Týdeník Českých drah - ŽELEZNIČÁŘ

Náš čtenář Petr Bolšakov z Plzně si přál, abychom napsali něco o turbínové lokomotivě, kterou svého času postavila Škoda Plzeň pro ČSD. Přes archiv Škody Transportation, odkud nám ochotně půjčili zachované fotografie a typový výkres, jsme dostali kontakt na odborníka, Ing. Flanderu, jehož článek dnes otiskujeme.

Turbína, jako nejjednodušší stroj, vždy lákala projektanty. První doložené použití bylo ve 30. letech minulého století u německé parní lokomotivy. Užitná hodnota se nezvýšila, ale údržba byla náročnější, takže se toto řešení neujalo.

Ve čtyřicátých letech 20. století bylo již možno postavit plynovou turbínu vhodných parametrů pro lokomotivu. Hnací plynová turbína společně se zdrojem plynů pro její pohon tvoří turbínovou hnací jednotku.

„Spalovací turbína“ je soustrojí, kde plynová turbína kromě pohonu lokomotivy pohání axiální kompresor, který dodává stlačený vzduch (cca 4 at) do spalovací komory, kde se spalováním paliva zvyšuje jeho energie pro pohon turbíny. Pro zvýšení účinnosti se používá ohřev vzduchu pro spalovací komoru výfukovými plyny.

Naše lokomotiva má provedení „dvouhřídelové“, kde turbína je mechanicky rozdělena na turbínu hnací (pohon lokomotivy) a generační (pohon plnicího axiálního kompresoru). Obě turbíny jsou v jednom tělese a jejich výhodou je pro trakci vhodný průběh kroutícího momentu, který s poklesem otáček hnací turbíny roste, což umožňuje i použití mechanického přenosu výkonu.

Palivo pro spalovací turbíny může být libovolné, většinou se uvažovalo užití těžkého topného oleje, který v 50. letech byl zbytkem (i odpadem) při zpracování ropy, a byl tedy levný. V USA bylo postaveno i několik lokomotiv na práškové uhlí.

Zavedení plynových turbín do stavby lokomotiv v 50. letech 20. století, kdy se hledala náhrada parních lokomotiv, podpořil i dostatek nafty. Do roku 1960 bylo v Evropě postaveno 18 prototypů turbínových lokomotiv, z nichž některé prokázaly možnost využití v provozu.

Českou lokomotivu postavili v plzeňské Škodovce (tehdy Závody Vladimíra Iljiče Lenina) s dvouhřídelovou turbínou a mechanickým přenosem výkonu jako výrobní typ 1 TLo. Práce byly zahájeny koncem roku 1954 a zpřesněné zadání až v roce 1957 jako státní úkol. Termíny byly několikrát zkracovány, aby lokomotiva mohla být vystavena na světové výstavě v Bruselu v roce 1958. Extrémně krátký termín a nemožnost kontaktu s technicky vyspělými (západními) zeměmi vedly k tomu, že bylo nutno vyvinout žáropevný materiál z domácích surovin a hnací agregát včetně mechanického přenosu výkonu tvořili pracovníci bez zkušeností s kolejovými vozidly.

To způsobilo řadu zbytečných závad v provozu (únavové lomy a podobně). Vyrobeny (podle plánu) byly jen dvě turbínové jednotky pro 2 lokomotivy (označené TL 659.001 a 002), což způsobilo, že oprava závady na turbíně vždy začínala výrobou materiálu!

Lokomotiva byla první skříňovou podvozkovou lokomotivou vlastní konstrukce, kde nebyly použity prvky z licenční elektrické lokomotivy E 499.0 (ČD 140). Na obou koncích lokomotivy jsou shodná čelní stanoviště strojvedoucího, která obsahují ovladače elektrického ovládání všech funkcí lokomotivy kromě brzdy (brzdič Škoda).

Skříň lokomotivy je zavěšena na každý třínápravový podvozek čtyřmi šikmými závěskami, zajišťujícími příčné vypružení i natáčení podvozku.

Tato lokomotiva byla dlouhá 23 500 mm mezi nárazníky, hmotnost 125 t. Vzdálenost otočných čepů 11 500 mm, rozvor podvozku 2 x 1550 mm. Uspořádání lokomotivy podle přiloženého obrázku:

1	– axiální 18° kompresor (nasává až 20 m3 za vteřinu vzduchu na 425 kPa);
2	– turbína (hnací 1° výkon 2335 kW – max. 5800 ot., generační 2° max. 5500 ot.);
4	– výměník ohřevu vzduchu;
5	– spalovací komora;
6	– motor TATRA 111 pro roztáčení turbíny a pojezd lokomotivy;
11	– chladicí blok oleje turbíny a převodovky;
12	– dvoustupňová převodová skříň;
13	– brzda turbíny, která drží turbínu zastavenou během stání vlaku;
14	– redukční převod (výměnou kol pro nákladní/rychlík);
16, 17	– kloubové hřídele pohonu podvozků;
21	– dynamo 36 kW/115 V;
22	– vzduchojem;
27	– palivová nádrž turbíny;
28	– palivo motoru T 111;
34	– kompresor 1 MPa;

Lokomotivy byly vyrobeny v nákladní verzi s rychlostí 60/80 km/h (rychlíková verze 94/125 km/h).

Lokomotiva TL 659.001 vyjela na trať ČSD 22. 12. 1958 a do 10. 3. 1359 probíhaly zkušební jízdy samotné lokomotivy, rychlostní a brzdové zkoušky, drobné opravy a úpravy. Od 10. 3. 1959 probíhaly ověřovací jízdy s vlaky různých hmotností. Pak byla stanovena norma hmotnosti vlaku na 2100 t. Ta však byla užívána jen zřídka, neboť z organizačních důvodů byla užívána norma zátěže lokomotiv ř. 556.0. S tou lokomotiva v provozu na trati Žatec–Plzeň dosahovala vyšších rychlostí než parní lokomotivy.

Po ukončení výroby a ověření na zkušební trati v závodě (ujeto 330 km) přešla lokomotiva TL 659.002 dne 18. 3. 1960 na ČSD, kde po zajetí byla 28. 3. 1960 provedena TBZ a lokomotiva předána do provozu ČSD – Lokomotivní depo Plzeň.

Trakční a konzumní zkoušky probíhaly mezi stanicí Horažďovice Předměstí a Pačejovem, kde byl naměřen u lokomotivy TL 659.001 maximální výkon při rychlosti 42 km/h 1990 k na háku, na hřídeli turbíny po přepočtu 2450 k (1803 kW). Projekt udával výkon 2200 k při rychlosti 53 km/h.

Účinnost lokomotivy byla 12,2 %, turbíny 17,5 %. U lokomotivy TL 659.002 byl zjištěn výkon 2850 k (2098 kW) na hřídeli a podle jeho průběhu v závislosti na otáčkách by mohl být vyšší při vyšších otáčkách. Účinnost lokomotivy byla 10,8 % a turbíny 14,1 %. Nižší účinnost vznikla odstraněním výměníku z výfuku.

V době vývoje těchto lokomotiv nebyla k dispozici potřebná zkušební zařízení ani pro lokomotivy, ani pro její díly, takže se vše ověřovalo v provozu, který se tím značně komplikoval a ověřování prodlužovalo.

Během provozu se projevilo, že vlastnosti spalovací turbíny nejsou vhodné pro železniční provoz. Turbína má vlastnosti hydrodynamického převodu a pro velkou tažnou sílu musí být otáčky generační turbíny vysoké. Přechod z volnoběžných na maximální otáčky trval 1 minutu (pro turbináře značně rychlé!), což zdržovalo rozjezd.

Po startu studené turbíny ji bylo možné zatěžovat až po 10 minutách. Po vypnutí paliva turbína dobíhala 10 minut a pak se musela dalších 20 minut protáčet, aby se rovnoměrně chladila, takže každé vypnutí turbíny (ochranou) znamenalo zdržení půl hodiny. Převodová skříň umožňovala řazení rychlostí za jízdy, ale otáčky turbíny klesaly daleko pomaleji než rychlost vlaku, takže řazení za jízdy nebylo možné.

Spotřeba paliva byla vysoká a zejména spotřeba při volnoběhu činí asi 30 % spotřeby u maximálního výkonu. Velkým problémem byla i vysoká hlučnost, kterou nebylo možno tlumit pro velký objem vyfukovaných plynů. Tyto poznatky vedly k tomu, že všech 18 typů turbínových lokomotiv, postavených v Evropě, bylo po zkušebním provozu zrušeno, některé s elektrickým přenosem rekonstruované na elektrické.

Oborová rada (komise odborníků daného oboru jmenovaná ředitelem podniku), která zasedala 15. 3. 1962, zhodnotila výsledky vývoje tak, že je nutno vyvinout vhodnější typ turbínové lokomotivy, ale ČSD o ni nemají zájem. Byla by vhodná pro export, ale bez referencí z ČSD to bude obtížné. Ve Škodě Plzeň se rozběhly projekční práce na typu 2TLo a přípravy i pro 3TLo. Vládním usnesením č. 344 z 5. 5. 1962 bylo rozhodnuto upravit jeden prototyp podle poznatků z provozu a nevyvíjet nové typy. Vzhledem k tomu, že o turbínovou lokomotivu nebyl zájem, zejména u ČSD, znamenalo toto vládní usnesení postupné ukončení vývoje těchto lokomotiv.

Lokomotiva byla v provozu až do dne 30. 9. 1965, kdy došlo k poruše lopatek hnací turbíny. Lokomotiva již nebyla opravena, byla zrušena a později předána VŠD Žilina jako učební pomůcka. Škola však neměla možnost díly lokomotivy umístit a využívat, a proto byla lokomotiva po několika letech sešrotována.

Stavba turbínové lokomotivy prokázala, že český průmysl, za dnes těžko pochopitelných drsných podmínek, byl schopen stvořit výrobek srovnatelný s výrobky špičkových podniků (švýcarských, anglických, francouzských, švédských, anglických i amerických lokomotivek), které vyrobily i provozovaly turbínové lokomotivy.

FRANTIŠEK FLANDERA

Lokomotiva TL 679.001 na trati
Foto: ŠKODA