Trocha teorie o trakčním vedení

Do Tater mě čeká elektrifikace. A než s ní začnu, chci trošku vědět jak se věci mají. Protože je toho všude všeobecně strašně málo, tak jsem věnoval hodiny zkoumání, abych nevytvořil nesmysl.

Chci se dnes zaměřit na základní principy, které je vhodné dodržovat, pokud chce člověk napodobit věrně trakční vedení na kolejišti. Nechci se věnovat ani detailům drátařiny ani jiným podrobnostem a technickým detailům, ani na jedno nejsem dostatečně kvalifikovaný. Určitě se najdou kolegové, kteří o tom vědí víc, ale nikdo se o tom nikdy veřejně „modelářsky“ nepodělil. Tak tedy omluvte nepřesnosti, chyby v terminologii a pokud budete mít konkrétní připomínky, můžete se ozvat do e-mailu s doplněním, případně můžete sepsat vlastní postřehy do dalšího článku.

Masová elektrifikace začala v 50. letech 20. století podnikem Elektrizace Železnic. Stejným způsobem se elektrifikuje vpodstatě dodnes. Dřívější provedení jednotlivých elektrifikovaných uzlů zmapované nemám a k tatranským výjimkám se dostanu časem. Používají se jednotné díly, dříve od Aše po Užhorod, dnes minimálně od Aše po Břeclav. To se týká v mém případě i Tater, všechny rekonstrukce od 50. let se prováděly unifikovanými díly shodnými s normálněrozchodnou tratí.

Nejvýraznějším prvkem pro kolejiště jsou sloupy. Ty se dělí v základu na příhradové, trubkové a betonové. Jejich umístění je nejlépe řešit podle konrkétní předlohy, protože žádná fixní pravidla pro umístění rozhodně nejsou. Vždy jejich umístění a použitý typ vychází z konkrétních provozních podmínek, občas i podle toho co bylo zrovna k dispozici.

Příhradové stožáry typu ‚BP“ se základnou 800 x 600 mm a více, obdélníkového profilu. Jsou určené pro náročnější aplikace – zavěšení napínání trolejového drátu, uchycení břevna pro tvorbu brány atd.

Používají se od 50. let dodnes a vyrábí se stále. Poměrně dobře jde poznat nové a staré podle povrchové patiny, kterou za tu dobu chytly.

Na kolejiště si dovolím říct, že se dá vystačit v naprosté většině případů se jednou až třemi výškami a to 7,5, 9 a 11 metrů.

Varianta 7,5 metru se používá především na uchycení napínacích mechanismů. Pro ostatní použití jí dnes nahradily jednodušší stožáry, které odvedou stejnou práci. Na prvních vedeních byly tyto stožáry použité i pro přechody jednotlivých drátů mezi dvěma napínacími stožáry.

11m varianta při rekonstrukci trati pro napínací mechanismy. Vhodná pro trolejové brány. 9m varianta se používá jak na napínací mechanismy, tak na držení menších bran nebo ukončení trolejového drátu na konci koleje.  Foto poskytl Zejmi. 

Další typ používaný od 50. let je typ „D“. Je to jednoduchý příhradový stožár, nejčastěji používaný pro uchycení jedné troleje.

Pozná se tak, že se směrem nahoru zužuje. Jejich osazením na kolejiště se víceméně nedá udělat chyba, pokud jde o stejnosměrnou soustavu.

Dnes jsou často hodně zrezlé, ale budou tu s námi asi ještě dlouho – minimálně do první velké rekonstrukce konkrétní tratě.

U nás však právě jedna taková rekonstrukce proběhla, svršek je komplet nový, dráty jsou nové, a stožáry zůstaly.

Dalším univerzálem, který se dá postavit všude, je trubkový stožár „T“. A to buďto v jednostupňové nebo dvoustupňové variantě. Jednostupňová varianta je tvořena v celé délce jedním průměrem trubky. Přiznám se, že takový jsem v našem okolí nepotkal. Dvoustupňový je častější. Jsou to 2 trubky různých průměrů zasazené do sebe. Umísťují se do betonové patky jak širším, tak i užším koncem.

Vyrábí se opět dodnes ve 3 různých průměrech odstupňované cca po 40 mm. Rozdíl průměru mezi nejtenčím a nejsilnějším je v TT je zhruba 0,5 mm, a takto odstupňované materiály se v síle kolem 2 mm shání obtížněji. Opět bych si tedy dovolil tvrdit, že pro kolejiště průměrné kvality stačí zvolit jeden, maximálně 2 průměry dle vhodného dostupného materiálu. Naznačení přechodu průměrů trubek bude v modelu také náročnější, u středního průměru sloupu je rozdíl pouhých 25 mm, tedy by měla být silnější trubka většího průměru o 0,2 mm, což je téměř nereálné.

Sloupy se vyrábí ve výškách od 6 do 14 metrů. Pro středně velké kolejiště je opět cokoliv nad 11 metrů zbytečně velké, naopak pod 7 metrů by se muselo jednat opět o speciální uchycení trolejového drátu nebo o vysoko montovaný stožár do svahu.

Pro nově montovaná vedení na rekonstrukovaných tratích lze spatřit další dva druhy – betonový sloup a příhradový typu „DS“. Typ „DS“ vychází konstrukčně ze stožárů typu „D“, jen se směrem nahoru nezužuje. Foto poskytl Zejmi.

Narozdíl od ČR se na Slovensku stále používají i pro nové instalace nově vyrobené stožáry typu „D“.

Betonové sloupy jsou alternativou těchto sloupů, avšak dnes se kvůli financím prosazují čím dál víc opět příhradové sloupy „DS“. Pro uchycení napínání se nadále v obou případech používají typy „BP“. Betonový sloup typu „DPVSu“ – drážní povrchové vedení se zabudovaným ukolejněním a s patou je tvaru kužele s plochým vrškem a pro model se  podle mě moc nehodí, protože je poměrně složité sehnat vhodný materiál pro tvorbu sloupů.

Najít se budou dát samozřejmě i výjimky a jiné typy, já jsem objevil například tento příhradový. Konstrukce je trochu jiná od typu „BP“.

Svět sám o sobě v rámci ČSD železnic je stále Bechyňka, jak dokládá následující fotografie. Je to jeden z mnoha způsobů uchycení trolejového drátu, který se na tamní železnici vyskytuje. Dalším takovým svéhlavým unikátem byla donedávna i Lipenka, kterou bohužel nedávno postihla rekonstrukce na stožáry DS a podobné. Právě na Slovensku to pak byly Tatry, ale jen do vichřice v minulém desetiletí, kdy padly za oběť poslední příhradové stožáry. Pokud ale někdo vyloženě tyto tratě nemodeluje, nemá smysl zacházet do detailů.

Sloupy se umisťují ve vzdálenosti cca od 8 do 50 metrů, takže jejich rozmístění je opravdu hodně individuální – v rovném úseku je samozřejmě vzdálenost větší, v oblouku dle jeho poloměru tak, aby byl trolejový drát stále správně trasovaný s ohledem na osu kolejí.

Samotné sloupy jsou fajn, ale působilo by to pořád trochu chudě. Pro pocit, že tam opravdu něco je, jsou potřeba ještě – my modeláři říkáme – „výložníky“. Jinak se tomu říká spíš „držák“ trolejového drátu nebo „konzole“.

Jestli modelovat i samotný trolejový drát je spíše na preferencích každého. Někdo preferuje spíše „nic“ se snadnější údržbou a přístupem pod troleje s tím, že reálné síly trolejových drátů nelze v modelu napodobit. Někdo naopak preferuje sice silnější, ale kompletní vedení tvořené různými způsoby – ať už z komerčně dostupných produktů nebo doma tvořené. Ale sloupy a držáky jsou minimum, které to určitě na kolejiště chce.

Pro kolejiště je dobré rozlišovat držáky alespoň do úrovně vnější/vnitřní (také by se dalo říct krátký/dlouhý) a případně trubkový / lanový s ohledem na sklon závěsu dle modelovaného období.

Držák trubkový krátký, trolejový drát napíná směrem ke sloupu, tento je focený na vnější straně oblouku.

Držák trubkový dlouhý, působí na trolejový drát z druhé strany než předchozí typ, tedy ho napíná směrem od sloupu.

Tyto držáky jsou focené v oblouku na vnitřní koleji, jejich účelem je tedy trolejový drát napínat stále směrem ven z oblouku. Je to jako když natáhnete nit nad obloukem, a potřebujete aby kopírovala oblouk – musíte jí tlačit ven z oblouku.

Uchycení držáku se liší podle použitého stožáru.

Lanové verze – horní nosník je nahrazený dalším lanovým závěsem, v tomto případě ve zkosené variantě. Je vidět, jak oba stožáry napínají trolejový drát do oblouku.

Ještě jeden typ, který bude vhodný hlavně do nádraží – extra dlouhý držák, který lze využít například pro stožáry umístěné uprostřed nástupiště, kde je vzdálenost k ose koleje větší než umožní klasický držák.

Při starších instalacích do stožáru „D“ byly použity dodatečné závěsy, které prodloužily vzdálenost stožáru od osy koleje.

Dva druhy lanových držáků – dlouhý uvnitř oblouku a krátký zvenku, každý ale s jiným úhlem zkosení horního závěsu. Na starších zavěšeních byly často úhly zavěšení odpovídající spíše pravé variantě, naopak na dnešních instalacích jsou horní závěsy držáku téměř horizontální. Montovat hromadně staré typy šikmo zavěšených držáků na současné stožáry „DS“ by byl ale určitě nesmysl. Pozor na to, někteří výrobci vyrábí jen jeden typ držáků a ten nemusí být vhodný do každého stožáru.

A ještě jedna inspirace trubkového a lanového držáku.

Trolejový drát není samozřejmě nekonečný a ani není rovný. Ohledně délky je pravidelně kotven a ukončován takzvaným napínacím mechanismem. To je tvořeno nejčastěji na první pohled postřehnutelným betonovým závažím.

Pomocí systému kladek je napínán samotný trolejový drát. Pro delší úseky je napínání na obou stranách, pro kratší úseky bývá napínání jen na jedné straně a na druhé straně je drát napevno uchycen ke stožáru (typu „BP“). Délka jednotlivých úseků bývá i více než 1 km dle konkrétních podmínek.

Velmi zjednodušeně je trolejový drát napínán oboustranně takto.

Jednotlivý styk dvou drátů je pak proveden tak, že dva napínací sloupy jsou v naprosté většině příhradové typu „BP“ (velmi často s výškou 9 m), na nichž jsou umístěny držáky, které už slouží pro sousední drát. Mezi napínacími sloupy je pak alespoň 1 (ani 3 nejsou výjimečné) běžné sloupy – a to buďto typ „BP“ s dvojitými držáky, každý držák slouží pro držení jednoho drátu (pro starší instalace), nebo dva samostatné sloupy hned vedle sebe (typy „T“, „DS“ pro novější instalace) a každý stožár má na sobě jeden držák. Dvojice stožárů „D“ jsem nepotkal, ale vyskytují se. V jednom místě se dráty výškově překryjí, to je místo, kde sběrač přejde na sousední drát. Nepoužívaný drát pak míří ke svému napínání. A takto se to opakuje každý několik stovek metrů, v nichž jsou vždy různé typy běžných stožárů s běžnými držáky.

V místě přechodu jsou dráty vodivě propojeny. Na oddělení jednotlivých napájecích úseků slouží tzv. stahovačky.

Vlak jedoucí zleva přijíždí svým sběračem po červeném trolejovém drátu, mezi dvěma sloupy typu „D“ se dráty vymění a od té chvíle pokračuje sběrač po modrém drátu. Červený drát poté pokračuje vyvýšený až do napínacího stožáru.

Celý jeden úsek z jednoho drátu by vypadal asi takto (modře). Střední úsek mezi červenými napínacími sloupy by byl samozřejmě mnohem delší.

Je tedy určitě vhodné alespoň několik málo napínání do kolejiště začlenit, je to sice složitější ale zajímavý a výrazný prvek, který by určitě neměl chybět.

Tato fotka je focena od 1 napínacího stožáru a je vidět, že alespoň další 3 stožáry jsou se zdvojenými držáky a až čtvrtý je opět napínací.

Napínání a současně držák sousedního drátu.

Na dvoukolejných tratích bývá napínání vždy na obou kolejích proti sobě. V nádražích je to samozřejmě libovolně dle potřeby ukončovat trolejové dráty z jednotlivých kolejí. Zde jsou oba stožáry s výškou 7,5 metrů, ale dají se najít i kombinace tohoto a devítimetrového stožáru.

Zdvojené držáky v meziúseku jsou uchycené v tomto případě na příčných konzolách a ty jsou teprve šroubované ke stožáru.

A z vnitřní strany koleje opět delší varianty.

Je zde vidět i odlišná výška jednotlivých drátů i závěsů.

Každý drát má dokonce vyřešené trochu jinak uchycení.

Nemusí zde mezi napínacími stožáry být nutně příhradové „BP“, běžně se osazuje co je zrovna použité v okolí. Pak by byly 2 sloupy vedle sebe a každý s jedním držákem. Například trubkové „T“ nebo příhradové „D“.

Po jednom takovém místě přejíždí pantografem jednotka 471.

Druhým parametrem, který se sluší v modelu naznačit, je klikatost trolejového drátu. I když nebude modelovaný samotný drát, tak vedení kvůli rovnoměrnému opotřebení sběračů dělá vlastně neustále „cik-cak“. I na rovném úseku se lehce klikatí a střídají se krátké a dlouhé držáky. Když je vlevo dlouhý, vpravo je krátký a na dalším stožáru je to opačně. Tím je drát napínaný střídavě na obě strany od osy koleje. Stačí sledovat drát v místě styku se sběračem, jak stále přejíždí ze strany na stranu.

Zde je sloup „T“ bez pevného držáku, pouze lanem napíná trolejový drát u výhybky ve zhlaví.

Stejný účel má i tento stožár na druhé straně.

A stejnou funkci má i tento „D“ stožár.

Náhodou jsem objevil i tento trubkový sloup samostatně stojící a sloužící pouze k nesení zesilovacího vedení uchyceného ve „V držáku“. Zesilovací vedení je jen další drát vedoucí souběžně s hlavním trolejovým drátem a sloužící k zesílení celkového průřezu vodičů na delší úseky. Pro modelování, pokud člověk nemodeluje dráty, je důležité zobrazit jen případný závěs. Možná bych zesilovací vedení do modelu snad i vypustil, pokud není vyloženě součástí skutečné předlohy. Měl jsem štěstí na úsek s tímto vedením, takže výše už bylo vidět několik různých typů uchycení zesilovacího vedení.

Jiný způsob uchycení zesilovacího vedení na stožáru typu „D“.

Propojení zesilovacího drátu se samotným trolejovým vedením.

Tam, kde je víc kolejí než 2, se využívají trolejové brány. Brána se skládá ze stožárů a břevna.

Kombinace stožáru „BP“ a jednoduchého „T“ pro držení břevna.

S ohledem na výškové umístění břevna jsou pro stožáry použíté stožáry výšky 11 metrů a více.

V tomto případě je použita zřejmě nižší varianta stožáru, ale jen z důvodu, že je uložen na vyvýšené nakládací rampě.

Zde je sice brána i nad dvěma kolejemi, ale její použití už si vyžádala složitější konfigurace kolejiště s kolejovou spojkou. Brzy poté už začíná větvení zhlaví do staničních kolejí.

Jednodušší varianta je, pokud jsou z břevna svěšené jen pevné držáky. To se však používá jen na přímých kolejích a to ještě zdaleka ne vždy.

Horší varianta je takovéto lanové šílenství – to bych z  drátů nechtěl pájet ani omylem 🙂

Uchycení břevna patkou do stožáru.

A jiný způsob uchycení. Obojí je v modelu už tak malé, že to nestojí snad ani za řeč.

Delší břevna, která by se moc prohýbala, jsou ještě kotvena lany buďto na jedné nebo obou stranách břevna.

Zde je kotvení z obou stran, břevno je opravdu dlouhé.

K jeho uchycení byly použity extra dlouhé stožáry, snad takových 13 metrů.

Pěkně viditelný mechanismus kladky napínání.

Pro kratší lana je potřeba menší napínací síla, tam postačí menší betonová zátěž.

Někdy je pro uchycení břevna použitý dvojitý trubkový stožár. Závislost jsem nenašel, snad jen že trubkové stožáry se staví vždy uvnitř kolejiště zřejmě kvůli vhodnému úzkému profilu. Vznikají pak docela zajímavá monstra spojených stožárů mezi sebou pro získání potřebné pevnosti. Příhradový stožár uvnitř kolejiště si nevybavuji, naopak zdvojené trubkové venku z kolejiště jsou poměrně běžné.

Zde navíc ještě s napínáním trolejového drátu.

Takto vypadá „obyčejný“ zdvojený trubkový stožár pro uchycení břevna.

A takto na druhém konci jeho jednoduchý bratříček. Použití dvou jednoduchých trubkových stožárů proti sobě se používá také, ale jen pro kratší břevna.

Další zdvojený stožár. Jsou spojené několikrát po celé výšce pro zpevnění.

Zde ještě opět s vyvěšenými lany.

Počet kolejí, které tato dlouhá břevna překonávají, je zde 5 a široké nástupiště, takže „jakoby 6“ a to ještě s rezervou.

Krásný příklad dvojitého trubkového stožáru. Přesně takovými budu vybavovat Štrbské Pleso.

Uchycení břevna do trubkových stožárů je jednodušší.

Všechny elektrické části musí být od pevných součástí odizolovány izolátory. U bran není problém, tam není pod proudem ani stožár ani břevno. Pozor je ale třeba dávat na to, že u pevných držáků jsou i celé držáky pod proudem. Viděl jsem kdysi na želpage fotku udělanou ze stožáru „D“ z výšky v blízkosti držáku – tam by mohla nějaká ta jiskřička přeskočit docela snadno – je potřeba mít k těmto věcem trochu respekt a neriskovat.

Ještě pár detailů prošroubovaných spojení.

Tady bych se už nerad seknul co to přesně je, ale elektrika v tom, vzhledem k počtu izolátorů, bude. Zajímavá je nahoře ta montážní plošina. Prý je to uzemňovač používaný při opravách vedení nebo nakládce vozů.

Tyto „napájecí“ speciality už je snad lepší z modelu vypustit pokud to není vyloženě nutné nebo to pro někoho není ta správná zábava.

Na druhé straně je stožár dvojitý trubkový, plošina je na něm také.

Zde je dobře vidět, jak je stožár zapíchnutý užší stranou do země. Vypadá to na první pohled nelogicky.

Pár pohledů na změť trolejového vedení.

Na levém stožáru, který je zde zdánlivě k ničemu, je napevno uchycený trolejový drát.

Zde se drát vmíchává „do davu“. Kam přesně vede jsem nezkoumal.

Trolejová brána proložená dvojitým trubkovým stožárem pro extra dlouhá pole.

A na závěr pár uložení stožárů do patky. Klasická vyvýšená betonová patka pro příhradové stožáry „BP“ ve tvaru jehlanu. Vyšší stožár už si vyžádal větší „rozkročení“ stožáru, tento už je u paty v metrové šířce.

Tady také jakási patka je, ale zub času se na ní podepsal víc. O jehlanovitém tvaru by se dalo polemizovat. Patka je zapuštěná do okolního terénu.

Uložení dvojitého trubkového stožáru do vyvýšené betonové patky.

Uložení dvojitého trubkového stožáru sice do betonu, ale v úrovni terénu.

Stožár „BP“ v časem ohlodané betonvé patce pod úrovní kolejí.

A stožár „D“ v další ohlodané patce, která je výrazně užší. Na trati právě proběhla rekonstrukce svršku, výměna drátů, ale stožáry zůstaly – takže se s nimi asi ještě dlouho počítá.

Tak tolik trocha vyčerpávající přípravy těch nejviditelnějších součástí, a příště už to bude o nějakém praktickém provedení. Je opravdu hodně způsobů, jakým je trakční vedení řešeno, a to jsem určitě ani zdaleka nepotkal všechna a ani to nebylo cílem. Některé věci jsem pro zjednodušení vypustil, některé jsem opomněl a o spoustě jsem ani nevěděl. Odborníka jsem nepoučil, ale snad ani neurazil. Začátečníka jsem snad alespoň potěšil fotkami 🙂 Určitě je ale i v modelu škoda postavit všude jeden stejný typ stožárů. Přiznám se, že dokud jsem to nepotřeboval, bylo mi úplně jedno, jaký sloup kde je. Prostě sloupy a pavučina drátů. Dneska už se o to zajímám trochu víc a koukám co kde stojí a je to další docela zajímavá znalostní disciplína (jako bychom jich neměli málo, že) 🙂

Na úplný závěr příklad rozpisu dílů pro modelové situace:

Přímý úsek – stožár „D“ nebo „T“ s držákem krátkým a dlouhým na střídačku

Oblouk se stožáry uvnitř – stožár „D“ nebo „T“ s držáky krátkými

Oblouk se stožáry vně – stožár „D“ nebo „T“ s držáky dlouhými

Nádraží o 3 a více kolejích – trolejová brána

Přechod dvou drátů – 2 napínací stožáry „BP“ a 1 (nebo více) stožárů „BP“ s dvojitými držáky, nebo 1 (nebo více) dvojitých stožárů „T“ s držáky, použité držáky typu vhodného pro umístění

Vhodné stožáry pro období výstavby trati:

50. – 60. léta – stožáry „BP“ a „D“

60. léta až současnost – stožáry „BP“ a „T“

současná výstavba – „BP“, „T“ a „DS“ („DS“ pouze v ČR, na Slovensku „D“)