Problémy s přívodem elektrického proudu do prvních tramvají a elektrických lokomotiv vypukly koncem devatenáctého století, když Siemens v Německu a Thomas Alva Edison v Americe se pokoušeli prosadit elektrickou dopravu místo pouličních koňských drah. "Elektrický vůz", který Werner von Siemens připravil pro Průmyslovou výstavu v Paříži roku 1880, si stejnosměrný proud stahoval ze dvou měděných vodičů zavěšených ke stožárům pomocí čtyřkolového vozíku, který táhl za sebou. Přepínat vozíčky na výhybkách a křižovatkách se ukázalo být zdlouhavým a nebezpečným, přesto právě s ním začínaly tramvaje v jiných městech Evropy a USA.

O rok později u tramvaje pro Berlín Siemens nejprve vyzkoušel napájení přes kolejnice, ale vzhledem k možným úrazům proudem se vrátil k vrchnímu vedení tak, že po trolejovém vodiči nechal klouzat pružinami přitlačovaný drátěný třmen - základ pozdějšího lyrového sběrače. U další elektrické dráhy, ve Vídni, zase vyzkoušel vrchní přívod mosaznými člunky, klouzajícími v zespodu podélně naříznutých měděných trubkách. Kvůli potížím na křižovatkách se ale vrátil k lyrovým sběračům. U tramvají pro Budapešť, která rázně zakázala hyzdění ulic sloupy a dráty, byl donucen použít spodního vedení, uloženého v kanálu pod jednou z kolejnic, do kterého škvírou zasahovalo tyčové smýkadlo.

O neustálých poruchách takového přívodu zejména při dešti a sněžení se ale brzo poté přesvědčila i Paříž a několik amerických měst, které na tento spodní přívod vsadily.

O pokrok v tramvajích se v té době nejvíce přičinil Edisonův asistent F. J. Sprague. Nespolehlivý řetězový převod z pevného motoru nahradil dodnes užívaným ozubeným převodem z výkyvně zavěšených motorů s tlapovými ložisky a proudem ho napájel z jediné troleje, po které pojížděla pružnou tyčí zespodu přitlačovaná bronzová kladka. Roku 1888 s tímto uspořádáním brázdilo ulice amerických měst na 160 elektrických pouličních drah.

Unikátní Křižíkovy "cvočky" na Karlově mostě

Historicky první otevřený pražský elektrický vůz a pak i dvě uzavřené "tramvaje" na výstavní dráze na Letné roku 1891 vybavil František Křižík sběračem s kladkou, stahovatelnou provazem. Když po získání potřebných zkušeností s jejich provozem nabídl Praze zřízení sítě tramvají, musel vybojovat odpor radních i veřejnosti před znešvařením ulic a náměstí sloupy a dráty i překonat strach chodců pohybovat se pod obávanými, proudem nabitými dráty. Ke spodnímu vedení se vrátil, když si Praha roku 1903 objednala tramvajovou linku přes Karlův most. Tenká klenba historického mostu ale neumožňovala do vozovky zapustit kovové kanály jako v Budapešti nebo v Paříži, a tak Křižíkův hlavní inženýr Karel Rosa vyřešil na svou dobu unikátní napájení pomocí cvočků umístěných v rozteči tří metrů mezi kolejnicemi, po kterých klouzal na pružinách pod vozem zavěšený sběrač ve tvaru ližiny. Desítky klapajících elektrických relé umístěných ve Staroměstské věži spínaly do cvočků proud jen v okamžiku, kdy kontakt na rámu vozu signálem z baterie potvrdil, že vůz se pohybuje právě nad nimi! Za vozem i před vozem tak byly cvočky bez nebezpečného napětí. Systém byl poměrně spolehlivý, avšak brzo se ukázalo, že těžké vozy ničí konstrukci mostu, a tak poslední "cvočkový" tramvajový vůz č. 180 od Ringhoffera s elektrickou výbavou od Křižíka ho přejel koncem roku 1905. Tramvaje s "kladkou" přežily v Praze do poválečné doby. Od lyrových sběračů některá česká města přešla k pantografům a trend směřuje k lehčím polopantografům s uhlíkovými smykadly, mezi jejichž úspěšné světové výrobce patří náš Lekov. Ty vyhovují do rychlosti až 120 km/h.

Pantografy limitují rychlost elektrických jednotek

Železnice zůstala u aerodynamicky tvarovaných pantografů a polopantografů pro rychlosti až 400 km/h. Při dosažení světového rychlostního železničního rekordu 574,8 km/h souprava Alstom V 150 dne 3. 4. 2007 se videokamerou sledovaný pantograf náporem větru odtrhl od zesíleného trolejového vodiče a lokomotiva "nasávala proud" (příkon 19,6 MW) hořícím elektrickým obloukem (pozn. šr: soupravy TGV byly původně navrhovány jako dieselelektrické soupravy právě proto, že se dráhy obávaly odtržení pantografu od troleje a následného vzniku elektrického oblouku, který by ničil trolejové vedení).

Bordeaux se vrátilo k inovovaným "cvočkům"

Celé století uplynulo, než francouzský Alstom alespoň na 13 kilometrech tramvajových tratí v centru Bordeaux využil inovované spodní napájení u výkonných městských elektrických jednotek Citadis 302. Pětidílné 44 m dlouhé jednotky s futuristickým proskleným designem s kapacitou 90 sedících a 345 stojících cestujících mají sice samozdvižný pantograf pro jízdu v okrajových čtvrtích, ale v historickém centru města, kde zmizely stožáry i vrchní trolej, automaticky přejdou na napájení z prostřední, napájecí koleje. Ta je rozdělena na 22 m dlouhé proudové úseky, vystřídané 11 m dlouhými izolovanými pásy. Spínače zabudované v kolejišti a řízené rádiovým signálem vozidla přivedou do napájecí sekce 750 kV jen v okamžiku, kdy je bezpečně kryta přejíždějící jednotkou. Stejně jako kdysi Křižík i v Bordeaux se první rok potýkali s poruchami systému APS (Alimentation Par Sol) zejména při deštích nebo námraze. Navzdory tomu, že spodní vedení vychází údajně až trojnásobně dráž než klasické trolejové napájení, pokračuje Alstom s jeho vývojem a pro instalaci kratších úseků APS se nejnověji rozhodly Remeš, Angers a Orléans.

PRIMOVE - tramvaj bez pantografu

Absolutní novinku - tramvaj PRIMOVE, která díky bezkontaktnímu indukčnímu napájení elektromotorů nepotřebuje trolej - po několikaletém vývoji představil na veletrhu Innotrans 2010 pod berlínskou rozhlasovou věží Bombardiér. Její testování probíhá od loňského roku na 850 m dlouhé tramvajové smyčce v německém Bautzenu. Indukční napájecí systém PRIMOVE je založen na stejném principu jako běžné elektrické transformátory. Primární cívku nahrazuje kabelová smyčka skrytá pod betonovými deskami mezi kolejnicemi. Magnet a sekundární vinutí, v němž se indukuje proud pro pohon vozidla, je spolu s elektroinstalací zabudován v rámu pod jeho podlahou. Senzory zapínají traťové kabelové smyčky jen v okamžiku, jsou-li přejížděny jednotkou. První PRIMOVE, dlouhá 30 m, testovaná v Bautzenu, vychází ze sériově vyráběných tramvají třídy Flexity. Má výkon 250 kW, rychlost 40 km/h a zvládne stoupání do 6 %. Na střeše je vybavena párem rekuperačních akumulátorů Mitrac Energy Saver, díky kterým umí proti klasické tramvaji šetřit až 30 % energie. Do vzduchem chlazené skříně o hmotnosti kolem 450 kg na střeše akumuluje krátkodobě výkon kolem 300 kW z rekuperačního brzdění, který využívá k posílení při následujícím rozjezdu.

Zásluhu na tom mají i trakční motory Mitrac-PM s permanentními magnety, kotvou nakrátko a asynchronním rozběhem, díky menším ztrátám v buzení vykazují o 6 % lepší účinnost než obvyklé indukční motory stejného výkonu (300 až 1000 kW). Menšími rozměry a nižší hmotností se lépe integrují do trakčních podvozků, snadněji se chladí i udržují. Testy u jednotek Regina ve Švédsku v rámci projektu "Green Train" dopadly na výbornou. Podle vývojářů Bombardiéru bude možné indukční systém Primove uplatnit i u lehkých předměstkých jednotek či u metra v rozsahu výkonů 100 až 1000 kW.

Více čtěte na: primove.bombardier.com

ZDROJ:http://technik.ihned.cz, Bombardier