| s-2
| Není to jen elektrická trakce závislá a nezávislá na železnici v báňském a hutním průmyslu, na městských, pouličních a podzemních drahách, na drahách nekonvenčních, na lanovkách, na drahách visutých, je to jejich energetické napájení s přeměnou proudové soustavy, rozvod trakčního proudu v tradiční síti, jsou to elektrické regulační systémy strojové a statické s polovodičovými měniči v hnacích vozidlech závislých, napájených z přívodního vedení, a nezávislých s vlastním zdrojem energie, dieselovým motorem nebo akumulátorovou baterií, dálkové a samočinné řízení napájecích stanic i samotných vozidel, elektrické osvětlování vozidel i staničních ploch, elektrické vytápění vozidel, signalizace a zabezpečování dopravy, informatorika cestujících, sdělovací zařízení, výpočetní, řídicí a správní technika, kybernetika. |
| s-3
| Elektrotechnik v dopravě má nejen mnohostranné uplatnění, ale kladou se na něj široké požadavky na odborné znalosti. |
| s-4
| A to jsme se nezmínili o tom, jak rozmanitá je elektrotechnika v průmyslové výrobě dopravních zařízení a jaké zvláštní požadavky to vše klade na výzkum, vývoj a konstrukci i výrobní technologii dopravních zařízení, jejich projektování, stavbu, provoz a údržbu. |
| s-5
| Elektrotechnika v dopravě je markantním znakem nové techniky a v současné době jejího revolučního vývoje spějícího ke zvyšování rychlosti hospodárnosti a bezpečnosti dopravy. |
| s-6
| V poslední době vstupuje do popředí otázka energetická, a to zejména v dopravě kolejové, takže můžeme směle říci, že nastává renesance elektrických drah městských i železničních v důsledku zostřující se situace s tekutými palivy a potřebného ozdravení životního prostředí zmírněním exhalací a hluku dopravních strojů. |
| s-7
| Bylo by možno komplexně ukázat, jak ve světovém měřítku se prudce vyvíjelo uplatnění elektrotechniky v dopravě a jak doprava sama v mnoha směrech podnítila technický vývoj v elektrotechnice a zejména v elektronice. |
| s-8
| Jen namátkou lze vyjmenovat vysoce namáhané trakční stroje, usměrňovače, výkonovou a řídicí polovodičovou techniku, ale snad nejvýrazněji se projevilo uplatnění elektrotechniky při elektrizaci a dieselizaci železniční dopravy. |
| s-9
| Příkladem nám nejbližším mohou být naše železnice, u nichž elektrický a dieselmotorový provoz je hlavním znakem současného technického pokroku, je znakem nové techniky. |
| s-10
| Elektrická trakce na železnici má sice u nás již sedmdesátiletou tradici, elektrická dráha Tábor, Bechyně elektrizovaná trojvodičovým systémem Křižíkem v # , ale po elektrizaci pražského uzlu v # stejnosměrným napětím začala vlastní a soustavná elektrizace železnic teprve před # lety systémem na hlavním tahu Praha, Košice. |
| s-11
| Stalo se tak na základě generálního projektu z výstavbou prvého úseku Žilina, Spišská Nová Ves a vzápětí Praha, Česká Třebová. |
| s-12
| Na výrobu potřebných elektrických trakčních zařízení, pevných transformoven, měníren trakčních vedení a pohyblivých elektrických lokomotiv motorových vozů a elektrického vytápění osobních vozů se zařídil náš znárodněný strojní a elektrotechnický průmysl. |
| s-13
| Toto nové výrobní odvětví se stalo brzy důležitým vývozním oborem. |
| s-14
| Exportní zájmy průmyslu a zájmy energetiky i železniční správy po snížení investičních nákladů na elektrizaci dopravně méně zatížených tratí vedly v # k rozhodnutí vyzkoušet jednofázový proudový systém s usměrňovačovými lokomotivami, zpočátku s ignitrony a po úspěšném vývoji výkonových křemíkových diod nejvhodnějších pro lokomotivní usměrňovače bylo rozhodnuto o použití druhé trakční proudové soustavy pro elektrizaci jihozápadního tahu Cheb, Plzeň, České Budějovice a Kutná Hora, Brno, Bratislava, Štúrovo. |
| s-15
| Tím vyvstal problém styku dvou proudových soustav v jedné železniční síti. |
| s-16
| Přechod na jednotný systém přestavbou stejnosměrného systému se ukázal být zcela nehospodárný a proveditelný jen za velmi dlouhou dobu. |
| s-17
| Je to potvrzeno i příkladem z Itálie, kde přestavba trojfázové trakční sítě asi stejného rozsahu, postavené v letech # - # , na systém * trvala plných # let. |
| s-18
| Zpočátku byl učiněn pokus ve stanici Kutná Hora vyřešit výměnu lokomotiv ve stykové stanici autonomními přetahy dieselovými stroji, ale neuspokojil. |
| s-19
| To bylo jednou z hlavních příčin přechodného zastavení elektrizace dalších tratí v letech # - # a zintenzivnění dieselizace, než se došlo k řešení styku dvou proudových soustav dvouproudovými lokomotivami, se kterými se budou řešit styky po roce # , a bude opět pokračovat další elektrizace trati. |
| s-20
| Během minulých dvaceti let postupovala elektrizace železnic velmi rychlým tempem, bylo elektrizováno # tratí převážně dvoukolejných, s # kolejí, bylo dáno do provozu přes # elektrických trakčních vozidel, zřízeno # měníren s vestavěným výkonem, přes # # a jednofázových transformoven s celkovým výkonem # * . |
| s-21
| Elektrická vozba konala asi # * z celkové dopravní práce železniční sítě a hospodárnost i návratnost elektrizačních investic se prokázala příznivým poměrem provozních nákladů, provozu parního, dieselového, elektrického, v poměru # vztaženo na užitečnou dopravní práci v * . |
| s-22
| Znázorňuje dosavadní a budoucí plánovaný rozvoj elektrických tratí. |
| s-23
| Je z něho patrna asi čtyřletá přestávka způsobená převedením investic do dieselizace a řešením koexistence dvou proudových soustav v železniční síti v letech # - # . |
| s-24
| Prokázaná hospodárnost elektrických zdrojů byla nakonec přece jenom rozhodující pro rozhodnutí o další elektrizaci dopravně vytížených tratí, zatím do konečného rozsahu asi # provozní délky tratí s elektrickým provozem. |
| s-25
| Ukazuje dosavadní a plánovaný rozvoj spotřeby elektrické energie v ČSSR a její podíl připadající na elektrický provoz železniční. |
| s-26
| Vyšrafované plochy vyznačují odhadnutý úbytek vzniklý přechodným zpomalením rozvoje železniční elektrizace v letech # - # . |
| s-27
| Je třeba vyzdvihnout, že se pracujícím v průmyslu i v dopravě podařilo přivést elektrický provoz do hospodárného a spolehlivého chodu. |
| s-28
| Elektrická trakční zařízení jak stejnosměrné soustavy, tak i střídavé se plně osvědčují. |
| s-29
| Na dopravně silně zatížených tratích se vyznačuje systém nízkými provozními náklady a menší spotřebou energie vztaženou na dopravní práci a na dopravně méně zatížených tratích jsou investiční náklady u jednofázového proudového systému na pevná trakční zařízení nižší. |
| s-30
| I když se jeví provozní a hospodářské výsledky elektrického provozu jako celku jednoznačně příznivé, nelze zamlčet, že bylo třeba překonat nemálo obtíží, ale kdepak je možno se dopracovat pokroku bez obtíží. |
| s-31
| Zkušený odborník ví, jak obtíže překonat, a má své uspokojení, když odkryje příčiny, odstraní poruchy a získá cenné zkušenosti, které pak využije v dalším vývoji. |
| s-32
| S dvacetiletou výstavbou elektrizace našich železnic je spjata existence Vysoké školy dopravní v Žilině, ve které ukončilo v oboru elektrická trakce a energetika v dopravě více jak # inženýrů denní a # dálkové studium, # frekventantů postgraduální studium, # kandidátů věd, # habilitantů a # doktorand. |
| s-33
| Pracují v železniční městské a báňské dopravě, v elektrotechnickém průmyslu, ve výzkumu a ve školství. |
| s-34
| V loňském roce pořádala tato vysoká škola u příležitosti dvacetiletého trvání vědeckou konferenci, při níž v sekci trakce a energetika bylo předneseno a diskutováno mnoho zajímavých a cenných příspěvků většinou z řad absolventů, spolupracovníků a členů katedry elektrické trakce a energetiky, z nichž některé příspěvky jsou zařazeny do tohoto tematického čísla Elektrotechnického obzoru, aby daly nahlédnout do šíře a hloubky problematiky elektrotechniky v dopravě. |
| s-35
| Dopravní nepravidelnosti a všechny mimořádnosti oproti grafikonu vlakové dopravy vůbec zvyšují energetickou spotřebu normovanou pro jízdu vlaku. |
| s-36
| Norma spotřeby energie nemůže totiž přesnou přirážkou určité hodnoty respektovat případné mimořádnosti, neboť ty jsou co do typu i četnosti těžko předem postižitelné, protože jsou často dílem náhody. |
| s-37
| Dopravní nepravidelnosti možno klasifikovat do tří základních skupin, mimořádné zastavení na určitou dobu, obvykle u návěstidla v poloze stůj, mimořádný průjezd odbočkou přes dopravnu v důsledku obsazení hlavní průjezdové koleje. |
| s-38
| Ten se pak může dít různou rychlostí podle konstrukce výhybek, nejčastěji na ČSD, někdy i ale též na štíhlých výhybkách rychlostí # * i více. |
| s-39
| Mimořádné snížení dovolené traťové rychlosti na rychlost nižší až # do # * v úseku určité délky, od několika metrů až po celé kilometry. |
| s-40
| Stává se tak na přechodnou dobu v důsledku snížení kvality kolejové dráhy nebo v souvislosti se stavebními akcemi dotýkajícími se železničního traťového spodku. |
| s-41
| Za účelem uvedení konkrétních hodnot zvýšené energetické spotřeby pro jízdu vlaku v důsledku dopravních mimořádností byla vybrána vzorová vlaková souprava skládající se ze plně obsazených rychlíkových vozů vedených elektrickou lokomotivou řady * . |
| s-42
| Celková hmotnost vlaku činí # * . |
| s-43
| Traťový úsek se předpokládá přímý a vodorovný. |
| s-44
| Jízdní technika odpovídá běžné provozní praxi ČSD, rozjezd hodinovým proudem trakčních motorů, nízké využívání stupňů zeslabeného buzení trakčních motorů jen při rozjezdu, případně při krácení jízdní doby, výběh před zastavovacím brzděním do # * rychlosti # , jízdní brzdění se středním zpomalením. |
| s-45
| Takto provedená jízda je znázorněna přímkovým časovým tachogramem v označení na mezistaničním úseku dlouhém # * . |
| s-46
| Jízdní doba # činí střední rychlost # a normální jízdní rychlost je # * . |
| s-47
| Vzhledem k nemožnosti zabránit případnému zpoždění je potřebné mít možnost zkrátit normální jízdní dobu o určitou hodnotu. |
| s-48
| Toho se dosáhne zejména jízdou vyšší, rychlostí # * , použitím většího výkonu trakčního vozidla, vyloučením výběhu a brzděním do zastávky přímo z rychlosti # . |
| s-49
| Jízda v krátícím jízdním režimu je znázorněna rovněž v označení * . |
| s-50
| Krátká jízdní doba je střední rychlost * . |
| s-51
| Krátící jízdní rychlost je # * . |
| s-52
| Pro schopnost určitého vlaku krátit danou jízdní dobu zaveďme pojem činitel krácení jízdní doby, pro který platí, zde značí délku úseku, na který se vztahují jízdní doby. |
| s-53
| Dosazením do tohoto vztahu dostaneme pro uvažovanou jízdu činitel. |
| s-54
| Energetická spotřeba vzorového vlaku v normálním jízdním režimu je # * , měrná spotřeba činí # * . |
| s-55
| V režimu krátícím celková spotřeba vzrůstá na # * o # , zatímco střední rychlost stoupne jen o # * , jízdní doba je zkrácena o # * . |
| s-56
| Vliv některých typických dopravních nepravidelností na zvýšení energetické spotřeby sledovaného vlaku ukáže tato tabulka. |
| s-57
| Uvedené hodnoty vyjadřují celkové zvýšení energetického odběru jednak v důsledku mimořádného příkonu v místě dopravní nepravidelnosti, opětný rozjezd, případně jízda sníženou rychlostí při snížené účinnosti trakčního vozidla, jednak zvýšením příkonu trakčního vozidla v důsledku následující jízdy v režimu krácení jízdní doby. |
| s-58
| Z tabulky je jasně patrné, že hodnoty zvýšení energetické spotřeby nejsou zanedbatelné. |
| s-59
| Vždyť s energií, která se neužitečně konzumuje na ujetí stejné dráhy při mimořádném průjezdu odbočkou rychlostí # * , by týž vlak ujel navíc # a v případě pomalé jízdy v délce # dokonce # * . |
| s-60
| Ještě závažnější a varovnější jsou však energetické důsledky dopravních nepravidelností při vyšších rychlostech. |
| s-61
| Pro potřebu této studie budiž uvažována situace při zkrácení jízdní doby daného vzorového vlaku o # * . |
| s-62
| Znamená to tedy, že požadujeme projet daný mezistaniční úsek dlouhý # * za # * . |
| s-63
| K tomu nám však již lokomotiva svým výkonem při uvažované zátěži nestačí. |
| s-64
| Za předpokladu stejného středního urychlení i zpomalení i s uplatněním výběhu do rychlosti jízdní je jízda tohoto rychlého vlaku znázorněna na označení * . |
| s-65
| Z tachogramu budeme * , že ke splnění požadavku snížení jízdní doby o # * musí střední * stoupnout na # * a jízdní rychlost musí být o # vyšší. |
| s-66
| Chceme- li, aby i tento rychlý vlak měl stejnou krátící schopnost, aby byl schopen během další své jízdy likvidovat zpoždění, pak docházíme k tachogramu označenému rovněž * v * . |
| s-67
| Požadovaná jízdní rychlost zde dosahuje # * . |
| s-68
| Není třeba zvláště zdůrazňovat, že realizace této rychlosti již s sebou nese vážné problémy, a to jak z hlediska vhodnosti trati pro tuto rychlost, tak potřebného výkonu trakčního vozidla a konečně i energetické bilance. |
| s-69
| Příznivější poměry v požadovaných jízdních rychlostech jak v režimu normálním, tak krátícím nastanou, budeme- li prodlužovat vzdálenost zastávek. |
| s-70
| Pro zajištění požadované střední rychlosti tak, aby nebylo třeba při normální jízdě jet vyšší rychlostí než # * a při krátící než # * , je potřebná vzdálenost zastávek asi # * . |
| s-71
| Pro další úvahy budiž vzat za základ pomalý vlak s normální jízdní rychlostí # * , při střední rychlosti # * a vzdálenosti zastávek # * , a rychlý vlak s normální jízdní rychlostí # * , při střední rychlosti # * a vzdálenosti zastávek # * . |
| s-72
| Rychlý vlak má, jak již bylo řečeno, jízdní dobu o # * kratší než pomalý. |
| s-73
| Jestliže mimořádné zastavení po dobu # minuty si vyžádalo u pomalého vlaku navíc # * , pak v případě rychlého vlaku to je o # více. |
| s-74
| Při delší době stání tyto hodnoty dále narůstají. |
| s-75
| Průjezd odbočkou rychlostí # znamená u pomalého vlaku # * spotřebované energie navíc, u rychlého však již o # * více. |
| s-76
| Chceme- li, aby průjezd odbočkou rychlého vlaku způsobil totéž zvýšení energetické spotřeby jako v případě vlaku pomalého, bude nutné instalovat na zhlavích dopravny štíhlé výhybky pro rychlost. |
| s-77
| Rovněž pomalé jízdy jsou významným zdrojem zvýšeného odběru energie. |
| s-78
| Pomalá jízda v délce # * si vyžádá u pomalého vlaku # * , avšak u ? již o # * více energie. |
| s-79
| Pokud by mělo být zvýšení energetické spotřeby na pomalé jízdě # * délky u rychlého vlaku stejné jako u pomalého při rychlosti # * , bude nutné pro rychlý vlak omezení rychlosti upravit na # * . |
| s-80
| Názornější představu o těchto souvislostech dává * . |
| s-81
| Z uvedeného je jasně patrné, že provoz vyššími rychlostmi je sám o sobě energeticky náročnější již při pravidelném provozu předpokládaném grafikonem vlakové dopravy. |
| s-82
| Uvažovaný typový vlak pomalý, vzdálenost # * , zastávek # , má měrnou energetickou spotřebu # * , avšak u rychlého vlaku, vzdálenost # * , zastávek # , je to již tedy více o # * . |
| s-83
| Připočteme- li k tomuto dále energetické vlivy případných dopravních nepravidelností, vyplývá z toho pro projektanty i provozovatele trakčních zařízení vážné upozornění. |
| s-84
| Řešení je v zásadě dvojí. |
| s-85
| U vlaků vyšších rychlostí omezit, pokud možno zcela vyloučit, výskyt dopravních mimořádností. |
| s-86
| Pomalé jízdy omezovat na krátké úseky s krátkou dobou trvání a malým omezením dovolené traťové rychlosti. |
| s-87
| Toto řešení je v souladu s racionalizačními opatřeními. |
| s-88
| Dimenzovat příslušně jak pevná trakční zařízení, tak trakční vozidla a dále plánovat podstatné zvýšení energetické spotřeby pro trakci. |
| s-89
| Toto řešení však není v souladu s celospolečenskými racionalizačními snahami a nelze je doporučovat. |
| s-90
| S rozvojem využívání polovodičů na trakčních zařízeních vyplynul také požadavek na bezeztrátový a regulačně pružný pulsní měnič pro vozidla napájená * . |
| s-91
| Dosavadní způsob regulace pomocí odporníků a přepínáním motorů sérioparalelně je neekonomický z hlediska spotřeby elektrické energie hlavně u lokomotiv, které jsou delší, časový úsek na regulačním stupni # . |
| s-92
| ČKD Praha, závod Elektrotechnika se zabývá vývojem pulsních měničů od # , kdy byly započaty modelové zkoušky regulace akumulátorového vozíku. |
| s-93
| V současné době je v dlouhodobém zkušebním provozu tramvaj s pulsním měničem o parametrech # * . |
| s-94
| Tento měnič umožňuje elektrodynamické brzdění až do úplného zastavení, automaticky přepínatelnou rekuperaci a plynulé bezkontaktní zeslabování, buzení. |
| s-95
| Pro pulsní měnič vyvstávají speciální problémy. |
| s-96
| Jsou to sériový chod tyristorů, optimalizace schématu a vhodná konstrukce s izolací. |
| s-97
| Základní oblasti využití v elektrické trakci lze rozdělit na potřebu měniče s možností úplného otevření, který je vhodný pro modernizace nebo všude tam, kde jsou dva motory v sérii, a dále měnič se snižovací transformací pro napájení konstrukčně optimálního motoru. |
| s-98
| Tento požadavek rozdílné transformace nebo lépe možnosti otevření měniče vede při rozboru schémat měničů k dvojímu schématu zapojení. |
| s-99
| Pro pokrytí potřeb pulsních měničů pro trakci byla vybrána tato schémata. |
| s-100
| Pro transformaci přibližně jedna ke dvěma frekvenčně řízený Jonesův obvod na * a dále frekvenčně fázově řiditelný měnič s měkkou komutací podle * . |
| s-101
| Výhody měniče s trvalou snižovací transformací z * jsou. |