ZSDM KOLEJOVÁ VOZIDLA

Transkript

1 ZSDM KOLEJOVÁ VOZIDLA ÚVODNÍ PŘEDNÁŠKA Doc. Ing. Petr Heller, CSc. Výzkumné centrum kolejových vozidel 1

2 A. Úvod Informace o kolejích jsou známé jiţ z doby starého Říma Obr.1 Rozvoj kolejové dopravy v proudu času 2

3 Dějiny kolejové dopravy se začínají psát na začátku 18. století 3

4 Dějiny kolejové dopravy se začínají psát na začátku 18. století 4

5 Rozvoj průmyslu vyţadoval dopravu velkého mnoţství uhlí z dolů do továren Stephensonova Raketa zvítězila v soutěţi lokomotiv v Rainhillu roku 1829, kdy dosáhla v té době nebývalé rychlosti 46 km/h. Tomu předcházel padesátiletý vývoj, kdy konstruktéři zdokonalovali své parní stroje na kolech. Obr.2 Historická železniční kolejová vozidla nahoře Sephensonova Raketa, dole vlak americké železnice 5

6 Obr.3 Koňská železnice České Budějovice Linec, roku 1825 (replika) 6

7 Proč byla úspěšná jízda po kolejích? Pohyb tuhého kola po tuhé podloţce má nejmenší valivý odpor Koněspřeţní ţeleznice České Budějovice Linz první na evropském kontinentu. Stavba začala r Zkušební přeprava zboţí začala Obr.4 Příčný řez kolejištěm koněspřežní železnice České Budějovice - Linec 7

8 Obr.5 Vůz koněspřežní železnice a jízdní profil kola 8

9 Ukázalo se, ţe kůň na ţelezné dráze utáhne 30x více neţ na silnici 1830 Zprovozněn první úsek koněspřeţky Praha - Lány První parní vlak přijel do Prahy v r Ţelezniční síť nejen v Česku, ale i v celé Evropě byla dokončena na přelomu 19. a 20. století. Parní lokomotivy vládnou dopravě celé 19. století a ještě v první polovině století 20. jsou hlavním zdrojem pohybu. Silniční doprava je aţ na druhém místě. Jízda ve vlaku se stala také zdrojem inspirace pro hudební skladatele. 9

10 Lokomotiva Adler z r. 1835, replika z r při příležitosti 150 let dráhy v Norimberku 10

11 Lokomotiva Adler z r. 1835, replika z r

12 Lokomotiva Adler z r. 1835, replika z r

13 Obr.6 Ţelezniční most z roku 1888, 13

14 Obr. 7 Ţelezniční budova z roku

15 Obr. 8 Vývoj železniční sítě na našem území 15

16 Obr. 9 Lokomotivy 498 (Albatros) A 475 (Šlechtična) 16

17 Parní lokomotivy 486 (Horačka) 498 (Albatros) 17

18 Obr. Turbinová lokomotiva Turbína o výkonu 2355 kw, nejvyšší otáčky /min. 18

19 Motorové vozy Slovenská strela, M290 (2 ks, vyrobena v r. 1936, TATRA Kopřivnice) nyní Národní kulturní památka 19

20 Modrý šíp (ŠKODA , 14 kusů, výkon 313 kw) 20

21 M 131 (801) TATRA Kopřivnice, Vagónka Studénka 500 ks 21

22 V roce 1958 byla ve Škodovce vyrobena poslední parní lokomotiva. V roce 1982 byl ukončen provoz parních lokomotiv na ČSD. Parní lokomotiva v polovině minulého století byla na vrcholu své dokonalosti, nakonec podlehla nové technice proč? Nízká účinnost v traťovém provozu do 8%, při posunu 2% Nové trakce byly provozně méně náročné neţ trakce parní Ekologické aspekty Poţárně nebezpečná 22

23 Obr.12 Vývoj rychlostního rekordu na železnici 23

24 Současný světový rekord drţí TGV Duplex dosaţený v dubnu roku 2007, má hodnotu 574,8 km/h Obr.12 Rychlostní rekord na železnici 24

25 Pro vytvoření světového rekordu byly vytvořeny speciální podmínky: TGV Duplex měl celkem 5 vozů Na spojích mezi vozy byly aerodynamické kryty Hlavové i vloţené vozy měly trakční podvozky. Průměr dvojkolí 920 mm Výkon soupravy byl 6,5 MW, napětí v síti bylo zvýšeno na 30,6 kv Na vozidlech bylo celkem 350 senzorů, které sledovaly různé parametry z důvodu bezpečnosti Rychlostní rekord na železnici 25

26 Současný světový rekord elektrické lokomotivy má hodnotu 357 km/h. Lokomotiva Siemens Rh ( S64U4) Obr.12 Rychlostní rekord el. lokomotivy na železnici 26

27 Vývoj kolejových vozidel a jejich komponent 27

28 Obr. 8 Jízdní odpory 28

29 Obr. 8 Jízdní odpory nákladních vozidel 29

30 Základní schéma kolejového vozidla 30

31 Základní charakteristika el. lokomotivy traťové 31

32 Základní charakteristika el. posunovací lokomotivy 32

33 Základní charakteristika de. lokomotivy 33

34 Základní charakteristika de. kapotové lokomotivy 34

35 Základní charakteristika elektrické jednotky Dvoupodlažní čtyřvozová jednotka (Siemens) 35

36 Základní charakteristika elektrické jednotky Dvoupodlažní, třívozová jednotka 471, (ŠKODA Vagonka) nahoře pro Litvu 36

37 Základní charakteristika vratné soupravy Vratná souprava Viaggo Comfort (Siemens) 37

39 Základní charakteristika vratné soupravy Vlevo lokomotiva Taurus 1116, dole řídící vůz soupravy Railjet Vratná souprava Viaggo Comfort (Siemens) 39

41 Základní charakteristika regionální jednotky 41

42 Základní charakteristika hlavového vozidla 42

43 Základní charakteristika hlavového vozidla 43

44 Základní charakteristiky vysokorychlostních vozidel 44

45 Příklad vysokorychlostních vozidel Obr. 38 Siemens, vyskorychlostní jednotka Velaro-Rus 45

46 Základní rozměry vozidel 46

47 Vývoj kolejových vozidel v proudu času 47

48 Motorová trakce (vozidla) 1880 Stavba prvního hnacího vozidla s benzinovým spalovacím motorem firmy Hanomag 1894 Daimlerův motorový vůz z lokomotivky v Esslingenu 1925 V Československu vyrobila Vagónka Česká Lípa první motorový vůz M 210. Do r bylo u ČSD asi 650 motorových vozidel, coţ byl největší počet motorových vozidel u jedné ţelezniční správy 48

49 Obr.10 Motorový vůz M 120 z roku 1930 Snaha o vyuţití spalovacích motorů se soustřeďovala na lehké motorové vozy a na lehké motorové lokomotivy. Obr. 11 Nejznámější motorový vůz M 131 s přípojnými vozy, vyráběný kolem roku 1950 TATRA Kopřivnice 49

50 Obr.12 Motorový vůz M 262 (830) (Vagónka Studénka) Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva, vyráběná v ČKD kolem r (po rekonstrukci) Obr. 14 Motorový vůz řady 810 vyráběný ve Vagónce Studénka v létech 1973 až 1984, celkem přes 600 ks 50

51 V současné době se v Česku nové diesel-lokomotivy nevyrábějí. Modernizací se zabývá firma CZ LOKO a.s. Česká Třebová. Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva, řady 774, modernizovaná v CZ LOKO 51

52 Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva, řady 740, modernizovaná v CZ LOKO 52

53 Obr.13 Dieselhydraulická lokomotiva Voith MAXIMA 53

54 Obr.13 Dieselhydraulická lokomotiva Voith MAXIMA 40 CC, strojovna Výkon 3600 kw, délka 23200mm, Max. rychlost 120 km/h Objem nádrže 9000l, tažná síla při rozjezdu 519 kn 54

55 Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva Siemens ER 20 pro Litvu 55

56 Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva Siemens ER 20 pro Litvu Výkon 2000 kw, max. rychlost 120 km/h, hmotnost 138 t 56

57 Vznikají zde otázky, na které není jednoznačná odpověď: Který z uvedených přenosů je výhodný a proč? -Účinnost? -Konstrukční uspořádání? -Celková hmotnost? 57

58 Obr.13 Dieselelektrická lokomotiva V200- pult strojvedoucího 58

59 Obr.13 Elektrická lokomotiva ř. 189 DB - pult strojvedoucího 59

60 Elektrická trakce (vozidla) 1879 je povaţován za historický počátek elektrické trakce, kdy na průmyslové výstavě v Berlíně táhla malá elektrická lokomotiva, firmy SIEMENS-HALSKE, o výkonu 2,2 kw na napětí 150V 3 vozíky rychlostí 7,7 km/h 1891 Ing. František Křiţík u příleţitosti Jubilejní výstavy předvádí první tramvaj v Praze na Letné 1903 opět F. Křiţík zavedl elektrizaci na trati Tábor Bechyně dlouhé 24 km 60

61 Elektrická trakce (vozidla) První elektrická lokomotiva a její tvůrce Werner von Siemens, rok

62 První elektrická lokomotiva Siemens, rok

63 Třífázový elektrický vůz S od f. Siemens, (A1A)(A1A) rok

64 Třífázový elektrický vůz A od f. AEG, (A1A)(A1A)rok

65 Zajímavé parametry: Zkušební trať 12 km Trakční vedení 3 fázové, ve výši 5,5 až 7,5 m na dřevěných sloupech s roztečí 35m. Napětí 6000 až 14000V, frekvence 25 až 50 Hz Dvě zkušební vozidla, nápravové zatížení 16 t Rychlost ve zkouškách až 160 km/h světový rekord 210,2 km/h vytvořil vůz A, platil až do r Vůz S: Trakční motor souosý, nasazený přímo na nápravě Vůz A: Trakční motor souosý s nápravou, bez převodovky, dutá hřídel kolem nápravy, pružná spojka po obou stranách motoru 65

66 Obr. 15 Křižíkův elektrický vůz M z roku 1903 (po rekonstrukci) 1927 byla elektrifikována praţská nádraţí byly elektrifikovány úseky Praha Česká Třebová a Ţilina - Spišská Nová Ves 1962 byl elektrifikován celý hlavní tah Praha Košice 66

67 Obr. 20 Elektrifikace železniční sítě v ČR 67

68 0br.16 Elektrická lokomotiva ř. E 467 Obr. 17 Známé lokomotivy laminákty ř. 240 z r (ŠKODA) 68

69 Obr. 18 Dvousystémová lokomotiva ř. 350 (ŠKODA) Obr.19 Dvousystémová lokomotiva ř. 363 (ŠKODA) 69

70 Příklady současných lokomotiv 0br. 20 Elektrické lokomotivy Siemens 70

71 Příklady současných lokomotiv 0br. 25 Elektrické lokomotivy Siemens pohon s brzdovou hřídelí 71

72 Příklady současných lokomotiv ES64U4 platform: Rh 1216 for ÖBB Continuous rating Speed Voltage systems Starting tractive effort MW km/h AC 15 kv / 25 kv DC 1.5 / 3.0 kv 300 kn Continuous rating Speed Voltage systems Starting tractive effort 6.0 MW 200 km/h AC 15 kv / 25 kv DC 3.0 kv 300 kn 0br. 25 Elektrické lokomotivy Siemens 72

73 Příklady současných lokomotiv 0br. 27 Elektrická lokomotiva Bombardier TRAXX F 140 MS 73

74 0br. 27 Elektrická lokomotiva Bombardier TRAXX F 140 MS 74

75 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Elektrická lokomotiva - strojovna 75

76 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Elektrická lokomotiva Bombardier 185 podvozek 76

77 0br. 28 Elektrická lokomotiva Bombardier BR 185 podvozek 77

78 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Elektrická lokomotiva ŠKODA 109E 78

79 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Skříň elektrické lokomotivy ŠKODA 109E 79

80 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Skříň elektrické lokomotivy ŠKODA 109E ve zkušebně 80

81 Příklady současných lokomotiv 0br. 28 Elektrická lokomotivy ŠKODA 109E 81

82 Parametry nových současných lokomotiv Současné, nově stavěné lokomotivy jsou modulární koncepce. Z jednotlivých modulů jsou složeny jedno a vícesystémové lokomotivy. To umožňuje výrobcům pružně reagovat na požadavky jednotlivých zákazníků Lokomotivy mají výkon od 4 do 6 MW, rychlost 200km/h, slouží k provozu mezinárodních vlaků osobních i nákladních Lokomotivy musí splňovat Technické specifikace na interoperabilitu.(mezinárodní provozuschopnost) 82

83 Současné trendy v regionální dopravě Nejnovější trendy vyjadřují snahu o nabídku rychlého a pohodlného cestování. K tomu slouţí: Taktový jízdní řád Z něho vyplývají nové požadavky na vozidla kategorie Regionální vozidla Rychlý a pohodlný nástup, který umoţňuje nízká podlaha Lehká a rychlá vozidla s velkou akcelerací (zrychlení 1 aţ 1,2 m/s2) Atraktivní vzhled Plně průchozí souprava Výhled z interiéru na trať dopředu i dozadu Plně klimatizované vozidlo nebo jednotka Pro cestující zajímavé sluţby jako je přeprava bicyklů, jednoduchý nástup s kočárky, i pro invalidní cestující Nápojové automaty ve vozidle 83

84 Příklady regionálních vozidel 0br. 25 Regionální jednotka INTEGRAL firmy Jenbacher - foto 84

85 Příklady regionálních vozidel 0br. 25 Regionální jednotka INTEGRAL firmy Jenbacher typový výkres 85

86 Obr.26 Regionální jednotka TALENT firmy Bombardier 86

87 Obr. 27 Regionální jednotka DESIRO firmy SIEMENS 87

88 0br. 28 Regionální jednotka CORADIA LINT firmy Alstom 88

89 Obr. 29 Regionální jednotka Alstom LIREX 89

90 Obr. 30 Regionální jednotka Alstom LIREX, Interiér 90

91 Obr. 31 Regionální jednotka ČD řady vzniklá rekonstrukcí motorového vozu ř. 810 (Pars nova Šumperk) 91

92 Vozidla městské hromadné dopravy V posledních létech zaţívají značné oţivení: -Ve městech nad obyvatel je téměř nutností mít tramvajovou dopravu roste poptávka po nízkopodlaţních tramvajích, jejich ţ výhody jsou nepřehlédnutelné moderní asynchronní pohony s rekuperací sniţují spotřebu energie -Ve městech nad 1 mil. obyvatel je nezbytnou nutností metro k vozidlům metra obvyklé koncepce přistupuje tzv. lehké metro, které je při výstavbě méně nákladné zvyšují se poţadavky na bezpečnost cestujících Plně průchozí jednotky Instalace evakuačních dveří na čele vozidla Moderní pohony s rekuperací zajišťují úsporný energeticky provoz U obou druhů vozidel zůstává k diskuzi otázka klimatizace salonu pro cestující 92

93 Příklady vozidel - metro Obr. 32 ŠKODA, Metro 2Mt Praha - rekonstrukce 93

94 Příklady vozidel - metro Obr. 32 ŠKODA, Vagonmaš Metro Kyjev 94

95 Příklady vozidel Obr. 32 SIEMENS, Metro Schanghai 95

96 Příklad nouzového výstupu Obr. 32 Alstom, metro Varšava 96

97 Lehké metro Obr. 32 SIEMENS, Metro VAL

98 Lehké metro Obr. 32 SIEMENS, Metro VAL

99 Lehké metro Obr. 32 SIEMENS, Metro VAL 208, detail podvozku 99

100 Obr. 33 Dvounápravová tramvaj 100

101 Obr. 34 Tramvaj T3M 101

102 Obr. 37 Rekonstruovaná tramvaj K3R-NT-1, Pars-nova 102

103 Obr. 37 ŠKODA, Nízkopodlaţní tramvaj tříčlánková Astra 103

104 Obr. 35 Alstom, Nízkopodlaţní tramvaj Citadis 104

105 Obr. 36 Bombardier, Nízkopodlaţní tříčlánková tramvaj NGT 6 pro Krakov 105

106 Obr. 37 Alstom tram-train Regio Citadis 106

107 Obr. 37 Siemens, Nízkopodlaţní tramvaj Combino 107

108 Obr. 37 Siemens, Nízkopodlaţní tramvaj Combino, trhliny na šroubované hliníkové skříni 108

109 Obr. 37 Siemens, Nízkopodlaţní tramvaj Combino, sanace šroubované hliníkové skříně 109

110 Do roku 2003 bylo vyrobeno 475 kusů. Cena sanace 400 mil. Obr. 37 Siemens, Nízkopodlaţní tramvaj Combino, sanace šroubované hliníkové skříně 110

111 Obr. 37 ŠKODA, Nízkopodlaţní tramvaj Barborka pro Brno 111

112 Obr. 37 ŠKODA, Nízkopodlaţní tramvaj For City 112

113 Příklady příměstských jednotek 0br. 25 Elektrická jednotka 471, ČKD VAGONKA a.s., ŠKODA TRANSPORTATION, s.r.o. - foto 113

114 [kwh] Spotřeba energie Spotřeba el. vlaku s vyuţitím rekuperace Podíl rekuperované energie Praha - Kolín Kolín - Praha Praha - NY - Kolín Kolín - NY - Praha 0br. 25 Spotřeba energie s vyuţitím rekuperace 114

115 Příklad vysokorychlostních vozidel Obr. 38 Alstom, vyskorychlostní jednotka AGV 115

116 Příklad nekonvenčních vozidel Obr. 38 Nekonvenční doprava Schanghai Transrapid 116