Parní Lokomotiva

Parní lokomotiva, ve starší češtině také parovůz, je nezávislé trakční kolejové vozidlo, poháněné parním strojem, které představovalo od poloviny 19. století do poloviny 20. století nejdůležitější druh hnacího vozidla (lokomotivy) na železnici.

Historie :

Vývoj parní lokomotivy byl umožněn vynálezem parního stroje a jeho zdokonalením Jamesem Wattem. Vynálezu parní lokomotivy předcházely pokusy s parními vozy. První vůz, pohybující se silou páry, sestrojil francouzský důstojník J. Cugnot v roce 1769. První parní lokomotivu, pohybující se po kolejnicích, sestrojil Richard Trevithick v roce 1804. Nejvýznamnějším konstruktérem se ale stal George Stephenson. Konstrukcí parních lokomotiv se zabýval od roku 1814. Později sestrojil například stroj Locomotion, který dal lokomotivám jméno a především slavnou Rocket jež dosahovala rychlosti 32,5 km/h, s níž 8. září 1829 zvítězil v soutěži na trati Liverpool-Manchester (u Rainhillu). Na Rocket uplatnil principy, využívané pak po celou další dobu existence parních lokomotiv. Jednalo se zejména o konstrukci kotle s žárovými trubkami. Tento princip je zachován u kotlů parních lokomotiv dodnes.

V době svého největšího rozvoje, který nastal kolem poloviny 20. století, jezdilo ve světě téměř čtvrt miliónu parních lokomotiv, které zabezpečovaly zhruba 90 % veškeré železniční dopravy. Nejrychlejší parní lokomotiva na světě jezdila ve Velké Británii. Byla to upravená lokomotiva společnosti London and North Eastern Railway A4 - Mallard, jež při rychlostním rekordu dosáhla rychlosti 203,5 km/h. Lokomotiva S 1-6.100 údajně dosáhla ještě vyšší rychlosti, jízda však nebyla dokumentována.

I přes mnohá vylepšení nebyla parní lokomotiva schopna obstát ve druhé polovině 20. století v konkurenci ostatních druhů lokomotiv a to především pro :

nízkou energetickou účinnost parního stroje

pracnost obsluhy (velká náročnost na manuální práci lokomotivních čet)

prašnost a exhalace

velmi pomalá akcelerace

složitá příprava na provoz (roztápění kotlů ve výtopnách po mnoho hodin dopředu )

nutnost manipulovat s velkými objemy pohonných hmot, vody a odpadu (uhlí, popel a voda) spojené s nutností vybudování speciálních zařízení drážní infrastruktury určené pouze pro tyto účely (vodovody se systémem vodáren a vodních jeřábů v každé větší železniční stanici)

omezením maximální rychlosti (to je dáno maximální rychlostí pohybu pístů a problémy s vyvažováním oscilujících hmot hnacího mechanismu)

V Československu byla výroba ukončena roku 1958 a z pravidelného provozu ČSD byla poslední parní lokomotiva vyřazena roku 1980. Parní lokomotivy však příležitostně jezdily v pravidelném provozu až do roku 1983. Jedinou zemí s významnějším provozem parních lokomotiv je dnes Čína (6 500 aktivních lokomotiv v roce 1996 – většina světového provozu posledních let). Ve zbytku světa jsou využívány sporadicky v místech výskytu levného uhlí (například Jižní Afrika) a jinde už jen pro turistické účely.

Zajímavosti :

Například v někdejším Sovětském Svazu byla vyrobena lokomotiva s hybridním pohonem s parním strojem s protiběžnými písty ve válcích. Tato se rozjížděla na páru, ale po dosažení určité rychlosti se přerušil přívod páry a zapnulo se vstřikovací čerpadlo nafty a dále stroj fungoval jako vznětový motor. Lokomotiva měla značnou hmotnost a mohla jezdit jen po některých tratích, protože na tratích s menší únosností se pod lokomotivou lámaly výměny.

Ve filmu je často vidět, jak strojvůdce topičovi otvírá a zavírá dvířka kotle přesně na vhození paliva. Je to z důvodu úspory paliva – při otevření dvířek na 4 s na jednu lopatu je ztráta tepla asi 3 %. Při topení hnědým uhlím je ztráta přibližně dvojnásobná. Při přikládání nesmějí zůstávat díry v ohni. Pokud jsou díry při stěnách topeniště, vede to k prudkému ochlazování stěn kotle a následně k netěsnostem.

Za 2. světové války, při nočním leteckém útoku tzv. kotlářů nebo náletu obecně, bylo přísně zakázáno otvírat dvířka kotle a přikládat, i za cenu toho, že došla pára a vlak zůstal stát. Důvodem byla záře vycházející z topeniště, která mohla navést útočící stroj na lokomotivu. Pokud došlo k zásahu vytopeného lokomotivního kotle, mohl být tlak unikající páry, případně exploze, tak silná, že dokázala převrátit mnohatunovou lokomotivu.

Za první světové války u frontové železnice, a za druhé světové války po celé okupované Evropě měly lokomotivní čety největší obavy z nočních směn, když byl měsíc v úplňku. Za měsíční noci jsou lesknoucí se koleje z letadla dobře vidět, a zrovna tak i jedoucí vlak, i když je zatemněný. Za dne letadlo viděli a měli šanci zastavit a od lokomotivy utéci. Za noci tuto šanci neměli. Když začaly dopadat střely, skočili do tendru a zalehli do uhlí, nebo vylezli ven na schůdky, pod úroveň dveří, které zavřeli a drželi se. Měli strach, že kotel dostane takový zásah, že proud vařící vody nebo přehřáté páry vnikne do budky – smrt byla pak hrozná. Nejhorší bylo, když střely prostřelily kotel v místě topeniště, obě stěny. Prudký tlak přehřáté páry vyrazil do topeniště a doslova vystřelil přikládací dvířka. Do budky vrazila přehřátá pára, vařící voda a žhavé uhlí z topeniště.

Významní konstruktéři parních lokomotiv :

George Stephenson a Robert Stephenson –

tvůrci prvních prakticky použitelných lokomotiv

Richard Trevithick – 

tvůrce prvních lokomotiv

Karl Gölsdorf – 

významný rakouský konstruktér

Vojtěch Kryšpín – 

český konstruktér a tvůrce značení lokomotiv ČSD

Edmund Heusinger – 

německý vynálezce lokomotivního rozvodu

Anatole Mallet – 

vynálezce sdruženého parního stroje, konstruktér dělených lokomotiv pro horské trati a jednokolejnicové dráhy

André Chapelon – 

francouzský konstruktér, jeho konstrukce představují vrchol parní éry

Joseph Anton von Maffei – 

německý konstruktér, průkopník železniční dopravy v Bavorsku

Herbert William Garratt – 

vynálezce garratek-lokomotiv soustavy Garratt

Další lokomotivní soustavy :

MALLET
Lokomotivy soustavy Mallet jsou stroje s děleným pojezdem. Přední parní stroj je umístěn v otočném podvozku, zadní v rámu lokomotivy. Jsou vynálezem francouzského konstruktéra Anatole Malleta.
Tehdejší lokomotivy s děleným pojezdem (Fairlie, Meyer) trpěly především nedostatečným utěsněním pohyblivých přívodů páry. Anatole Mallet tuto nevýhodu částečně zmírnil tím, že sdružený parní stroj konstrukčně rozdělil. Vysokotlaký parní stroj byl s příslušnými dvojkolími zabudován v rámu lokomotivy, zatímco nízkotlaké válce se nacházely v samostatném podvozku. A. Mallet si nechal toto uspořádání v roce 1884 patentovat . V roce 1888 postavil v Belgii první malletku – jednalo se o lokomotivu na rozchodu 600 mm. Veřejnosti byla představena na výstavě v Paříži v roce 1889.
Ve Spojených státech zavedla malletky v roce 1904 společnost Baltimore Ohio Railroad. V roce 1911 jich bylo v provozu již přes 500. Časem pak byl opuštěn princip sdruženého stroje, zůstal však zachován dělený pojezd. I tyto lokomotivy bývají obvykle nazývány malletky. Patří k největším parním lokomotivám na světě.
Anatole Mallet se však již tohoto vývoje nezúčastnil.
Malettova konstrukce lokomotiv je založena na členění pojezdu do dvou samostatných částí, z nichž zadní je pevně spojena s rámem lokomotivy a přední je otočná. Výhodou je zkrácení pevného rozvoru lokomotivy a tím umožnění průjezdu lokomotivy i obloukem poměrně malého poloměru.
Obě části členěného pojezdu jsou vybaveny samostatnými parními stroji, které typicky pracují ve sdruženém uspořádání. V pevné zadní části je vysokotlaký parní stroj, z něj se pára přestupníkovým potrubím přivádí do předního nízkotlakého stroje. Odtud je pak vyfukována do komína.
Původně byl tento návrh myšlen pro lokomotivy na úzkorozchodných drahách, avšak hlavní uplatnění našel u velkých lokomotiv pro horské tratě, kde se uplatnila vysoká adhezní váha a s ní i tažná síla spojená se schopností projíždět oblouky o malých poloměrech.
Konstrukce byla využita i v USA při stavbě největších lokomotiv na světě (lokomotiva Big Boy). U novějších konstrukcí se ovšem většinou nejednalo o pravé malletky, neboť jejich parní stroje nebyly sdružené. V Česku jezdí dodnes (2006) lokomotiva U 47.001 z majetku Národního technického muzea na jindřichohradeckých úzkorozchodných drahách. V Maďarsku vyrobené a na Slovensku provozované lokomotivy 636.0 měly největší adhezní váhu ze všech parních lokomotiv v síti ČSD.
 
GARRATT
Garratt je konstrukce parní lokomotivy, která se skládá ze tří částí. Střední část tvoří rám s kotlem a budkou, který je uložen na dvou oddělených pojezdech. Tyto pojezdy nesou zásobníky paliva a vody. Původcem tohoto typu lokomotiv byl australan Herbert William Garratt, přejímač New South Wales Railways v Londýně, který si nechal tuto myšlenku patentovat v roce 1907.
Základní výhody tohoto uspořádání lokomotiv jsou následující:
Váha lokomotivy je rozložena na větší délce, na málo únosných tratích mohou jezdit velmi výkonné lokomotivylokomotiva projede obloukem o mnohem menším poloměru ve srovnání s obdobnou lokomotivou s pevným rámem.
Lokomotiva přináší úsporu personálu, neboť vlastně nahradí dvě menší lokomotivy.
Lokomotiva má stejnou nejvyšší dovolenou rychlost v obou směrech.
Garrattův patent byl využit britskou firmou Beyer-Peacock, která jej rozvinula a úspěšně s těmito lokomotivami obchodovala stejně tak jako s licencemi na jejich výrobu, takže označení Beyer-Garratt je běžně užíváno v mnoha zemích. Většina garratek byla postavena ve Spojeném království, z toho téměř 2/3 (1023 z 1651) u firmy Beyer-Peacock, zbytek pak na základě licencí u jiných výrobců v Británii, Francii, Španělsku, Německu, Itálii, Belgii, Jižní Africe, Brazílii a Austrálii.
Garrattky byly nejvíce rozšířené v Africe, patřily k největším a nejvýkonnějším lokomotivám na jižní polokouli. Z nich nejvýkonnějších bylo osm lokomotiv řady GL jihoafrických železnic. Garrattky jezdily též v Asii, Austrálii, Jižní Americe a v několika evropských zemích. Rozšíření na britských ostrovech bylo velmi skromné , zvlášť pokud uvážíme, že zde sídlil jejich největší výrobce. V Severní Americe se nepoužívaly vůbec, pro lokomotivy s členěným pojezdem zde našla uplatnění konstrukce Malletova.
Železnice Nového Jižního Walesu zavedly v roce 1952 do provozu lokomotivy řady AD60 s uspořádáním 4-8-4+4-8-4, dodané firmou Beyer Peacock. Vážily 265 tun s nápravovým tlakem pouhých 16 t. Tažná síla u nich dosahovala 265 kN a byly svého času nejvýkonnějšími lokomotivami na jižní polokouli. 
Pro ilustraci: Na stoupání 15 promile uvázl nákladní vlak vedený dvěma dieselovými lokomotivami. Lokomotiva AD60 vlak o celkové hmotnosti 1450 t odtáhla bez jediného proklouznutí kol.
 
Výrobu a popis částí parní lokomotivy uvidíte v následujících videích, podrobný písemný popis a fotografie pak naleznete v samostatné kapitole této rubriky vlevo v MENU.

Údaje uváděné u parních lokomotiv :

Výrobce

Výrobce je firma, která daný typ vozidla vyráběla. Některé typy mohly být vyráběny více firmami (kvůli výrobním kapacitám nebo přesunu výroby) nebo případně ve spolupráci více firem (např. jedna firma dodávala mechanickou část a druhá elektrickou výzbroj).

Provozovatel

Provozovatel (nebo také společnost) je organizace, která daný typ lokomotivy provozuje. Obvykle se jedná o některou železniční společnost, ale může jít např. o důlní firmu, továrnu s železniční vlečkou, soukromého dopravce apod. Jeden typ lokomotivy může být samozřejmě provozován více provozovateli.

Konstrukce

Zejména u prvních lokomotiv jméno konstruktéra, kdy konstrukce celého stroje byla dílem jedné osoby. O ostatních případů název projekční kanceláře, může být shodné s výrobcem.

Výroba

Dílna nebo společnost, která stroj(e) vyráběla (vyrábí) nebo výrobce prvního kusu nebo výrobce popisového stroje.

Rok výroby

Za rok výroby se obvykle považuje rok, kdy byla lokomotiva dokončena a zprovozněna (1. kus nebo popisovaný kus). Tento údaj se nemusí shodovat s rokem, v němž došlo k získání povolení k provozu nebo v němž byla lokomotiva do provozu nasazena. Zejména u prototypů a experimentálních strojů může být obtížné tento údaj stanovit.

Období provozu

Rozmezí let pravidelného provozu.

Prázdná hmotnost

Hmotnost bez náplní (uhlí v tendru, voda ve vodojemu apod.) (kg).

Hmotnost ve službě

Hmotnost plně vyzbrojeného stroje (plné nádrže, plný tendr, plné vodojemy apod.) (kg).

 Adhezní hmotnost
  • Adhezní hmotnost je ta část hmotnosti hnacího vozidla, jejíž tíha působí na hnané nápravy. Pouze ty prostřednictvím adheze vyvozují tažnou sílu.
  • U ozubnicových strojů s kombinovaným přenosem výkonu je možno tuto hmotnost uvádět, u ozubnicových strojů s pouze ozubnicovým přenosem tažné síly nemá tento údaj význam.
Délka přes nárazníky

Délka stroje přes nárazníky, je-li delší než délka přes spřáhla (mm).

Délka přes spřáhla

Délka stroje přes spřáhla, je-li delší než délka přes nárazníky, nárazníky na některých strojích nemusí být použity (mm).

Rozvor

Vzdálenost mezi osami krajních dvojkolí (mm).

Rozvor podvozku

Vzdálenost mezi osami krajních dvojkolí podvozku (mm).

Průměr kol nových / opotřebených

U nových vozidel se zpravidla udávají obě hodnoty (mm).

Minimální poloměr projížděných oblouků

Limitní hodnota minimálního poloměru oblouku, který stroj může bezpečně projet (m).

Lokomotivní brzda

Druh brzdy, která brzdí pouze stroj jako takový.

Vlaková brzda

Druh brzdy, která ovládá brzdný systém v připřažených vagonech nebo soupravě.

Parametry pohonu

Zde jsou uvedeny jak parametry pojezdu, tak především vlastnosti, odpovídající dané trakci.

  • U parních lokomotiv jsou to vlastnosti soustavy kotel-parní stroj.
Uspořádání pojezdu

Uspořádání pojezdu je konstrukční provedení pojezdu lokomotivy. Popisuje především počet a umístění náprav a které z nich jsou hnané.

Hodinový výkon

Hodnota v kW nebo HPS.

Trvalý výkon

Hodnota v kW nebo HPS.

Trvalá rychlost

Hodnota v km/h. Rychlost při trvalém výkonu.

Maximální tažná síla

Hodnota v kN nebo t.

Trvalá tažná síla

Hodnota v kN nebo t.

Maximální provozní rychlost

Maximální povolená rychlost stroje pro bezpečný provoz, nižší než konstrukční rychlost (km/h).

Konstrukční rychlost

Rychlost, na kterou je stroj konstruován (km/h).

Přetlak páry

U parních lokomotiv, tlak v kotli (MPa, bar).

Počet válců
  • Parní lokomotivy mají v drtivé většině případů dva válce. U novějších rychlíkových strojů obvykle tři válce, u členěných lokomotiv nejčastěji čtyři válce.
Průměry válců
  • u parních lokomotiv spolu s ostatními parametry spoluurčuje výkon a tažnou sílu (mm).
Zdvih pístů
  • u parních lokomotiv spolu s průměrem hnacích kol převod a tím i maximální dosažitelnou rychlost lokomotivy (mm).
Rozvod

Konstrukční typ rozvodu parního stroje lokomotivy sloužícího k :

  • vedení páry do správných komor válců
  • reverzaci
  • spuštění a zastavení stroje
  • k nastavení plnění, od kterého se odvíjí výkon a účinnost
Průměr hnacích a spřažených dvojkolí

Důležitý parametr který spoluurčuje rychlost a tažnou sílu.

  • u parních lokomotivy přibližně platí, že průměr přes 1500 mm je u lokomotiv pro osobní vlaky a rychlíky a menší u lokomotiv pro nákladní a místní osobní vlaky.
  • u ozubnicových železnic má průměr stejný význam jako výše, pokud se na trati používají i adhezní úseky.
Průměr ozubeného kola

U ozubnicových železnic průměr ozubeného kola zapadající do ozubeného hřebene (mm).

Ozubnicový systém

Ozubnicový systém podle zvolené konstrukce a principu :

  • Riggenbachova ozubnice
  • Strubova ozubnice
  • Locherova ozubnice
  • Abtova ozubnice
Průměr běhounů

Běhoun je dvojkolí, na které se nepřenáší tažná síla lokomotivy. Využívá se ke zlepšení jízdních vlastností nebo ke zmenšení nápravových tlaků (mm).

Výhřevná plocha

Udává se v m² na straně ohně (díky zaoblení a velké tloušťce plechů se plocha na straně ohně a vody mírně liší). Dělí se na přímou (to je plocha vnitřku skříňového kotle, spalovací komory a případně varníku a varných trubek), a nepřímou (plocha trubek ve válcovém kotli).

Počet kouřovek / žárnic

Počty trubek v kotli. Žárnice jsou trubky o větším průměru, v nichž jsou umístěny přehřívačové články.

Počet plamenců

U parních lokomotiv.

Plocha přehřívače

Plocha přehřívačových článků v m²

Plocha roštu

Udává se v m².

Palivo

Mazut, uhlí ...

Parametry tendru

Označení

U lokomotiv ČSD se jedná o číselné značení Ing. Kryšpína, kde první číslice zvětšená o 3 označuje objem uhláku v m³ a další dvě číslice objem vodojemu taktéž v m³. U tendrů jiných železnic se obvykle neuvádí.

Hmotnost prázdná / plná

Udává se hmotnost prázdného a hmotnost plně nazbrojeného tendru v tunách.

Obsah uhlí

Objem uhláku v m³.

Obsah vody

Objem vodojemů v m³ (což je totéž, co hmotnost v tunách).

Počet náprav

Počet náprav tendru, pokud není pojezd tendru součástí pojezdu lokomotivy (například u tendrových lokomotiv nebo lokomotiv garattovy soustavy).