lokomotiva

ilustracija
LOKOMOTIVA, parna: 1. ložište kotla, 2. parni stroj, 3. dimnjak (lijevo); dizelsko-električna: 1. Dieselov motor, 2. električni generator, 3. elektromotori spojeni sa zagonskim osovinama (sredina); električna: 1. vozačka kabina, 2. pantograf, 3. transformator, 4. zagonski motor, 5. hladnjak (desno)
ilustracija1ilustracija2

lokomotiva (engl. locomotive [engine], prema filoz. lat. loco motivum: ono što se kreće iz nekog mjesta), pružno vozilo za vuču putničkih i teretnih vagona te drugih pružnih vozila koja nemaju vlastitog pogona. U osnovnoj izvedbi sastoji se od nosivog okvira, u koji su izravno ili preko podvozaka uležištene pogonske i slobodne osovine s kotačima, pogonskoga postrojenja s opremom te upravljačnice, odakle se upravlja radom lokomotive. Prema namjeni, razlikuju se lokomotive za brze putničke vlakove (manji broj većih pogonskih kotača), za teretne vlakove (veći broj manjih pogonskih kotača), ranžirne lokomotive (vrlo pokretljive, služe za postavljanje i razvrstavanje vagona), rudničke i tvorničke lokomotive (slične ranžirnima, ali su obično konstruirane za službu na mjestima gdje prijete opasnosti od izbijanja požara ili eksplozije), lokomotive za specijalne namjene (npr. brdske i zupčane lokomotive za svladavanje velikih nagiba pruge) te lokomotive gradske željeznice. Prema vrsti pogona, lokomotive mogu biti parne, s motorom s unutarnjim izgaranjem, električne, na komprimirani zrak i s parnom ili plinskom turbinom.

Vrste lokomotiva

Parna lokomotiva najstarija je vrsta lokomotive. Pogonski su joj dio činili parni → kotao i → parni stroj, a na nosivom su okviru bili smješteni i komora za pregrijavanje pare, cjevovodi, mehanizam za regulaciju tlaka pare, kočnica, upravljačnica i dr. Na njega se, kao dio lokomotive ili kao pomoćni vagon, nastavljao i prostor za ugljen i vodu (tender). U kotlu, koji se kod klasičnih parnih lokomotiva ložio drvom ili ugljenom, proizvodila se vodena para s tlakom od 14 do 20 bara. Prije ulaska u parni stroj, para se pregrijavala na 300 do 420 °C. Parni je stroj najčešće imao dva cilindra i jednostruku ekspanziju; gibanje stapa prenosilo se sustavom poluga i križnih glava na pogonske kotače. Para iskorištena u cilindrima ispuštala se kroz dimnjak u atmosferu, usput povlačeći i dimne plinove, povećavajući pritom strujanje zraka u ložištu kotla. Tijekom dugogodišnje primjene parnih lokomotiva provedena su mnoga usavršenja, pa se tako ekonomičnost pogona povećala upotrebom ispušne pare za predgrijavanje kotlovske vode, uvedeni su kondenzatori ispušne pare smješteni u tenderu, čime je smanjeno stvaranje kamenca u kotlu, a česta zaustavljanja radi nadopunjavanja utrošene vode postala su nepotrebna. Također je provedeno optimiranje ložišta i izgaranja ugljena, uvedena primjena ugljene prašine ili loživog ulja kao goriva, razvijene su inačice s većim brojem cilindara i njihovim različitim konstruktivnim smještajem uz primjenu usavršenih razvodnih mehanizama za njihovo punjenje, uvedene su različite kombinacije pogonskih osovina i dr. Zahtjevi za povećanjem brzine vlakova i sve većim vučnim silama, za pojednostavnjenjem održavanja i povećanjem pouzdanosti, raspoloživosti i energetskog stupnja iskoristivosti doveli su parne lokomotive do njihovih tehničko-tehnoloških granica. Pokušaji da se pogonski parni stroj zamijeni učinkovitijom parnom turbinom, zbog složenosti njezine konstrukcije i skupa održavanja, nisu rezultirali ekonomičnim rješenjem. Zato je danas parna lokomotiva, osim u posebnim slučajevima, zamijenjena dizelskom ili električnom.

Motorna lokomotiva danas je ugl. pogonjena Dieselovim motorom (dizelska lokomotiva), a iznimno i plinskom turbinom. Dizelske lokomotive prema vrsti prijenosa zakretnog momenta s motora na pogonske kotače mogu biti s mehaničkim, hidrodinamičkim ili električnim prijenosom. Mehanički prijenos uz pomoć zupčaničkoga mjenjača s tarnom ili hidrauličkom spojkom (nalik onomu teretnih cestovnih vozila) prikladan je samo za industrijske lokomotive malih snaga. Dizelska lokomotiva s hidrodinamičkim prijenosom ima hidrodinamički prijenosnik zakretnoga momenta. U njegovu kućištu, ispunjenu uljem, s jedne strane smješteno je kolo rotacijske turbopumpe vezano na osovinu motora, a s druge turbinsko kolo kojega je osovina preko sklopa planetarnih zupčanika vezana na pogonske kotače. Tako se pogonski moment prenosi s motora na pogonske kotače bez mehaničkog dodira, hidrodinamičkim silama strujanja ulja između kola pumpe i turbine. Dizeleska lokomotiva s električnim prijenosom (dizelsko-električna lokomotiva) ima generator izmjenične struje koji pogoni Dieselov motor. Tako dobivena struja pogoni elektromotore, koji preko zupčaničkoga prijenosa pokreću pogonske osovine. Danas se na neelektrificiranim prugama primjenjuju dizelske lokomotive s hidrodinamičkim i električnim prijenosom, ali su potonje ipak energetski povoljnije i moguće ih je izvesti s većom snagom, no zbog električne opreme (generator, elektromotori, instalacije za upravljanje) osjetljivije su i skuplje za održavanje. Lokomotive s plinskom turbinom razvijaju vrlo velike snage, ali imaju u usporedbi s dizelskima veliku potrošnju goriva, veliku nabavnu cijenu i troškove održavanja. To je razlog zbog kojega se rabe jedino u iznimnim slučajevima.

Električna lokomotiva pogonjena je elektromotorima. Napaja se iz kontaktnoga voda ovješena iznad tračnica preko klizača (npr. pantograf) ili iz voda položena na tlo između tračnica (npr. kod podzemne željeznice) koji njime klizi. Različitim električnim spajanjem motora dobiva se različita snaga, koja se preko zupčanika prenosi na pogonske osovine. Dva su osnovna sustava → električne vuče: istosmjerni i izmjenični. Za pogon električne lokomotive najpovoljnije su rješenje istosmjerni elektromotori, zbog njihove jednostavne regulacije koja se provodi promjenom otpora u strujnom krugu. Poteškoća je u primjeni istosmjernih motora to što je dobava istosmjerne struje (1500 V ili 3000 V) iz kontaktnoga voda zbog velikih gubitaka krajnje nepovoljna. Zbog toga su se s vremenom počeli primjenjivati jednofazni elektromotori napajani iz kontaktnoga voda izmjeničnom strujom (25 kV/50 Hz ili 15 kV/16 2/3 Hz), što je, unatoč poteškoćama u njihovoj regulaciji, bilo povoljnije rješenje. Zahvaljujući pojavi elektronike 1960-ih, omogućeno je da se kontaktnim vodom vodi izmjenična struja, koja se uz pomoć diodnoga ili tiristorskoga mosta u samoj lokomotivi ispravlja u istosmjernu i njome napaja vučni elektromotor, čime se koriste dobra svojstva obaju sustava. Prednost je svih električnih lokomotiva njihova velika pričuva snage pogonskih elektromotora (moguće ih je kraće vrijeme opteretiti snagom više nego dvostruko većom od nominalne), pa imaju veliko ubrzanje i vrlo dobro svladavaju uspone. Osim toga, rade tiho, a vijek im je trajanja duži nego li dizelskih lokomotiva, uz male troškove održavanja. Nedostatci su električne vuče vlakova veliki investicijski troškovi postavljanja i održavanja električnih vodova i instalacija; zato je električne vuča prikladna za pruge s gustim prometom.

Ostale vrste lokomotiva rjeđe se primjenjuju, obično u rudnicima i industrijskim pogonima, u kojima se zbog opasnosti od uzrokovanja požara konvencionalne lokomotive ne smiju upotrebljavati. Takve su npr. akumulatorske električne lokomotive, koje se napajaju električnom strujom iz jake akumulatorske baterije ugrađene u samoj lokomotivi, lokomotive na stlačeni zrak pogonjene pneumatskim motorom u koji se stlačeni zrak dovodi iz čeličnih boca smještenih na lokomotivi; postoji i specijalni tip parne lokomotive sa spremnikom za paru (tzv. lokomotive bez vatre), koje nemaju kotla pa rade trošeći paru iz spremnika pod visokim tlakom u koji se para nadopunjava.

Povijesni razvoj

Industrijski razvoj i otkriće parnoga stroja potaknuli su početkom XIX. st. ideju da se konjska vuča teretnih, napose rudničkih vagona, zamijeni samohodnim strojem. Prvo takvo vozilo načinio je u Velikoj Britaniji Richard Trevithick 1804., koristeći za pokretanje kotača parni stroj, a prvom se praktično primjenjivom lokomotivom smatra »Puffing Billy« britanskog rudarskog stručnjaka Williama Hedleya iz 1813. Otada su se mnogi inovatori i izumitelji počeli baviti konstrukcijom lokomotiva; na natjecanju konstruktora parnih lokomotiva 1829. na željezničkoj pruzi Liverpool–Manchester u Engleskoj najuspješniji su bili George i Robert Stephenson s lokomotivom »Rocket«, koja je tada postigla brzinu od 47 km/h, a nekoliko dana poslije čak 85 km/h. Tu se lokomotivu smatra pretečom parnih lokomotiva kakve su ubrzo počele prometovati na mreži željezničkih pruga koja se naglo počela širiti diljem svijeta. Parne su se lokomotive tijekom vremena tehnički usavršavale, pa su već oko 1850. postizale brzine od 100 do 120 km/h, 1883. rekord je bio 180 km/h, a aerodinamički oblikovana parna lokomotiva. njemačkih željeznica postigla je 1936. brzinu od 200,4 km/h. Već 1835. sagrađena je u Velikoj Britaniji mala električna lokomotiva napajana energijom iz akumulatorske baterije, ali je taj izvor energije bio preslab. Prvu uspjelu električnu lokomotivu prikazao je W. Siemens na berlinskoj izložbi 1879., a već dvije godine poslije bila je elektrificirana kratka željeznička pruga u blizini Berlina. Potkraj XIX. st. počeli su pokušaji da se za pogon lokomotiva upotrijebe motori s unutarnjim izgaranjem. U Njemačkoj su se 1891. izvodili pokusi s lokomotivom s benzinskim motorom, a prva uspjela dizelska lokomotiva primijenjena je 1912. u Švicarskoj. U povijesti razvoja lokomotivâ značajna su još dva datuma: 1913. sagrađena je u Švedskoj prva dizelsko-električna lokomotiva, a 1941. u Švicarskoj je konstruirana prva lokomotiva s plinskom turbinom. Suvremene lokomotive mogu pri pokretanju razviti vučnu silu do 400 kN. Raspoloživa je ugrađena snaga dizelskih lokomotiva do 4000 kW, a onih električnih i do 7000 kW. Masa im je uglavnom od 80 do 120 t; lokomotive namijenjene vuči teretnih vlakova mogu tegliti do 2000 t, a one namijenjene za brze putničke vlakove mogu postići brzine i veće od 200 km/h (posebna kompozicija francuskog motornog vlaka 1990. postigla je brzinu od 515,3 km/h).

U Hrvatskoj proizvodnja lokomotiva ima dugu tradiciju. Prva je lokomotiva, »Sava«, izrađena 1939. u Tvornici vagona (danas »Đuro Đaković«) u Slavonskome Brodu. Otada se u toj tvornici proizvodilo više tipova parnih, dizelskih i dizelsko-električnih lokomotiva. U tvornici Končar–Elektroindustrija iz Zagreba električne se lokomotive proizvode od 1970., a posebno se ističe konstrukcija i proizvodnja tiristorske lokomotive 1981; u njoj je sudjelovala i tvornica »Gredelj« iz Zagreba, koja se još od 1894. bavi popravcima i remontom lokomotiva.

Citiranje:
lokomotiva. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2020. Pristupljeno 28. 10. 2020. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=37037>.