V Česku se pro nejrychlejší vlaky na světě vyrábí ledacos. Tři příklady. Nejrychlejší sériová lokomotiva má české dvojkolí, nejrychlejší expres s cestujícími má české dveře a nejrychlejší vlak na kolech má český pantograf. Mapa zemí, ve kterých jezdí vlaky s "obutím" z Česka, připomíná Baťovy mapy za první republiky.
"Díky kolům z bohumínského Bonatransu mohou nahrávat filharmonici v polské Varšavě i v době provozu metra s vozy od Alstomu na tamní modré lince. Původní dvojkolí byla natolik hlučná, že se mohlo natáčet pouze v době noční výluky," dozvídáme se od techniků v konstrukční kanceláři. A to na lince jezdily také tišší ruské soupravy 81-71, které nejen Pražanům připadají jako velmi hlučné.
Siemens Eurosprinter ES 64U4 při překonání rekordu. Podle kabiny se také stroji říká Taurus. Stroj má dvojkolí z Bonatransu v Bohumíně. Ze 180 tisíc vyrobených dvojkolí skončí v ČR jen 6 % roční produkce.
Teprve letos, téměř dva roky po překonání rychlostního rekordu pro sériové lokomotivy (více o rychlostním rekordu si přečtěte ZDE ), se svěřil novinářům Jan Maj z pražské společnosti SKV: "Při překonání rychlostního rekordu pro lokomotivy způsobovaly největší starosti technikům odstředivé síly na rotujících částech pohonu. Šlo o to, aby se otáčivé součásti v rotorech motorů neroztrhly odstředivými silami."
Jak se vyrábí železniční kola nejen pro nejrychlejší lokomotivu
Bonatrans v Bohumíně ve Slezsku má dvě části. Starou, fotogenickou, ve které vznikla řada působivých fotografií. Zanedlouho zcela zanikne a bude přebudována na továrnu 21. století. Druhá část je moderní, čistá, nefotogenická. Továrny 21. století mají počítači řízené stroje za bílými ploty ukryté v bílé skříni. Pokud se ocitnete za plotem, senzory zastaví linku.
Správně bychom měli říci, že lokomotivy a vagony mají dvojkolí, která se liší konstrukcí. Na počátku jsou požadavky zákazníka a legislativa země odběratele. Zákazník má na výběr z tradičního sortimentu, který obsahuje více než 400 odlišných designů kol. Pokud si klient nevybere, konstruktéři vyvinou další na základě vlastních matematických modelů a zkušeností.
I tak přijde nakonec na řadu empirický výzkum, jen náklady na vývoj jsou nižší. Při testech dojde k takzvanému lámání chleba na brzdné stolici, pokud se jedná o kola brzděná špalíkovou brzdou a dvojkolí musí bez úhony vydržet extrémní tepelné namáhání. Součástí dalších testů je únavová zkouška, kde se speciálními metodami simuluje stárnutí a provozní mechanické zatížení kol nebo náprav.
Prostě se v Bohumíně věnují všemu od vývoje a realizace obyčejných dvojkolí až po hnací dvojkolí s kotoučovými brzdami pro nejrychlejší lokomotivu na světě. Zvláštní specialitou jsou dvojkolí pro kolejovou dopravu ve městě, tedy pro tramvaje a metro.
Kulatina pro výrobu kol. Vstupním materiálem pro kola a obruče je kontinuálně litá vakuovaná ocel požadovaných jakostí. Polotovar se jmenuje kontislitek.
Veškerý materiál je evidován a testován. Na jeho kvalitě závisí bezpečnost železniční dopravy. Zkuste si vzpomenout na nehodu způsobenou prasknutím obruče železničního kola v německém Eschede (podrobnosti o vyšetřování si přečtěte ZDE). Systém řízení jakosti je důsledný.
Každé vyráběné kolo je během průchodu celou výrobní linkou jednoznačně identifikováno a lze zpětně dohledat přesná data o způsobu zpracování každého jednotlivého kola, něco jako rodný list ke každému výrobku.
Jednotlivé kontislitky jsou na přesných pilách automaticky děleny na špalky. Práci provádí kotoučová pila. Budoucí kolo vzniká s minimem odpadu.
Poté jsou špalky ohřívány v peci na požadovanou tvářecí teplotu (pecní atmosféra je kolem 1 300 °C).
Celý proces ohřevu je řízen automatickým počítačovým systémem pro zajištění optimálního rovnoměrného ohřevu pro každou velikost špalku a druh materiálu.
Ohřáté špalky jsou odkujněny a zformovány na hlavním kovacím lise. A po tváření za tepla vzniká zárodek kola, který musí vychladnout. Všimněte si okují na povrchu výkovku - vznikají oxidací železa a musí se odstranit.
Pak ještě následuje vystřižení díry v náboji na děrovacím lise a pak se linka dělí na válcovnu kol a válcovnu obručí. Kola putují dále k válcování desky a věnce kola a poslední operací tváření za tepla je prohýbání, tj. formování desky kola spolu s ražením identifikačních znaků za tepla. Následuje ještě kontrolní operace v podobě laserového proměření rozměrů kola v tomto teplém stavu.
Kalení povrchu kol
Tepelné zpracování stále není u konce. Kolo musí mít různé vlastnosti v různých místech, musí být pružné i tvrdé. Bohužel platí, že tvrdost je vykoupena snížením pružnosti. Proto se kalí pouze plocha kola, která se pohybuje po koleji. Tzv. věnec kola je v provozu vlaků postupně opotřebován, několikrát reprofilován, než dojde k jeho zužití na limitní hranici, kdy se musí kolo vyměnit za nové. Standardní tloušťka materiálu na věnci kola pro opotřebení je kolem 30 mm. Tato tloušťka se "sjede" po ujetí asi jednoho milionu kilometrů.
Nejprve je na řadě ohřev na kalicí teplotu cca 850 °C v tunelové peci. Poté se kolo manipulačním ramenem jeřábku dá na vlastní kalicí automat.
Kalení provádí kalicí automat pouze po obvodu věnce kola.
Po kalení následuje řízené ochlazování – tzv. popouštění - na teplotu kolem 500 °C v další tunelové peci. Celý proces zušlechtění kola trvá kolem 9 h.
Po vychladnutí se polotovar opracuje. Na levé fotografii vidíte vpravo kolo po tváření, vlevo po obrobení.
Na pravém záběru vidíte "zátiší" obrobených kol. Obrábění probíhá v moderních provozech, které nejsou fotogenické.
Z pohledu návštěvníka se kola pohybují na dopravnících za bílým plotem a jezdí do bílých, tiše šumících krabic,
ve kterých probíhají technologické operace obrábění.
Výroba nápravy dvojkolí
I když jsem ve strojírenství viděl ledacos, vůbec jsem netušil, že hřídele železničních dvojkolí
se správně nazývají nápravy. Jsou výsledkem poctivé "kovářské práce" a dalších strojírenských procesů.
Surovina se nakupuje v hutích celého světa s důrazem na kvalitu, stejně jako u kol. Nejprve se vstupní materiál ohřeje na tvářecí teplotu podobnou jako u kol v krokové ohřívací peci.
Poté se vyková ve speciálně tvarovaných kovadlech budoucí náprava.
Po vykování nápravy se nakonec plamenem uříznou konce a opět jako u kol proběhne proces tepelného zpracování materiálu, tedy vylepšení mechanických a strukturních parametrů dané oceli.
Poté se polotovar soustruží a opracuje moderními strojírenskými metodami. Bohužel technologické procesy není možné fotografovat - až na jedinou výjimku se vše děje za již zmíněným bílým plotem v bílých krabicích. Nakonec hotová náprava skončí ve skladu. I zde platí, že lze dohledat veškeré údaje o zrodu nápravy.
Nápravy s nalisovanými kotoučovými brzdami před lisováním kol.
Nakonec se na nápravu nalisují kola.
Dvojkolí před lakováním. V této chvíli má každé dvojkolí za sebou i nedestruktivní testování, které má za úkol
odhalit materiálové poruchy.
Povrchové úpravy se dělají podle požadavků zákazníka - od volby technologického postupu až po typ použitého nátěru i výsledný odstín.
Dvojkolí s brzdovými kotouči montovanými do kola pro příměstské osobní vozy.
Dvojkolí s namontovanými ložiskovými systémy pro nákladní vozy.
Dvojkolí s namontovanými brzdovými kotouči a ložiskovými systémy pro osobní vozy.
Dvojkolí s hnací převodovkou a kotoučovou brzdou pro vozy metra.
A nakonec dvojkolí z Bonatransu Bohumín...
...na nejrychlejší sériové lokomotivě světa Siemens Eurosprinter ES64U4, které se podle kabiny říká také Taurus. I tento stroj by po softwarových úpravách a testovacích měřeních zvládl rychlostní rekord.
Jak vypadá tramvajové kolo?
Tramvajová kola obsahují nejméně dvě části oddělené pryží pro tlumení hluku a vibrací.
Řez tramvajovým kolem.
PS:
1. TGV není nejrychlejší vlak na světě. Je asi o 6 km/h pomalejší než ten opravdu nejrychlejší, o tom ale někdy příště.
2. TGV není lokomotiva.
