ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta. Katedra výkonových elektrotechnických systémov BAKALÁRSKA PRÁCA Otakar Havránek

Transcript

1 ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra výkonových elektrotechnických systémov BAKALÁRSKA PRÁCA 2009 Otakar Havránek 1

2 Úvod Od začiatku šesťdesiatych rokov existujú na Slovensku dve hlavné trakčné sústavystriedavá jednofázová s napätím 25 kv a frekvenciou 50 Hz a jednosmerná s napätím 3 kv. Toto spôsobuje značné problémy, pretože rušeň určený pre jednosmernú trakciu nemôže pracovať pod striedavou trakčnou sústavou a naopak. Preto sa na Slovensku používajú tzv. dvoj systémové rušne (rušne radu 3xx). Tieto sú schopné svojej prevádzky pod oboma trakčnými sústavami. Prevádzkovatelia železničnej dopravy na Slovensku majú v súčasnosti k dispozícií 534 elektrických rušňov, z čoho 321 je rušňov na jednosmernú trakciu, 143 rušňov na striedavú trakciu a 70 dvoj systémových rušňov. Ministerstvo dopravy, pôšt a telekomunikácií, rozhodnutím generálneho riaditeľa z dňa , deklarovalo rozhodnutie rekonštrukcie trakčných sústav 25 kv, 50 Hz a 3 kv js. v prospech striedavej sústavy. V súčasnosti prebieha na Slovensku rekonštrukcia V. európskeho železničného koridoru, pričom sa okrem traťového zvršku rekonštruuje aj trakčné vedenie. Pri tejto príležitosti sa plánuje aj kompletná prestavba jednosmernej trakčnej sústavy na striedavú, a to v úseku od železničnej stanice v Púchove až po stanicu v Čiernej nad Tisou. Niektoré susedné štáty však budú naďalej požívať jednosmernú trakčnú sústavu (Česká Republika, Poľsko), a preto môžu nastávať komplikácie pre vlakovú dopravu medzi Slovenskom a týmito štátmi. Prechod z jednosmernej trakcie na striedavú si vyžiada aj obnovu vozového parku ZSSK a ZSCS a to z dôvodu, že títo prepravcovia nebudú mať dostatok rušňov schopných prevádzky pod striedavou trakčnou sústavou ( TNS). Toto sa týka najmä nákladnej dopravy, ktorú v súčasnosti zabezpečujú hlavne jednosmerné rušne radu 131. Podobná situácia nastáva aj v osobnej doprave, kde sú vo väčšej miere využívané rušne radu 162 a 163. Preto sa vypracováva štúdia rekonštrukcie týchto rušňov na striedavú trakciu 2

3 1. Popis súčasného stavu viac systémových rušňov 1.1 Súčasný stav rušňového parku ZSSK a ZSCS Železnice Slovenskej republiky sa v roku 2005 rozdelili na dva samostatne fungujúce podniky, ZSSK ( Železničná spoločnosť Slovensko) a ZSCS ( Železničná spoločnosť CARGO Slovakia). Spoločnosť ZSSK zabezpečuje na Slovenských tratiach najmä osobnú dopravu a spoločnosť ZSCS prevádzkuje nákladnú dopravu. Tieto spoločnosti majú k dispozícií 503 elektrických rušňov, z čoho 290 je rušňov na jednosmernú trakciu, 143 je rušňov na striedavú trakciu a 70 je tzv. dvojsystémových rušňov, ktoré sú schopné prevádzky pod obomi trakčnými systémami. Najväčšie zastúpenie medzi jednosmernými rušňami majú rušne radu 131 ( 100 kusov) a radu (8+ 37 kusov). Spomínané rušne sa zaradzujú medzi rušne II. generácie. Táto generácia má tieto charakteristické znaky: unifikované podvozky s dvojstupňovým odpružením, unifikované stanovište rušňovodiča, elektrodynamická brzda, fechralové odporníky, polopantografy a tyristorová alebo odporová regulácia výkonu. Rušeň 131 sa v súčasnosti využíva najmä na prepravu nákladných vlakov na tratiach severného koridoru od stanice Čierna nad Tisou až po stanicu Púchov. Taktiež tieto rušne vozia nákladné vlaky do Českej republiky a Poľska. Výrobný závod Elektrické rušne koncernového podniku Škoda Plzeň vyrobil v rokoch 1980 až 1982 elektrické rušne s pôvodným označením E až E Celá dodávka bola rozdelená do dvoch častí. Prvá dodávka v roku 1980 predstavovala 60 rušňov s výrobnými číslami 7376 až 7435 a druhá v roku 1982 ďalších 40 rušňov s výrobnými číslami 7665 až Pre prevádzku sú zostavené do dvojdielnych jednotiek, čo znamená usporiadanie pojazdu Bo'Bo' + Bo'Bo'. Rušne majú len jedno čelné stanovište rušňovodiča, samostatné inventárne číslo, pričom však nie je však možné samostatné použitie každého celku. Rada 131 bola v rokoch modernizovaná. Modernizácia obsahovala hlavne inštaláciu elektronického regulátora MIRER ( Mikroprocesorový regulátor riadenia). Rušne rady 131 a 163 patria medzi najmladšie rušne, ktorými disponujú spoločnosti ZSSK a ZSCS. [5] Zastarané jednosmerné elektrické rušne, ktorých výroba začala v roku 1953, bolo potrebné nahradiť modernými rušňami tzv. bezkontaktnej regulácie pomocou 3

4 tyristorov. Prvým druhom rušňa, v ktorom bol tento systém využitý, bol dvojsystémový rušeň radu 363. Vypustením prvkov striedavej časti tohto rušňa vznikol jednosmerný rad 163 s továrenským označením 71 E. Na Slovensko prišli prvé rušne tohto radu až z tretej série, v ktorej bolo 21 rušňov s inventárnymi číslami 040 až 060. Rušeň bol zároveň posledným rušňom dodaným Škodou Plzeň s pôvodným označením podľa Ing. Kryšpína (E 499.3). Aj keď ďalšia výroba s číslami až 120 prebehla, k prebratiu zo strany ČSD nedošlo. ŽSR ako nástupnícka organizácia po ČSD prebrala časť týchto rušňov až v roku 1995, konkrétne rušne až 111. Všetky tieto rušne boli zaradené v RD Košice. V súčasnosti zabezpečujú osobnú dopravu na tratiach medzi Košicami, Púchovom a Čadcou. [5] 290 Elektrické rušne 70 Striedavé Jednosmerné Dvojsystémové 143 Obr Súčasný stav elektrických rušňov na Slovensku [4] 4

5 22 Rady rušňov ostatne Obr Súčasný stav jednosmerných rušňov [4] 1.2 Možnosti riešenia súčasného stavu rušňov ZSSK a ZSCS Vzhľadom na zmeny, ktoré sa majú uskutočniť v priebehu 30 rokov majú ZSSK a ZSCS nasledujúce možnosti ako riešiť nedostatok rušňov schopných prevádzky pod striedavou trakčnou sústavou: Investícia do nákupu nových rušňov zo zahraničia Výroba nových rušňov Rekonštrukcia jednosmerných rušňov na striedavé alebo viac systémové 5

6 Investícia do nákupu nových rušňov zo zahraničia: Medzi rušne zahraničných výrobcov, ktoré by teoreticky vyhovovali Slovenským prepravcom patria tieto: Rušne firmy SIEMENS AG transportation Systems, radu Eurosprinter Rušne firmy ALSTOM RAIL transport, radu PRIMA Rušne firmy ŠKODA Transportation, radu ŠKODA 109E/ ČD 380 Všetky tieto rušne majú výkon od 4000 kw (DC) až 7000 kw (AC) a sú schopné prevádzky na tratiach s rozchodom 1435 mm a trakčným napájaním 15 kv (16,7 Hz), 25 kv (50 Hz) a jednosmerným napätím 3 kv. Rušne radu Eurosprinter a Prima môžu navyše používať aj trate s jednosmerným napájaním 1,5 kv. Z tohto hľadiska sú schopné prevádzky v podstate na celom území Európy. Základné parametre týchto rušňov sú uvedené v tabuľke Hnacie vozidlo ES 64 F4 PRIMA ŠKODA 109 E (Eurosprinter 3 generácie) Základné parametre Firma SIEMENS AG Transportation Systems ALSTOM RIAL Transport Škoda Transportation Usporiadanie náprav Bo Bo Bo Bo Bo Bo 15 kv; 16,7 Hz 15 kv; 16,7 Hz 15 kv; 16,7 Hz Napájacie systémy 25 kv, 50 Hz 25 kv, 50 Hz 25 kv, 50 Hz 3 kv DC 3 kv DC 3 kv DC 1,5 kv DC 1,5 kv DC kw AC, 4200 kw 6400 kw Menovitý výkon kw DC, (3 kv) na obvode kolies kw DC (1,5 kv) Maximálny výkon 7000 kw 5000 kw Výkon rekuperačnej brzdy kw 4200 kw 6963 kw (EDB) Výkon odporovej brzdy kw (3 kv DC) 4700 kw kw (1,5 kv DC) Maximálna ťažná síla 350 kn 274 kn 300 kn pri µ = 0,36 pri rozjazdu Prevod 1 : 6,294 Dĺžka cez nárazníky mm mm Maximálna rýchlosť 140 km/h 140 km/h 200 km/h Hmotnosť 86 t 90 t 86 t Tab Parametre zahraničných rušňov vhodných pre potreby ZSSK 6

7 Výroba nových rušňov Od rozdelenia ČSSR je tento variant takmer nemožný, pretože na Slovensku zatiaľ neexistuje firma alebo spoločnosť, ktorá by bola schopná za tak krátke obdobie vyvinúť, otestovať a dať do prevádzky nový typ rušňa, ktorý by spĺňal všetky požiadavky na prevádzku na Slovenských tratiach Rekonštrukcia jednosmerných rušňov na striedavé alebo viacsystémové Rekonštrukcia by sa týkala najmä rušňov radu 131 a 163 (162). Jednosmerné rušne radu 163 boli vyrobené z dvoj systémových rušňov radu 363 vynechaním striedavej časti a preto si myslím, že rekonštrukcia týchto rušňov nebude predstavovať až taký zložitý problém. Zložitejšia bude rekonštrukcia u rušňov radu 131, pretože bude potrebné vyriešiť množstvo technických problémov, ako napr. umiestnenie trakčného transformátora. Štandardne býva trakčný transformátor umiestnený medzi podvozkami v strednej časti rušňa. Rušeň radu 131 má ale v týchto miestach umiestnené batérie a hlavné vzduchojemy, preto nie je možné do týchto miest transformátor umiestniť. Podrobnejšia analýza tohto a ďalších problémov je rozobraná v nasledovnej kapitole. Rekonštrukcia jednosmerných rušňov na viacsystémové bude podľa môjho názoru len dočasným riešením situácie po prechode na striedavú trakčnú napájaciu sústavu. Pretože rušne radu 131 boli vyrobené v roku 1980, v priebehu 10 rokov aj posledný rušeň tohto výnimočného radu dosiahne hranicu životnosti. Preto bude nákup nových rušňov v podstate nevyhnutný. 7

8 2. Varianty rekonštrukcie jednosmerných elektrických rušňov na viac systémové. Rekonštrukcia elektrických rušňov všeobecne Všetky vozidlá elektrickej trakcie využívajú štruktúru definovanú pred tridsiatimi rokmi. Jednoduchšie znázornenie konštrukcie jednosmerných a striedavých rušňov a zvýraznenie rozdielov medzi typmi rušňov je uvedené v tabuľke Spôsob riadenia Stupňové Plynulé Trakčný motor Riadenie napätia - jednosmerný systém Riadenie napätia - striedavý systém Riadenie budenia - jednosmerný systém Riadenie budenia - striedavý systém Elektrická brzda - jednosmerný systém Elektrická brzda - striedavý systém Riadiace obvody Jednosmerný sériový skupinové riadenie, predradené odpory odbočky transformátoru, diódový usměrňovač šuntovacie odpory a tĺmivka šuntovacie odpory električková s pribudzovaním cudzo budená, do stalého odporu stýkače, kontroléry, relé Jednosmerný s cudzím budením impulzová regulácia tyristorový riadený usmerňovač impulzový menič z pomocnej siete reverzačný usmerňovač zo samostatného vinutia transformátora odporová s impulzovým riadením odporu, rekuperácia odporová, (rekuperácia) analogová regulácia prúdu a rýchlosti Asynchrónny napäťový alebo prúdový striedač impulzový usmerňovač, napäťový striedač pomerom napätia a kmitočtu pomerom napätia a kmitočtu rekuperácia, odporová brzda v meziobvode rekuperácia, odporová v meziobvode hierarchické procesorové systémy Tab Typické prevedenie elektrickej časti rušňov [2] 8

9 Všetky rušne principiálne pozostávajú z: 1. Vstupný obvod: - zberač pre odber elektrického prúdu z trolejového vedenia - LC filter a trakčný transformátor ( striedavá trakčná sústava) - odporníky ( jednosmerná trakčná sústava) 2. Trakčný pohon: - štyri trakčné motory zapojené trvalo do série alebo sério- paralelne - regulácia výkonu 3. Pomocné pohony: - primárny menič vytvárajúci pomocnú sieť pre napájanie pomocných pohonov - sekundárne meniče zabezpečujúce napájanie jednotlivých motorov pomocných pohonov 4. Trakčné motory: - striedavé trakčné motory: - asynchrónny motor (ASM) - synchrónny motor (SM) - jednosmerné trakčné motory: - sériový motor - cudzo budený motor 2.2. Varianty rekonštrukcie elektrického rušňa Návrhy jednotlivých variantov je možné rozčleniť do viacerých skupín. Tieto varianty budú opisované v nasledujúcich podkapitolách. Výhody a nevýhody jednotlivých navrhovaných variantov budú porovnávané s existujúcim rušňom a navzájom medzi sebou. 9

10 Spoločné vlastnosti variantov rekonštrukcie s použitím impulzových meničov Hlavné prednosti a výhody: - bezkontaktná regulácia ( vyradenie pomerne často poruchového mechanického radiča jazdných stupňov ) - plynulá a takmer bezstratová regulácia prúdu a napätia, plynulá jazda rušňa Hlavné nevýhody: - vyššia cenová a technická náročnosť - rušenie v širokom pásme kmitočtu, nutnosť znižovania rušenia filtrami Fázová regulácia usmerneného napätia s jednosmerným pohonom Hlavnou nevýhodou vyplývajúca z použitia riadeného usmerňovača je nepriaznivý učinník. Časový priebeh prúdu odoberaného zo siete je možné s dostatočnou presnosťou nahradiť lichobežníkovým priebehom. Fázový posun prvej harmonickej ϕ 1 je: ϕ = α + γ / 2 [ ;, ] ( 2.1 ) 1 Keď sa regulačný uhol blíži k hodnote α = π / 2, potom je cosϕ 1 = 0 a usmerňovač zaťažuje sieť čisto jalovým výkonom. Táto vlastnosť riadených usmerňovačov je veľmi nepriaznivá, pretože energetika predpisuje spotrebiteľom, aby odoberali elektrickú energiu s účinníkom cosϕ 1 0,95 a na tento neutrálny účinník kompenzovali svoj odber. [1] Obr Regulácia riadeným usmerňovačom (tzv. druha generácia rušňov) 10

11 Hlavné prednosti a výhody: - dvojsystémovosť (25kV 50Hz, 15kV 16,7Hz) po rekonštrukcii transformátora, komutácia (zameniteľnosť) sieti - ľahká aplikácia regulácie prúdu, rýchlosti a ďalších automatických prvkov - rýchlosť regulácie, ktorá umožňuje použiť tyristorový usmerňovač zároveň ako nadprúdovú ochranu pri nadprúdoch a skratoch v jednosmernom obvode - jednoduchosť a spoľahlivosť riadených usmerňovacích meničov - tyristorová elektrodynamická brzda s riadeným výkonom - možnosť rekuperácie do sieti pri plnoriadenom fázovom regulačnom obvode - možnosť individuálneho riadenia jednotlivých motorov pre zlepšenie adhéznych vlastností a možnosť zálohovania - ponechanie jednosmerných sériových trakčných motorov a ich prirodzené regulačné trakčné výhody Hlavné nevýhody: - horšia účinnosť vplyvom strát v riadiacich obvodoch - zhoršené energetické vlastnosti spätnými vplyvmi na napájaciu sieť - väčšie tvarové skreslenie odoberaného trakčného prúdu v závislosti od uhla otvorenia - vplyv vyšších harmonických v napájacej sieti - zhoršenie účinníka, nutnosť vyrovnávania účinníka - menšia spoľahlivosť a stabilita elektronických regulačných obvodoch - premenlivé napätie v medziobvode - údržbová náročnosť jednosmerných motorov Impulzová regulácia s jednosmerným pohonom Tento variant obsahuje štvorkvadrantový impulzný usmerňovač s vypínateľnými prvkami, ktorý je dokonalým napájacim členom jednosmerného medziobvodu. Vďaka impulzovo šírkovej modulácii sa odoberaný prúd zo siete približuje sínusovému a v riadení je možnosť zaviesť ďalšie kritéria. Tým môže byť nulová alebo požadovaná veľkosť odoberanej jalovej energie zo siete. V trakcii sa toto zapojenie prvýkrát použilo v roku 1989 na elektrickom rušni DB rady 120, ktorá odoberá a dodáva (pri rekuperačnom brzdení) 11

12 sínusový prúd s účinníkom cos ϕ = 1. Nevýhodou je vyšší počet prvkov a z toho vyplývajúce vyššie náklady. I v prípade, že je rušeň vybavený rekuperačnou brzdou je na rušni nutná i nehospodárna elektrodynamická brzda, ktorá zaisťuje brzdenie v prípade, kedy zberač prúdu stratil kontakt s trolejom, alebo keď trakčné vedenie nie je schopné prijať rekuperovaný výkon. Zavedením rekuperácie je možné využiť kinetickú energiu vozidla, ktorá sa ináč marí v brzdových odporníkoch. Premenená kinetická energia vozidla sa pri brzdení vracia do siete. Premena elektrickej energie v strojoch a v meničoch vrátane vedení sa deje so stratami, preto sú reálne úspory značne malé. Rekuperácia má najväčší význam pri sklonovo náročných tratiach. V každom prípade však elektrické brzdenie, ako rekuperačné tak elektrodynamické, má pozitívny vplyv na životnosť mechanických bŕzd. [1] Obr Trakčný menič s jednosmerným pohonom (tzv. tretia generácia rušňov) Hlavné prednosti a výhody: - trojsystémovosť (25kV 50Hz, 15kV 16,7Hz, 3kV=), po rekonštrukcii transformátora komutácia (zameniteľnosť) sieti - možnosť rekuperácie do siete - nastavenie cosφ pomocou vstupného 4Q obvodu - minimálny deformačný výkon - spoločné výhody ale aj nevýhody jednosmerných sériových trakčných motorov s variantom elektrodynamická brzda s riadeným výkonom Hlavné nevýhody: - vyššia cenová a technická náročnosť v porovnaní s variantom

13 Impulzová regulácia s asynchrónnym pohonom Výhodou sú použité asynchrónne trakčné motory, ktoré neobsahujú žiadny klzný kontakt (komutátor, zberacie uhlíky). Tým nie je obmedzený z hľadiska maximálnej otáčavej rýchlosti a rozmerov ako je to u jednosmerných motorov. Naviac je to výhodné z hľadiska údržby a je možné umiestniť motory do horšie prístupných miest. Samotný asynchrónny motor patrí k najlacnejším motorom. Podstatnú rolu tu zohráva cena elektrických komponentov výkonovej a riadiacej časti, ktorá je znižovaná hromadnosťou výroby. Pohony s asynchrónnymi motormi majú malé straty. Samotný princíp frekvenčného riadenia je principiálne bezstratový (sú tu straty zrovnateľné s neriadeným pohonom). Straty sú nepodstatne zväčšené o straty v striedači a v štvorkvadrantovom usmerňovači, ktoré sú často menšie než straty ktoré by spôsobil iný spôsob regulácie. Vedľa toho je možné u asynchrónneho motora optimalizovať spotrebu energie pomocou riadiaceho systému. Asynchrónny motor ľahko (znížením frekvencie) prechádza z jazdy do brzdy. Elektrodynamickú brzdu je možné pomocou elektronického mikroprocesorového riadenia využiť až do zastavenia. [1] Obr Trakčný menič s asynchrónnym pohonom (tzv. štvrtá generácia rušňov) Hlavné prednosti a výhody: - spoločné výhody trojsystémovosti, komutácie, rekuperácie, nastavenia cosφ, deformačného výkonu a elektrodynamickej brzdy v porovnaní s variantom nízke náklady na údržbu a vysoká spoľahlivosť asynchrónnych motorov - nižšia hmotnosť asynchrónnych motorov pri zachovaní výkonu (nižšie hmotnostné zaťaženie na nápravu) 13

14 Hlavné nevýhody: - vyššia cenová a technická náročnosť v porovnaní s variantom Regulácia pôvodným spôsobom- odporová regulácia Fázový posun prvej harmonickej je ϕ 1 = γ / 2. Účinník prvej harmonickej prúdu je potom : cosϕ 1 = cos( γ / 2) [ ; ] Výhodou neriadeného usmerňovača oproti riadenému je nižší nepriaznivý účinník, a tým menší odoberaný jalový výkon zo siete. Obr Regulácia radením odbočiek autotransformátora (tzv. rušne prvej generácie) Hlavné prednosti a výhody: - minimálne ekonomické náklady, minimálne zásahy do pretvorenia rušňa - dvojsystémovosť (25kV 50Hz,3kV js) - odstránenie mechanického vačkového vzduchového stýkača odbočiek, dosadenie tyristorového výkonového prepínača, zníženie poruchovosti prepínača 14

15 Hlavné nevýhody: - ochudobnenie o výhody impulzovou reguláciou uvedené v predošlých kapitolách, t.j. bezstratová, plynulá, bezkontaktná regulácia atď. Variantu rekonštrukcie som vyberal hlavne vzhľadom na tieto fakty: - minimálny zásah do konštrukcie vozidla - minimálne náklady na rekonštrukciu - minimálna doba trvania rekonštrukcie Vzhľadom na tieto požiadavky som sa rozhodol pre variantu rekonštrukcie s pôvodnou reguláciou, t.j. pre reguláciu pomocou rozjazdových odporníkov. Síce je táto varianta z hľadiska energetickej úspory najmenej vhodná, ale z hľadiska čo najmenšieho zásahu do konštrukcie vozidla plne vyhovujúca. 15

16 3. Návrh rekonštrukcie elektrických rušňov radu 131 a 163 (162) 3.1 Jednosmerný elektrický rušeň radu 131 Technické parametre rušňa 131 Staré označenie: E479.1 Označenie výrobcu: 58E Napájací systém: 3 kv Usporiadanie rušňa: Bo Bo + Bo Bo Max. rýchlosť : 100 km/h Max. ťažná sila: 350 kn Menovitý trvalý výkon: 4480 kw Hodinový výkon : 5000 kw Hmotnosť : 169 t Rok výroby: 1980 Vyrobených dvojíc: 50 ks Rozchod : 1435 mm Dĺžka cez nárazníky : mm Dĺžka skrine : mm Pevný rázvor : 3200 mm Vzdialenosť čapov : 8170 mm Celkový rázvor : mm Priemer dvojkolia : 1250 mm Nápravový prevod : 1:2,703 Regulácia výkonu : odporová Typ trakčných motorov : 9 Al 4846 zt Mechanická časť Rušeň rady 131 sa skladá z dvoch konštrukčne rovnakých dielov, ktoré ale nemôžu jazdiť samostatne. Obidva diely sú koncipované ako skriňové so stanovišťom rušňovodiča v prednej časti a prechodom do druhej časti lokomotívy. Predné čelá sú totožné s rušňami rady 163, bočnice sú ale prevedené odlišne. Na jednej bočnici je päť veľkých obdĺžnikových okien, na druhej tri veľké a dve malé okná. Pomocou otočných čapov umiestnených pevne v podvozku je rám spojený s dvojnápravovými hnacími podvozkami s dvojstupňovým vypružením oceľovými pružinami a so zvislými tlmičmi v oboch stupňoch a priečnymi tlmičmi v druhom stupni. V každom podvozku sú dva trakčné motory s kĺbovou spojkou, poháňajúci nápravy ozubeným súkolesím. Rušne rady 131 sú prvými vozidlami značky ŠKODA, ktoré disponujú deformačnými bezpečnostnými prvkami. Tieto sú umiestnené za čelníkmi rámov skrine. Celková mechanická koncepcia strojovne je riešená na základe nasávania vzduchu pre chladenie TM nasávacími skriňami vždy do dvoch TM súčasne. Nasávacie skrine sú rozmiestnené v prednej a zadnej časti strechy. V nasávacích kanáloch sú umiestnené usmerňovače pomocných pohonov. Pod strechou vzadu aj vpredu sú zavesené pomocné vzduchojemy. V prostrednej časti strechy sú umiestnené dve skrine rozjazdových odporníkov chladené štyrmi axiálnymi ventilátormi. 16

17 Chladiaci vzduch je nasávaný z ľavej strany a vyfukovaný z pravej. Pravá ulička je vyhradená káblovému vedeniu a to pod podlahou káblami vn, na bočnici je potom upevnení kanál nn. Vzduchové potrubie je vedené pod podlahou na ľavej strane rušňovej skrine. Uprostred strojovne je na nosiči upevnený hlavný kontrolér a hlavný vypínač. V strednej časti strojovne sú umiestnené za predným vstupom smerom dozadu stýkač zoslabovania budenia, nadprúdové relé, indukčný bočník, zoslabovacie odporníky, uzemňovač vykurovania a prístrojový rám. Na spodnom stupni je potom umiestnená prístrojová pneumatická doska. Za zadným stupňom sú upevnené predradné odporníky, menič a skriňa vlakového zabezpečovača. Všetky stroje, prístroje a zariadenia sú umiestnené vzhľadom na dodržanie pozdĺžneho a priečneho ťažiska rušňa. Strojovňa rušňa je rozdelená na tri časti. Na zvýšenej podlahe sú umiestnené pomocné ventilátorové ústrojenstvá pre chladenie TM a meniče smeru. Na prednom stupienku je umiestnená skriňa pre umývadlo, chladničku, nádrž na vodu a varič. Na zadnom stupienku sú ventilátory TM, dynamo, smerový prepínač a odpory pomocných strojov. Všetky ostatné prístroje vysokého napätia tým myslím hlavný kontrolér, hlavný vypínač, stýkačový rám, šuntovacia tlmivka sú umiestnené v strednej časti strojovne. Rušňový rám je tvorený z dvoch pozdlžníkov ktoré sú na oboch koncoch spojené vystuženými čelníkmi. Medzi čelníkmi sú pozdlžníky rámu vystužené niekoľkými priečnikmi. Pozdlžníky rámu rušňa sú prevedené v dvoch výliskov a vzájomne k sebe privarené. Tým je vytvorení mohutný nosník uzatvoreného profilu bohato vystuženého. V spodnom koryte je časť ktorá má väčšie množstvo konzol, puzdier rôznych návarkov a držiakov pre nosiče trakčných motorov. Podvozky rušňa sú navzájom viazané priečnou kĺbovou väzbou ktorú tvorí priečna spojka namontovaná medzi podvozky. Priečna kĺbová spojka ovplyvňuje vzájomnú polohu podvozkov v oblúku. Nábehom oboch vodiacich náprav oboch podvozkov nastáva zmenšenie uhlu a tím aj podstatné zmenšenie priečnych síl medzi hnacím kolesom a koľajnicou. Priečnu spojku podvozku tvorí tlmič, zamontovaný medzi dvoma ojami vsunutých do guľových puzdier v hlavách tlmiča. V tlmiči sú namontované ešte skrutkové pružiny. [7] 17

18 Elektrická časť Trakčné motory sú jednosmerné sériové stroje Al 4846 zt šesťpólové napájané priamo s trolejového vedenia, radené v rámci jedného dielu rušňa do dvoch skupín, ktoré sú zapojené sériovo alebo sérioparalne. Regulácia výkonu je odporová s fechralovými odporníkmi. Jazdné stupne sa zadávajú pákovým kontrolérom na unifikovanom riadiacom pulte. Rušne disponujú mnohočlenným riadením a umožňujú tak spojenie dvoch dvojdielnych súprav. Prenos elektrického prúdu z troleja k elektrickým strojom je realizovaní dvoma jednoramennými zberačmi prúdu na každom diele rušňa. Stroje sú vybavené palubnou diagnostikou. Palubná sieť má napätie 48 V. Rušne sú ďalej vybavené riadiacim systémom Mirer, ktorý nahradzuje nepriamy kontrolér, čím znižuje opotrebovanie stýkačov a zjednodušuje riadenie, pretože zahrňuje aj systém ARR. [7] Regulácia výkonu Najrozšírenejšia je odporová regulácia. Odporová regulácia je v mnohých ohľadoch zastaralá, pretože spôsobuje veľké straty energie, ktoré sa nasledovne premieňajú na teplo. Odporová regulácia je založená na postupnom vyraďovaní rozjazdových odporov a nasledovnom zvyšovaní prietoku prúdu a rýchlosti. [7] Jazdné stupňe Zadávaním jazdných stupňov sa riadi elektrický rušeň s odporovou reguláciou a väčšina motorových rušňov. Počet jazdných stupňov elektrických rušňov je rôzny podľa typu, obyčajne dosahuje počet niekoľkých desiatok (rada stupňov, stupňov, stupňov). Jazdné stupne sa zadávajú riadiacim kontrolérom na riadiacom pulte rušňa. Informácie o zmene polohy riadiaceho kontroléru je odoslaná do strojovne hlavnému kontroléru, a ten je pomocným motorom prestavený do polohy určenej riadiacim kontrolérom. [7] Kontrolér Je to mechanické zariadenie spínajúce podľa vopred zvoleného poradia elektrické obvody. Používa sa k riadeniu elektrických vozidiel. Rušne majú obvykle riadiaci kontrolér umiestnený na stanovisku rušńovodiča a hlavný kontrolér poháňaný pomocným motorom, umiestneným v strojovni, ktorý spracováva informácie zadané riadiacim kontrolérom. [7] 18

19 Elektrodynamická brzda (EDB) Rušne radu 131 sú vybavené výkonnou elektrodynamickou brzdou, ktorá je ovládaná jazdným ( riadiacim ) kontrolérom. Taktiež je EDB doplnená aj mechanickou brzdou. EDB je spôsob brzdenia, pri ktorom sa mení mechanická energia na elektrickú, ktorá sa následne premieňa na teplo v odporníkoch, alebo sa spätne zužitkuje formou rekuperácie. Aby mohol sériový elektromotor slúžiť ako elektrodynamická brzda, je potrebné zaistiť prívod malého budiaceho prúdu, a odber vyrobeného prúdu. Elektrodynamická brzda má brzdnú silu závislú približne od druhej mocniny rýchlosti. To znamená, že pri malých rýchlostiach je jej účinok prakticky nulový, a naopak pri vysokých rýchlostiach je jej účinok veľmi vysoký. Výhodou EDB je odolnosť voči sklzu vďaka nulovému brzdnému učinku pri nulovej rýchlosti. To znamená, že pri brzdení nemôže dôjsť k zablokovaniu kolies. Toto však platí iba pre samostatne brzdiaci motor. Pri sériovom zapojení motorov dochádza k zablokovaniu nápravy, a vo výnimočných prípadoch aj zmene smeru otáčania nápravy. Je to spôsobené tým, že vzniknutý prúd tečie obomi kotvami ( pri zapojení dvoch motorov do série) a vytvára moment, ktorý pôsobí proti smeru otáčania. Toto je síce princíp brzdenia, ale pri strate adhézie dochádza k zmene smeru otáčania nápravy. [7] 19

20 Obr Schéma zapojenia rušňa radu 131 (E 479) 20

21 Popis častí hlavného silového obvodu X 01, X 02 - zberače prúdu Q 03, Q 04 odpojovače F 01, F 02 ventilové bleskoistky ( prepäťová ochrana) L 01 reaktor Q 05 uzemňovač Q 01 hlavný vypínač K 03 nadprúdové diferenciálne relé F 04 poistka F 03 kondenzátorová prepäťová ochrana Q kontakty stýkačov hlavného kontroléru Q 13, Q 14 stýkače zmeny smeru jazdy a vyradenia motorovej skupiny M kotvy trakčných motorov a budenie trakčných motorov K 21, K 22 sklzové relé R 01 A, B rozjazdové odporníky R 06, R 07 -,, šuntovacie odporníky L 09, L 10 šuntovacia tlmivka U 11, U 12 diódy zabraňujúce generátorickému chodu TM pri odpojenom rušni zaradenom do vlaku K 04, K 05 nadprúdové relé šuntovania M motory ventilátorov chladenia rozjazdových odporov Q rozpojovače X 03 nápravové zberače prúdu 21

22 Pri zdvihnutom zberači X 01 alebo X 02 prechádza prúd z trakčného vedenia cez odpojovač Q 03 (Q 04) a následne cez reaktor L 01. Tento slúži k vyhladeniu napájacieho napätia. Cez hlavný vypínač Q 01 ďalej prechádza do kotiev trakčných motorov M 01 až M 04, a na svorky budenia týchto trakčných motorov. Na reguláciu budiaceho prúdu sa využívajú šuntovacie odpory R 06 a R 07. Na reguláciu výkonu trakčných motorov slúžia rozjazdové odporníky R 01 A, B. K ich ovládaniu slúžia stýkače hlavného kontroléru Q až 44. Rozjazdové odporníky sa zároveň využívajú k mareniu elektrickej energie pri režime elektrodynamickej brzdy. K zmene smeru jazdy dochádza spínaním stýkačov Q 13 a Q 14 Na chladenie rozjazdových odporníkov slúžia ventilátory poháňané motormi M 15 až M 18. Diódy U 11 a U 12 sú určené na ochranu trakčných obvodov pri stave, kedy je rušeň zaradený do vlaku, ale nepracuje ako hnacie vozidlo. Pri tomto stave sa trakčných motoroch indukuje napätie ( ako pri EDB) a toto by mohlo poškodiť napríklad rozjazdové odporníky, ktoré by neboli pri vypnutom rušni chladené. Hlavný trakčný obvod sa následne uzatvára cez nápravové zberače X 03 a kolesá do koľajnice. Trakčný obvod ďalej tvoria pomocné pohony a meracie zariadenia na meranie prúdu a napätia v obvode. Pomocné pohony sú napájané z hlavného obvodu (viď. schéma zapojenia) a slúžia na pohon kompresorov a ventilátorov chladenia. [3] 3.2 Riešenie rekonštrukcie rušňa radu Rekonštrukcia všeobecne Základom pri rekonštrukcii bude základná výzbroj pre jednosmerný systém napájania 3kV z pôvodného rušňa radu 131, ktorá bude pre striedavý systém 25vK/50Hz doplnená o trakčný transformátor 25kV( 50Hz )/ 3kV a usmerňovač s tlmivkou. Pre pohon plne vyhovuje sérový motor, pretože môže byť napájaný aj zvlneným prúdom. Na reguláciu výkonu a rýchlosti rušňa bude využité pôvodné systémy regulácie, t.j. odporová regulácia, regulácia radením motorových skupín a regulácia zoslabovaním budenia. Trakčný transformátor 25kV ( 50Hz )/3kV bude mať dve sekundárne vinutia pre dva usmerňovače a dve sekundárne vinutia pre pomocné pohony a vlastnú spotrebu. Pohon kolies budú zabezpečovať štyri trakčné motory typu 9 Al 4846 zt, zapojené po dvoch trvalo do série. Pomocné pohony budú obsahovať jednosmerné motory kompresorov a ventilátorov chladenia trakčných motorov. 22

23 Rekonštruovaný rušeň radu 131 ( po rekonštrukcií rada 331) bude schopný premávať na tratiach s jednosmernou trakčnou napájacou sústavou 3kV, ale aj pod striedavou napájacou trakčnou sústavou 25kV,50 Hz. Pre zabezpečenie schopnosti prevádzky pod obomi systémami bude potrebné inštalovať na rušeň zariadenia ako hlavný prepínač systémov, alebo prepínač prítlaku zberača napätia na trolej, atď. Veľmi dôležité bude umiestnenie trakčného transformátora, usmerňovačov a tlmiviek. Trakčný transformátor bude umiestnený medzi podvozkami rušňa tak, ako to býva u väčšiny striedavých lokomotív. Uloženie trakčných transformátorov je znázornené na obrázku Usmerňovače a tlmivky budú umiestnené v strojovni rušňa. Obr Schéma dvojsystémového rušňa radu 331 (zrekonštruovaný rušeň radu 131) Pri jazde pod napájacím systémom 3 kv potečie prúd cez vypínač V1 a V3, následne cez tlmivku L1. Pomocou hlavného vypínača HV2 je možné odpájať hlavný trakčný obvod od napájacieho napätia. Za týmto vypínačom nasleduje už hlavný trakčný obvod, ktorý obsahuje kotvy trakčných motorov M1-4 a budenie trakčných motorov. Na reguláciu napätia a výkonu trakčných motorov slúžia odporníky R1 a R2 a na reguláciu budenia trakčných 23

24 motorov sú do obvodu zapojene odporníky R7, R8 a R9, ktoré sú ovládané pomocou stýkačov S Pomocou spínačov S1-5 sa prepína zapojenie skupín trakčných motorov, t.z. sériové zapojenie, sério- paralelné zapojenie, alebo úsporný režim, kedy nieje do obvodu zapojený žiadny odporník. Pri jazde po striedavým napájacím systémom 25 kv/50 Hz je prúd vedený cez vypínač V2 a hlavný vypínač HV1 do transformátora TR. Zo sekundárnej cievky transformátora je prúd následne usmernený v usmerňovačoch USM1 a USM2 a vyhladený v tlmivkách L3 a L4. Nasledujú obvody trakčných motorov, ktoré sú popísané vyššie Doplnená elektrická výzbroj do rekonštruovaného rušňa radu 131 Pri rekonštrukcií rušňa radu 131 bude nutné doplniť nasledovnú elektrickú výzbroj: Polopantografový zberač 25 kv Vyhladzovacia tlmivka TM Bleskoistka striedavého napätia Hlavný vypínač striedavého systému Merací transformátor prúdu Trakčný transformátor Meracie transformátory prúdu Meracie transformátory prúdu Meracie transformátory prúdu Buchholzovo relé Termostat Usmerňovač Odpojovač zberača Motor čerpadla oleja Istič čerpadla Poistka čerpadiel 25 kv, 1000 A 3 kv, 450 A, 22 mh 30 kv 25 kv, 400 A 25 kv, 100 V, 10 VA 25 kv / 3 kv, 4000 kva 300/5 A 2000/5 A 3000 V, 600/5 A, 5VA 25 kv, 1800 A 250 V, 24 A, 2,2 kw 45 A 500 V, 1000 A 24

25 3.2.3 Hmotnosť súčasnej a doplnenej elektrickej výzbroje Hmotnosť odváženého rušňa- 84,5 t Názov Hmotnosť- kus (kg) Počet kusov Celková hmotnosť (kg) Trakčný motor AL 4846 zt Motor ventilátora A 2934/4 Motor ventilátora A 2135/5 Motor kompresora A 3432/4 Kompresor K Hlavný vypínač 234, ,7 13HC1 Hlavný kontrolér KH4 Pákový riadiaci 22, ,26 kontrolér Krd13 Menič smeru MP3 Rozjazdový odporník RJL- 10 Indukčný bočník Odporní zoslabenia 58, ,56 budenia 9RSL Stýkač zoslabenia 53, ,2 budenia 9 SP2 Motor ventilátora chladenia 8A 2135/ Tab Súčasná elektrická výzbroj rušňa radu

26 Názov Hmotnosť- kus (kg) Počet kusov Trakčný transformátor Trakčný usmerňovač Filter Menič pre EDB Menič pre budenie Pomocný menič Celková hmotnosť (kg) Stýkač 22, ,5 Hmotnosť celkom: 9674,5 kg Tab Doplnená elektrická výzbroj rušňa radu 131 Problém môže nastať po namontovaní tejto výzbroje, pretože stúpne hmotnosť. Rušeň radu 131 má už teraz hmotnosť na nápravu okolo 22 ton. Po namontovaní transformátora, ktorý má hmotnosť asi 5 ton, a tlmiviek, môže stúpnuť hmotnosť až na okolo 23,5 tony na nápravu, čo môže mať za následok poškodenie železničného zvršku. Preto bude potrebná redukcia hmotnosti rušňa, a to napr. výmenou starých stýkačov za moderné, ktoré majú porovnateľne nižšiu hmotnosť, ale aj vyššiu cenu. Obr Celkový pohľad na rekonštruovaný rušeň radu

27 3.3 Jednosmerný elektrický rušeň radu 163 (162) Staré označenie: E499.3 Označenie výrobcu: 71E Napájací systém: 3 kv Usporiadanie rušňa: Bo Bo Max. rýchlosť : 120 km/h Max. ťažná síla: 285 kn Menovitý trvalý výkon: 3480 kw Trvalý výkon EDB : 3000 kw Hmotnost : 84,5 t Rok výroby: Vyrobených dvojíc: 120 ks Rozchod : 1435 mm Dĺžka cez nárazníky : mm Dĺžka skrine : mm Pevný rázvor : 3200 mm Vzdialenosť čapov : 8300 mm Celkový rázvor : mm Priemer dvojkolia : 1250 mm Nápravový prevod : 1:3,522 Regulácia výkonu : impulzová Typ trakčných motorov : Al 4542 FiR Trvalý prúd: 715 A Napätie na svorkách TM: 3000/2 V Hodinový prúd: 750 A Elektrické zaradenie je riešené úplne novým spôsobom. Dva šesťpólové kompenzované trakčné motory s cudzím budením sú v každom podvozku spojené trvalo za sebou. Ich kotvy sú napájané z dvoch tyristorových impulzových meničov, ktoré pracujú s riadenými kmitočtami 33 1/3, 100, 300 Hz. Budenie všetkých štyroch trakčných motorov je napájané z jedného spoločného impulzového meniča (BATYR), pričom sú tieto budiace vinutia zapojené do série. Prepínaním polarity sa mení smer jazdy. Budiaci impulzový menič je regulovaný stupňovitou zmenou kmitočtu po 33 1/3 Hz až do 600 Hz. Napätie trakčných motorov sa reguluje plynule, kotevnými impulzovými meničmi pri plnom budení trakčných motorov, teda hospodárnym spôsobom bez strát v predradných odporníkoch. Na reguláciu napätia kotiev nadväzuje plynule odbudzovanie trakčných motorov. Impulzové meniče sú napájané cez mohutný filter, skladajúci sa z tlmivky a z paralelného kondenzátoru, určeného k zníženiu vlnivej zložky prúdu trakčnej siete. Trakčný obvod umožňuje elektrodynamické brzdenie do oddelených odporníkoch. Ku každej dvojici trakčných motorov sa pripína jeden brzdový odporník, vzduchom chladený axiálnymi ventilátormi. Elektrodynamické brzdenie je riadené regulátorom rýchlosti, alebo prevodníkom tlaku v brzdovom valci. Rušeň má centrálny napájač 3000/600 V a unifikované pomocné pohony ventilátorov a kompresorov. Sú to motory na napätie 440 V, individuálne napájané z impulzových meničov, ktoré umožňujú plynulú reguláciu 27

28 ventilátorov trakčných motorov podľa zaťaženia rušňa. Takýto systém prináša v prevádzke značné úspory elektrickej energie. Z rovnakého zdroja je napájaný statický nabíjač akumulátorovej batérie. Riadenie všetkých impulzových meničov na rušni a ovládanie spínačov v silových obvodoch v režimu jazda - brzda uskutočňuje centrálny regulátor, ktorý sa skladá z troch samostatných skupín: regulátoru ťahu, elektrodynamickej brzdy a regulátoru sklzu pre jazdu na medzi adhézie. Centrálny regulátor ďalej spracováva celkom 60 vstupných a výstupných signálov a to z regulátoru primárneho meniča pomocných pohonov 3000/600 V a z regulátoru sekundárnych meničov 600/0 až 440 V. Pre zvýšenie kvality riadenia a zjednodušenia obsluhy pri jazde je rušeň vybavený automatickou reguláciou rýchlosti typu ARR. Táto pracuje s presnosťou ±3 km/h zvolenej rýchlosti. Stanovisko rušňovodiča je unifikovaného typu a zodpovedá všetkým zásadám estetiky a ergonomiky. Poskytuje i ochranu rušňovodičovi v prípade nárazu silou až 300 kn v miestach podokenného pásu. Pod nárazníkmi sú namontované deformačné absorpčné články nárazovej energie, ktoré majú za účel chrániť čelník lokomotívy pred stretnutím s prekážkou. K riadeniu sa používa pákové riadiace zariadenie unifikovaného typu na pulte pred rušňovodičom. Rušeň je vybavený dvomi kompresormi typu 3 DSK 100, samočinnou tlakovou brzdou DAKO, ovládanou brzdičom BSE a ručnou mechanickou aretačnou brzdou. [7] 28

29 Obr Schéma zapojenia rušňa radu 163 (162) 29

30 Popis častí hlavného silového obvodu X 01, X 02 - zberače prúdu Q 01 hlavný vypínač L 01 reaktor M kotvy trakčných motorov a budenie trakčných motorov U 11 dióda zabraňujúca generátorickému chodu TM pri odpojenom rušni zaradenom do vlaku U tyristorové impulzné meniče X 03 nápravové zberače prúdu M motory ventilátorov chladenia šuntovacích odporov K 21, K 22 sklzové relé 3.4. Riešenie rekonštrukcie rušňa radu 163 (162) Rekonštrukcia rušňa radu 163 (162) bude plne vychádzať z konštrukcie dvojsystémového rušňa radu 363. Elektrická výzbroj tohto rušňa je v podstate identická s výzbrojou rušňa radu 163. Pridaný je len transformátor, usmerňovače a trakčné tlmivky. Preto by rekonštrukcia radu 163 na 363 nemala predstavovať žiadny väčší technický problém. Čo sa týka skrine spomínaných vozidiel, tieto sú totožné. Nadbytočná hmotnosť transformátora na rušni radu 363 je na rušni radu 163 (162) kompenzovaná betónovými blokmi, ktoré sú umiestnené medzi podvozkami na mieste pôvodného transformátora. Toto opatrenie zabezpečuje dostatočnú adhéziu vozidla. Rozdiely medzi elektrickou výzbrojou týchto dvoch vozidiel je vidno na schéme trakčných obvodov rušňa radu 363 (viď. obr ). Táto schéma je totožná zo schémou rekonštruovaného rušňa radu163 (162). 30

31 Obr Schéma zapojenia trakčných obvodov rušňa radu

32 3.4.1 Doplnená elektrická výzbroj do rekonštruovaného rušňa radu 163 (162) Pri rekonštrukcií rušňa radu 163 bude nutné doplniť nasledovnú elektrickú výzbroj: Polopantografový zberač 25 kv Vyhladzovacia tlmivka TM Bleskoistka striedavého napätia Hlavný vypínač striedavého systému Merací transformátor prúdu Trakčný transformátor Meracie transformátory prúdu Meracie transformátory prúdu Meracie transformátory prúdu Buchholzovo relé Termostat Usmerňovač Odpojovač zberača Motor čerpadla oleja Istič čerpadla Poistka čerpadiel 25 kv, 1000 A 3 kv, 450 A, 10 mh 30 kv 25 kv, 400 A 25 kv, 100 V, 10 VA 25 kv / 3 kv, 4000 kva 300/5 A 2000/5 A 3000 V, 600/5 A, 5VA 25 kv, 1800 A 250 V, 24 A, 2,2 kw 45 A 500 V, 1000 A 32

33 Hmotnosť súčasnej a doplnenej elektrickej výzbroje Hmotnosť odváženého rušňa- 85 t Názov Hmotnosť- kus (kg) Počet kusov Celková hmotnosť (kg) Trakčný motor AL 4542 Fir Motor ventilátora 2 2A 2236/4 Motor ventilátora 2 2A 2132/4 Motor kompresora 2 1A 2132/4 Menič BATYR- Delta Pulzný menič kotvy PULS- Delta AI (pravý) Pulzný menič kotvy PULS- Delta AI (ľavý) Unipulz- 80A Skriňa diódových blokov Vyhladzovacia tlmivka LVH360-2f Filtračná tlmivka CLV a Vyhladzovacia tlmivka pre UNIPULZ CLVH150-2f Vyhladzovacia tlmivka pre UNIPULZ CLVH150-2d Tlmivka CLLVM 40-3g 34,5 1 34,5 (pre pomocné pohony) Balast Tab Súčasná elektrická výzbroj rušňa radu 162 (163) 33

34 Názov Hmotnosť- kus (kg) Počet kusov Trakčný transformátor Trakčný usmerňovač Menič pre budenie Celková hmotnosť (kg) Vn modul Hmotnosť celkom: 7605 kg Tab Doplnená elektrická výzbroj rušňa radu 162 (163) Jednosmerná výzbroj rušňa radu 163 (162) zostane po rekonštrukcií nezmenená. Umiestenie trakčného transformátora bude ako na rušni radu 363 medzi podvozkami. Problémy z hmotnosťou rekonštruovaného rušňa by nemali nastať, keďže po odstránení betónových blokov klesne hmotnosť rušňa skoro o 5 ton. Samotný transformátor má hmotnosť asi 6,5 tony. Rekonštrukcia by mala prebehnúť bez väčších technických a konštrukčných problémov. 34

35 4. Záver V mojej bakalárskej práci som sa venoval problematike rekonštrukcie jednosmerných rušňov na dvojsystémové. Analyzoval som súčasný stav jednosmerných rušňov vozového parku ZSSK. Uviedol som základné možnosti riešenia nedostatku rušňov na striedavú trakciu, a postupne som tieto možnosti rozobral z hľadiska ich výhodnosti a realizovateľnosti. Na základe analýzy rušňového parku som vybral dva rady rušňov vhodných na rekonštrukciu. Sú to rušne radu 131 a 163. Tieto patria medzi mladšie rušne, majú dobrý technický stav a je ich dostatočné množstvo. Preto sú vhodné na rekonštrukciu. Pri rušni radu 131 som v niekoľkých bodoch opísal jeho mechanickú a elektrickú časť, ako aj schému zapojenia hlavných obvodov. Poukázal som na problémy spojené s rekonštrukciou tohto rušňa, a to hlavne na problémy s nadbytočnou hmotnosťou rušňa po pridaní trakčného transformátora, tlmiviek a usmerňovačov. Po doplnení tejto elektrickej výzbroje sa zvýši hmotnosť rušňa o skoro 10 ton (9674,5 kg) čo bude mať za následok zvýšenie hmotnosti na nápravu na hodnotu skoro 24 ton, čo sa výrazne približuje povoleným limitom. Na pokrytie nákladov na rekonštrukciu bolo vyčlenených 20 mil. Sk. Táto suma však bude nedostačujúca. Len trakčný transformátor má cenu okolo 7 mil. Sk. Ďalšie finančné prostriedky budú potrebné na rekonštrukciu pomocných pohonov a spínacích zariadení. Rekonštrukcia rušňa radu 163 (162) by mala prebehnúť bez väčších technických problémov, pretože v súčasnosti už existuje aj dvojsystémový variant tohto rušňa, totiž rušeň radu 363. Podľa môjho názoru rekonštrukcia obidvoch radov rušňov len oddiali nutnosť nákupu nových a moderných rušňov zo zahraničia. Medzi tieto rušne patria najmä rušne spoločností SIEMENS AG transportation Systems (rad rušňov Eurosprinter), ALSTOM RAIL (rad rušňov PRIMA) a ŠKODA Transportation (rad rušňov ŠKODA 109E/ ČD 380 ). Rady rušňov 131 a 163 (162) síce patria medzi rušne mladšej generácia, ale za niekoľko rokov dosiahnu aj tieto hranicu svojej životnosti a bude potrebná ich opätovná rekonštrukcia. 35

36 Použitá literatúra [1] Jansa, F.: Vozidlá elektrické trakce. NADAS, Praha 1987 [2] Danzer, J.: Elektrická trakce I, II, III,. Západočeská Univerzita, Plzeň, 2003 [3] Havlík, P.: Príručka pre rušne radu 131. Spišská Nová Ves, 1998 [4] [5] [6] [7] 36

37 ČESTNÉ VYHLÁSENIE Prehlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod odborným vedením vedúceho bakalárskej práce (Doc.Ing. Milan Pospíšil, PhD.) a používal som len literatúru uvedenú v práci. V Žiline... podpis. 37

38 38