduchojemu - jízda je podmíněna správnou funkcí pneumatické brzdy.
Na stanoviště strojvedoucího byly nově umístěny ovládací a signalizační prvky pomocného soustrojí a přepínač režimů.
Na 751.316-1 zůstalo zachováno dvojčlenné řízení, umožňující spojení s jinou lokomotivou řady 751 s elektronickým regulátorem výkonu, ale nefunguje při něm přenos signalizace a není možné ovládání pomocného motoru z druhé lokomotivy.
Ostatní části lokomotivy, kterých se bezprostředně netýkala přestavba, zůstaly zachovány ve stávajícím stavu jako u ostatních strojů řady 751. Na lokomotivě je ponechán původní liniový vlakový zabezpečovač LS IV.
U druhé lokomotivy, 751 141-3, se kromě dosazení pomocného motoru realizovaly ještě další modernizační úpravy. Hlavní změnou oproti 751 316-1 je vybavení 751 141-3 elektronickým regulátorem výkonu Intelo ostravské firmy Lokel. Ovládání vstřikovacích čerpadel hlavního i pomocného motoru je uskutečňováno akčními členy Woodward.
Pomocné soustrojí je použito shodné s 751 316-1, stejné je i jeho prostorové umístění. Z rámu byly odstraněny pomocné akumulátory 2 x 12 V, neboť napětí pomocné sítě bylo změněno na 110 V ss. shodně s lokomotivní sítí. K dobíjení lokomotivní akumulátorové baterie při chodu pomocného soustrojí slouží dynamo 115 V, které nahradilo alternátor 28 V, použitý na prvním soustrojí. Vzhledem k přenosu informací o stavu soustrojí do elektronického regulátoru a na zobrazovací displej strojvedoucího odpadla montáž pomocného signalizačního panelu na soustrojí a byl odstraněn samostatný elektronický regulátor výkonu pomocného motoru. Jeho funkci zastává regulátor Intelo. Napětí 24 V pro start pomocného motoru je bráno z odbočky lokomotivního akumulátoru.
Původní brzdiče byly nahrazeny elektricky ovládaným brzdičem DAKO BSE s ovladačem OBE 1 pro průběžnou brzdu a elektricky ovládaným brzdičem přímočinné brzdy.
Na stanoviště strojvedoucího byl umístěn nový řídící pult v černooranžové barevné kombinaci. Na něm jsou umístěny brzdové tlakoměry, univerzální komunikační displej, zobrazovací jednotka elektronického rychloměru Metra LT a nové ovládací a signalizační prvky pomocného motoru. Řídící kontrolér byl nahrazen pákovými voliči směru a poměrného tahu. Stanoviště je nově vytápěno dvěma teplovodními jednotkami namísto původního kaloriferu. V elektrickém rozvaděči na prvním stanovišti je umístěn elektronický regulátor, elektronický rychloměr a KBS.
Požadavkům nového předpisu D 1 bylo uzpůsobeno i vnější osvětlení lokomotivy. Místo reflektoru byla na střeše umístěna ve zmenšeném otvoru poziční bílá svítilna. Původní poziční dvoubarevná světla v čelní stěně hlavního rámu byla nahrazena novějšími červenobílými půlenými a vedle nich byly z vnitřní strany umístěny dálkové reflektory.
Lokomotiva není vybavena vlakovým zabezpečovačem, pro kontrolu bdělosti strojvedoucího byla namontována jednotka KBS.
Kromě uvedených odlišností jsou ostatní úpravy stejné jako u 751.316-1.
U obou lokomotiv změna uložení skříně na podvozcích ze závěsek na pryžokovové sloupky. Pneumatické stěrače byly nahrazeny elektrickými na napětí 24 V.
Rekonstrukce 751 316-1 začala v roce 1995 a dokončena byla v prvním čvrtletí roku 1996. V březnu je lokomotiva postupně oživována a v dubnu 1996 dokončena a předána zpět DKV Jihlava. Začátkem června 1996 pak byla přistavena do dílen Jihlavské lokomotivní společnosti i 751 141-3, dokončena byla v druhé polovině dubna 1997, načež je z JLS odeslána na přelakování a koncem dubna předána do domovského depa. Veřejnosti se poprvé představila 1. května 1997 v areálu bohumínského depa, kde se ještě zářící navotou účastnila jako výstavní exponát oslav 150 let železnic na Ostravsku.
751 316-1 byla v DKV Jihlava od dubna nasazována na nákladní vlaky na vozebním rameni Jihlava - Znojmo. Zde se však dostatečně neprojevily výhody provedené rekonstrukce, neboť pomocný motor nebyl dostatečně využíván a tedy nebylo dosaženo požadovaných úspor paliva. Proto byla lokomotiva 21.9.1996 předána do DKV Louny (PJ Kladno), do Jihlavy za ni přišla z Kladna 751.103-3. V Kladně je nasazována na nákladní vlaky do Prahy. Využití pomocného motoru je 18 procentní, roční úspory nafty jsou téměř čtvrtinové. Podstatnou zásluhu na těchto výsledcích mají strojvedoucí, jezdící na této lokomotivě, kteří důsledně využívají pomocný motor.
Lokomotiva 751 141-3 slouží v PJ Šumperk a nastupuje ve vozbě nákladních vlaků směrem na Hanušovice.
K vestavbám dalších pomocných soustrojí na nákladní lokomotivy již z důvodu špatné finanční situace ČD nedošlo, a tak, i přes značné úspory a rychlou návratnost prostředků vložených do této rekonstrukce, jsou a i na dlouhou dobu zůstanou tyto dvě prototypové lokomotivy jedinými tohoto druhu na našich tratích.

© SPŽ 2016