Stručný vývoj železničnej siete na Slovensku (IV.) Elektrické rušne

 Pre pohon prvého elektrického rušňa použil sériový motor, ktorý sa pre svoje ideálne trakčné vlastnosti používa na tento účel i dnes. Ako energetický transformátor slúžilo stabilné dynamo, umiestnené mimo vozidla a energia sa do rušňa privádzala koľajnicami. Tým sa dokončilo „dozrievanie“ základnej koncepcie konštrukčného riešenia, uplatňovaného pri elektrickej trakcie na železnici až dodnes.

Prvé pokusy o uplatnenie elektrickej trakcie v Uhorsku sa objavili začiatkom 20. storočia. Na Slovensku reprezentovali tieto snahy úzkorozchodné železnice Poprad - Starý Smokovec - Štrbské Pleso s odbočkou Starý Smokovec - Tatranská Lomnica, Trenčianska Teplá - Trenčianske Teplice, slovenský úsek elektrickej železnice Bratislava - Viedeň a lesná železnica Ľubochňa - Močidlá. Prvé vozidlá boli najčastejšie konštruované ako dvojnápravové, od roku 1912 i štvornápravové motorové vozne. 

Elektrický vlak lesnej železnice Ľubochňa – Močidlá (zbierka M. Krivosudský) 

 Iba lesná železnica Ľubochňa - Močidlá použila dvojnápravové rušne usporiadania Bo a na slovenskom úseku železnice Bratislava - Viedeň sa používali štvornápravové rušne usporiadania Bo´ Bo´. Ich elektrická výzbroj, napájaná trolejovým jednosmerným napätím 550 - 750, neskôr i 1650 V, pozostávala z jednosmerných sériových trakčných motorov, tlapovo uložených na nápravách vozidla a riadených priamo ovládaným kontrolérom, ktorý reguloval výkon trakčných motorov zmenou napájacieho napätia zaraďovaním sériovo radených odporov do ich prúdového okruhu. Motory prvých vozidiel boli zvyčajne radené trvalo v sérii, pri neskorších konštrukciách sa rozšírili možnosti ich regulácie prepínaním zo sériového na paralelné, pri štvornápravových motorových vozňoch i sérioparalelné zapojenie. Elektrický prúd bol do vozidla privádzaný prostredníctvom lýrového, neskôr i pantografového zberača. Ochrana elektrickej výzbroje vozidiel pozostávala spravidla z tavných poistiek chrániacich pred preťažením a z rýchlovypínača, zabezpečujúceho ochranu predovšetkým pred bleskom. Vozidlá boli brzdené ručnou, elektrickou odporovou a s výnimkou trate Tr. Teplá - Tr. Teplice i priebežnou tlakovou brzdou.   

Elektrický rušeň slovenského úseku elektrickej železnice Bratislava – Viedeň z roku 1914. (archív ŽSR - MDC) 

 Veľkorysá elektrifikácia slovenských železníc jednosmernou trakčnou sústavou 3000 V po druhej svetovej vojne si vyžadovala výkonné jednosmerné elektrické rušne. Roku 1949 sa nimi stali legendárne „bobiny“ (E 499.0), ktoré však svojou základnou koncepciou plne zodpovedali elektrickým rušňom zo začiatku 20. stor.; odlišovali sa od nich iba niektorými konštrukčnými detailmi, ktorých zdokonalenie si vyžiadalo pomerne vysoké napájacie napätie a výkon (pevné uloženie ťažkých trakčných motorov, nepriamy kontrolér, väčší počet rôznych ochrán). Významnejšiu technickú modernizáciu predstavovali až rušne radu E 499.3 (dnes 163) s úspornejšou bezkontaktnou reguláciou tyristorovými pulznými meničmi (namiesto dovtedajších odporníkov) a náhrada niekdajších sériových trakčných motorov motormi s cudzím budením. 

Prototypová „bobina“ E 499.001 vo výrobnom závode (archív ŽSR - MDC) 

 Problémy s energetickými stratami pri elektrifikácii železníc jednosmerným prúdom motivovali už od prelomu 19. a 20. storočia pokusy využiť pre elektrifikáciu železníc striedavú napájaciu sústavu, pracujúcu s podstatne vyššími napätiami. Hlavným problémom tohto technického riešenia bola nevyhnutnosť usmerniť a transformovať napätie na úroveň „stráviteľnú“ klasickou pohonnou sústavou elektrického rušňa, teda jednosmernými trakčnými sériovými motormi. Na Slovensku sa tento vynález uplatnil pri elektrifikácii „južného ťahu“ (Břeclav – Štúrovo – Szob) až koncom 60. rokov 20. storočia, potom, čo sa v konštrukcii elektrických rušňov uplatnili ľahké a spoľahlivé kremíkové usmerňovače, ktoré v kombinácii s odbočkovým transformátorom problém uspokojivo vyriešili. Prvými reprezentantmi tejto koncepcie boli dodnes využívané „laminátky“ (S 499.0). Významným zdokonalením sa v tejto oblasti stalo uplatnenie tyristorových fázových regulátorov v trakčných obvodoch rušňov radu S 458.0 z roku 1973.  

Skúšobný vlak na elektrifikovanej „štrbskej rampe“ (E 499.012, rok 1955). 
(archív ŽSR - MDC) 

 Problémy so zdĺhavými preprahmi na styku dvoch napájacích sústav vyriešili tzv. dvojsystémové rušne, použiteľné na obidvoch trakčných sústavách.
Systém napájania prvých elektrifikovaných železníc na začiatku 20. stor. pozostával z parnej, vodnej alebo i dieselovej elektrárne, produkujúcej najčastejšie striedavý prúd s napätím 3300 - 5250 V, ktorý bol v meniarňach transformovaný a usmerňovaný prostredníctvom motorgenerátorov. Prevádzkové špičky a výpadky dodávky prúdu z elektrární boli pokrývané z akumulátorov, doplňovaných Piraniho agregátom. Trolejové vedenie bolo spočiatku jednoduché, neskôr i s oceľovým nosným lanom, a zvyčajne rozdelené na menšie úseky s príslušnými odpojovačmi, pričom sa k nim privádzal prúd zvláštnym napájacím vedením, neseným stožiarmi trakčného vedenia. Rozvoj štátnej verejnej elektrifikačnej siete umožnil po 2. svetovej vojne využiť ju pre rozsiahlu povojnovú elektrifikáciu železníc. Súčasťou pevných trakčných zariadení sa preto stala rozvodňa 22 kV. K výraznej modernizácii napájacích zariadení pre jednosmernú trakčnú sústavu došlo v 70. rokoch 20. storočia, kedy boli nespoľahlivé a zdravie ohrozujúce ortuťové usmerňovače nahradzované spoľahlivými a bezpečnými kremíkovými.

Striedavý elektrický rušeň radu 240– „laminátka“ (predtým S 499.0). (archív ŽSR - MDC)