Koncepcja modernizacji lokomotywy typu 301Db do ruchu pasażerskiego

Transkrypt

1 JÜNGST Mateusz 1 SAWCZUK Wojciech 2 Koncepcja modernizacji lokomotywy typu 301Db do ruchu pasażerskiego WSTĘP Lokomotywy typu 301Db, oznaczone przez Polskie Koleje Państwowe serią SP45, wyprodukowano w latach w liczbie 265 egzemplarzy w Zakładach Metalowych im. Hipolita Cegielskiego w Poznaniu. [2] Były to pojazdy z przekładnią elektryczną o uniwersalnej charakterystyce, lecz przeznaczone przede wszystkim do pracy w ruchu pasażerskim. W latach z nich poddano modernizacji polegającej na przebudowie układu ogrzewania składu pociągu z parowego na elektryczne wraz ze zmianą oznaczenia serii na SU45. Obecnie pojazdy te, jeszcze kilka lat temu stanowiące trzon floty spalinowych pojazdów trakcyjnych do prowadzenia pociągów pasażerskich, osiągnęły już okres swojej śmierci technicznej i pilnie potrzebna staje się ich modernizacja lub zastąpienie nowymi pojazdami trakcyjnymi. Pomimo tego, w odróżnieniu od lokomotyw przeznaczonych do ruchu towarowego lub manewrowego, wciąż nie wprowadzono do eksploatacji nowych liniowych lokomotyw spalinowych zdolnych sprostać współczesnym wymaganiom ruchu pasażerskiego, który na liniach niezelektryfikowanych w ostatnich latach został znacznie ograniczony po części także ze względu na brak odpowiedniego, ekonomicznego taboru. W pewnym stopniu popyt został zaspokojony przez nowe lekkie wagony motorowe i spalinowe zespoły trakcyjne z przekładniami hydraulicznymi rodzimej produkcji, tzw. autobusy szynowe, jednak często ich pojemność jest niewystarczająca dla bardziej obłożonych połączeń, a także zupełnie nie nadają się do obsługi połączeń dalekobieżnych. W związku z tym w pracy przedstawiono koncepcję modernizacji lokomotywy spalinowej typu 301Db. Pojazdy te przez przeszło trzy dekady stanowiły podstawę transportu pasażerskiego na liniach niezelektryfikowanych w całym kraju, jednakże ich ilostan w ostatnich latach gwałtownie zaczął się zmniejszać ze względu na zaniechanie dalszych napraw głównych i rewizyjnych. Obecnie jest to ostatni moment, by rozpocząć proces ich modernizacji, który pozwoliłby uniknąć dokonywania kosztownych zakupów całkowicie nowego taboru zdolnego zaspokoić bieżące oraz przyszłe zapotrzebowanie na przewozy. Niniejszy artykuł, bazując po części na dotychczasowych projektach modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce, ma za zadanie przedstawić zakres zmian w konstrukcji lokomotywy, które dostosują ją do współczesnych standardów. 1. GENEZA REGRESJI SIECI DALEKOBIEŻNYCH POŁĄCZEŃ PASAŻERSKICH NA LINIACH NIEZELEKTRYFIKOWANYCH W POLSCE Od 2001 roku, w ramach restrukturyzacji przedsiębiorstwa państwowego, lokomotywy spalinowe stały się własnością PKP Cargo S.A., które rozlokowane zostały w poszczególnych Zakładach Taboru i udostępniane były odpłatnie pozostałym przewoźnikom z Grupy PKP do obsługi ich pociągów. Takie rozwiązanie, wobec rozbicia na spółki, z jednej strony powodowało ponoszenie dodatkowych kosztów w kwestii wynajmu taboru, ale z drugiej strony powodowało, że koszty uruchomienia pociągu na każdej linii były dla przewoźnika takie same. Zmiana tego systemu w 2008 roku wraz z odłączeniem Przewozów Regionalnych od Grupy PKP i przekazaniu ich samorządom spowodowała przepisanie poszczególnych lokomotywowni do określonych przewoźników, co doprowadziło do sytuacji, w której dany przewoźnik w danym rejonie nie był w stanie uruchamiać pociągów ze względu na brak własnego taboru, a wynajem lokomotywy od innej spółki był nieopłacalny, co 1 Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, Poznań. Fax: , mateusz.jungst@gmail.com 2 Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, Poznań. Tel , Fax: , wojciech.sawczuk@put.poznan.pl 1973

2 szczególnie dotkliwie odbiło się na połączeniach dalekobieżnych na liniach niezelektryfikowanych. Skalę tego zjawiska można zobaczyć na mapach połączeń dalekobieżnych obsługiwanych lokomotywami spalinowymi (Rysunki 1 i 2). Rys. 1. Schemat połączeń dalekobieżnych obsługiwanych lokomotywami spalinowymi w rozkładzie jazdy 2007/2008 [4] Rys. 2. Schemat połączeń dalekobieżnych obsługiwanych lokomotywami spalinowymi w rozkładzie jazdy 2009/20010 [4] 1974

3 Porównując schematy połączeń, łatwo jest zauważyć niemal całkowite wygaszenie przewozów w rejonie Lublina i Rzeszowa dnia całkowicie zawieszono pociągi pospieszne na odcinkach Rejowiec Hrebenne, Hrebenne Jarosław, Stalowa Wola Rozwadów Zwierzyniec, Stalowa Wola Rozwadów Dębica, Zawada Zamość oraz Rzeszów Jasło Zagórz. Szczególnie dotkliwie dotknęło to Zamość, który z dnia na dzień stracił wszelkie połączenia kolejowe z resztą kraju (do tego czasu były to 3 pary pociągów pospiesznych dziennie). Wyraźnie widoczna jest także regresja połączeń dalekobieżnych w rejonie Gorzowa Wielkopolskiego, z którego wraz z wejściem w życie rozkładu 2009/2010 całkowicie znikły pociągi spółki PKP Intercity, a jedynym połączeniem ze światem został nowo uruchomiony przez Przewozy Regionalne pociąg interregio do Poznania, prowadzony na całej trasie lokomotywą spalinową z lokomotywowni w Krzyżu. Dodatkowo wycofano też połączenia do Kudowy Zdroju, zlikwidowano także grupę wagonów pociągu Hutnik relacji Chojnice-Katowice oraz połączenia pospieszne do Zgorzelca i Grudziądza. Pewną regresję widać także w rejonie Ełku i Suwałk, m. in. pociąg Mamry relacji Wrocław Suwałki został ograniczony w kursowaniu tylko do okresu wakacyjnego, zlikwidowano także pociąg Jaćwing z Katowic do Suwałk. Jedynie połączenia sezonowe nie uległy większym zmianom. Przyczyny takiego stanu można szukać w relokacji taboru PKP Intercity po przejęciu segmentu przewozów międzywojewódzkich nie miało własnych lokomotyw spalinowych w okolicy Lublina i Gorzowa Wielkopolskiego, toteż w tych właśnie regionach regresja połączeń jest największa, ponieważ lokomotywownia w Lublinie pozostała w PKP Cargo, a lokomotywownia w Krzyżu Wielkopolskim została przekazana Przewozom Regionalnym. Koszty uruchamiania pociągów prowadzonych taborem wynajmowanym od innych przewoźników były tym samym wyższe niż innych, więc cięcia finansowe w pierwszej kolejności dotyczyły właśnie tych relacji. Ponadto od 2008 roku nie przeprowadza się już planowych napraw rewizyjnych i głównych lokomotyw SU45, co dodatkowo sukcesywnie ograniczało zdolności przewozowe poszczególnych przewoźników. W przypadku PKP Intercity doprowadziło to do absurdalnej sytuacji, w której spółka nie dysponowała własnymi sprawnymi pojazdami do prowadzenia pociągów na liniach niezelektryfikowanych, co wymusiło wypożyczenie lokomotyw SU45 od Przewozów Regionalnych, które służyły w latach Latem 2014 roku zostały zastąpione przez wypożyczone od Kolei Czeskich zmodernizowane lokomotywy serii 754, co ciekawe, pochodzące z tego samego okresu, co wycofane z eksploatacji lokomotywy SU45. Część pociągów przewoźnika między Lublinem, Stalową Wolą i Rzeszowem jest obecnie obsługiwana należącymi do PKP Cargo lokomotywami SU46. Latem 2015 roku miejsce wypożyczanych pojazdów prawdopodobnie zajmą nowe lokomotywy spalinowe z rodziny Gama produkcji zakładów PESA Bydgoszcz S.A., zamówione przez przewoźnika w 2013 roku.3] W ciągu kilku ostatnich lat liczba spalinowych pojazdów trakcyjnych do prowadzenia pociągów pasażerskich spadła poniżej minimum zapewniającego stabilne funkcjonowanie komunikacji kolejowej. Zamówione przez PKP IC nowe lokomotywy w liczbie 10 pojazdów mogą okazać się niewystarczające dla przewidywanych do uruchomienia nowych połączeń w Bieszczady oraz między Kostrzynem i Piłą, natomiast parametry aktualnie modernizowanych lokomotyw typu 6Dl są niewystarczające dla obsługi cięższych składów z wyższymi prędkościami. W przypadku ruchu regionalnego w dużej mierze popyt jest zaspokojony przez lekkie zespoły trakcyjne, które jednak nie sprawdzają się przy obsłudze najmocniej obłożonych połączeń szczytowych, w których potencjalnie z punktu widzenia pasażera o wiele lepiej sprawdziłaby się klasyczna lokomotywa ze składem wagonów pasażerskich. W związku z tym wskazane jest poszukiwanie rozwiązań, które pozwoliłyby odmłodzić spalinowy tabor trakcyjny zdolny do prowadzenia pociągów pasażerskich przez cały rok, jednakże w cenie, na którą przewoźnicy mogliby sobie pozwolić. Stąd pojawiła się koncepcja modernizacji lokomotywy typu 301Db serii SU45, która obecnie jest jeszcze najliczniej reprezentowaną serią liniowych pojazdów z napędem spalinowym wśród przewoźników pasażerskich. Sytuacja mogłaby obecnie wyglądać zdecydowanie inaczej, gdyby w momencie podziału taboru pomiędzy spółki do PKP Intercity trafiły mocne i doskonale spełniające wymagania transportu pospiesznego lokomotywy SU46, jednakże nie do końca przemyślane decyzje spowodowały, że 1975

4 w zdecydowanej większości pracują obecnie w ruchu towarowym, który to miał być dla nich według założeń konstrukcyjnych jedynie zastosowaniem alternatywnym. 2. PRZEGLĄD PRZYKŁADOWYCH PROJEKTÓW MODERNIZACJI LOKOMOTYW SPALINOWYCH W POLSCE 2.1. Wybrane modernizacje lokomotywy typu 6D (SM42) Lokomotywa spalinowa typu 6D od lat jest podstawowym typem pojazdu do prac manewrowych zarówno ze składami pasażerskimi, jak i towarowymi, a także w pewnym stopniu stosowana jako pojazd trakcyjny dla lżejszych pociągów towarowych i osobowych na krótszych trasach. Wprowadzona do eksploatacji na PKP w połowie lat 60. jako seria SM42, obecnie jest pojazdem chętnie modernizowanym i dostosowywanym do współczesnych potrzeb przewoźników kolejowych, zarówno pasażerskich, jak i towarowych. Do najciekawszych konstrukcji powstałych poprzez przebudowę lokomotywy należą: 6Dg i pochodne 6Dg/A oraz 6Dg/B (Rys. 3a) modernizacja wykonana przez zakłady NEWAG S.A. objęła wymianę silnika spalinowego a8c22 na C27 firmy Caterpillar sprzężony z synchroniczną prądnicą główną ze zintegrowaną wzbudnicą i prądnicą pomocniczą, zabudowę układu prostownikowego do zasilania obwodu głównego prądem stałym, zastosowanie sterowania mikroprocesorowego, nowego układu hamulcowego oraz zabudowę całkowicie nowego nadwozia z ergonomiczną kabiną maszynisty; dotychczas powstało ponad 150 pojazdów, z których 121 eksploatowanych jest przez PKP Cargo; [7] 6Dk (Rys. 3b) modernizacja pojazdu wykonana została przez zakłady PESA Bydgoszcz S.A. na zamówienie PKP Cargo; lokomotywa cechuje się zastosowaniem dwóch agregatów prądotwórczych złożonych z silnika Caterpillar C15 i zespołu prądnic synchronicznych wraz z prostownikami i przetwornicami statycznymi, mikroprocesorowym sterowaniem, całkowicie nową, ergonomiczną kabiną maszynisty zabudowaną na środku długości ostoi; cechą charakterystyczną pojazdu jest możliwość pracy na jednym lub dwóch agregatach, w zależności od potrzeb. Powstało 5 egzemplarzy; [11] 6Dl (Rys. 3c) modernizacja powstała na zamówienie PKP Intercity w zakładach NEWAG S.A.; jest to pojazd wyposażony w dwa agregaty prądotwórcze złożone z silnika Caterpillar C18 i zespołu prądnic synchronicznych wraz z prostownikiem i przetwornicy statycznej, które w zależności od potrzeb mogą zasilać silniki trakcyjne lub skład wagonów napięciem 3 kv DC; ponadto zabudowano całkowicie nowe nadwozie z ergonomiczną kabiną maszynisty, sterowanie mikroprocesorowe, nowy układ hamulcowy, zastosowano superkondensator rozruchowy oraz kamery wizyjne do obserwacji przestrzeni wokół lokomotywy. Obecnie trwa przebudowa 10 pojazdów; [6] 18D (Rys. 3d) modernizacja powstała w ramach jednego zamówienia z lokomotywami 6Dl i objęła zabudowę nowego agregatu złożonego z silnika C18 i zespołu prądnic synchronicznych, zastosowanie mikroprocesorowego sterowania, nowego układu hamulcowego KNORR, superkondensatora rozruchowego. Lokomotywa otrzymała całkowicie nowe nadwozie; jej cechą charakterystyczną jest możliwość jazdy bez uruchomionego silnika spalinowego korzystając z energii zgromadzonej w akumulatorach. Docelowo powstanie 10 pojazdów. 5] 1976

5 a) b) c) d) Rys. 3. Przykładowe modernizacje lokomotywy 6D; a) lokomotywa 6Dg/B, fot. D. Luterek, b) lokomotywa 6Dk, fot. K. Głazowski, c) lokomotywa 6Dl, fot. materiały reklamowe NEWAG S.A., d) lokomotywa 18D, fot. materiały reklamowe NEWAG S.A Modernizacje lokomotywy typu FAUR LDE1300 (SP32) Lokomotywy SP32 były pojazdami przeznaczonymi do obsługi lekkiego ruchu pasażerskiego, zamówionymi przez PKP w rumuńskich zakładach FAUR w Bukareszcie w liczbie 200 egzemplarzy. Pierwsze dwa prototypy, oznaczone jako SP49 (posiadały instalację sterowania wielokrotnego), wyprodukowano w 1985 roku. Testy pojazdów wykazały szereg wad konstrukcyjnych, co wymusiło przebudowanie projektu. Produkcja seryjna z wprowadzonymi zmianami ruszyła w 1986 roku. Nowowprowadzone lokomotywy miały w krótkim czasie pozwolić na eliminację z ruchu pasażerskiego trakcji parowej, jednakże ich wysoka awaryjność i podatność na niskie temperatury skutecznie eliminowała z ruchu znaczną część ilostanu tych pojazdów, wobec czego kontrakt został ograniczony do 150 egzemplarzy. Dostawy pojazdów zakończyły się w 1991 roku. Liczne trudności w eksploatacji lokomotyw typu LDE1300 wymusiły szukanie rozwiązań, które pozwolą zwiększyć niezawodność pojazdów. W tym celu z inicjatywą wyszły Zakłady Naprawcze Taboru Kolejowego w Pile, które w drugiej połowie lat 90. w 5 pojazdach w ramach planowych napraw dokonały wymiany awaryjnych silników spalinowych na nowe, także rumuńskiej produkcji, ale wykonane na licencji MTU, typu 12V396TC12. Dodatkowo w pojazdach zastosowano mikroprocesorowy regulator LEC firmy Woodward. Pozostałe kluczowe podzespoły, w tym prądnica główna, pomocnicza, grzewcza oraz obwody elektryczne i układ hamulcowy pozostały bez zmian. [9] Wobec dobrych wyników modernizacji 5 poprzednich lokomotyw LDE1300, Polskie Koleje Państwowe w 1999 roku ogłosiły przetarg na wykonanie modernizacji o znacznie szerszym zakresie, który wygrało Konsorcjum Taborowe Loksmod, którego większościowym udziałowcem był państwowy przewoźnik (we wkładzie własnym był kapitał pod postacią 97 lokomotyw SP32 i 120 wagonów), a w skład którego wchodziły Zakład Napraw Lokomotyw Spalinowych w Pile (dawniej ZNTK, później Interlok S.A.), Zakłady Naprawcze Taboru Kolejowego w Poznaniu i Zakłady Naprawcze Taboru Kolejowego w Nowym Sączu (obecnie NEWAG S.A.), natomiast projekt wykonany został przez Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Pojazdów Szynowych w Poznaniu. Modernizacja pojazdu objęła przede wszystkim przebudowę zespołu prądotwórczego przez zabudowę nowego silnika MTU 12V396TC14 przy pozostawieniu oryginalnych prądnic, zastosowanie sterowania mikroprocesorowego z układem diagnostyki, nowego układu hamulcowego i zabudowę nowych pulpitów maszynisty. [9] Powstało zaledwie 10 egzemplarzy, z których tylko 1 (SP32-206, rys. 4a) pozostaje w eksploatacji do dziś. 1977

6 Projekt ostatniej modernizacji lokomotywy SP32 powstał na podstawie analizy technicznoekonomicznej zasadności przebudowy uwzględniającej m. in. bieżące potrzeby przewoźników. W ramach tej analizy dokonano także oceny obu poprzednich modernizacji pojazdów, co pozwoliło opracować nowy zakres wymaganych zmian. Mającej powstać nowej lokomotywie nadano oznaczenie typu 312D. Pojazdy przeznaczone do modernizacji były niezmodernizowanymi lokomotywami typu LDE1300 odkupionymi od likwidatora Konsorcjum Taborowego Loksmod przez firmę KOLMEX. Po kilkuletnim postoju najpierw pod ZNTK w Poznaniu, a następnie w Porcie Miejskim we Wrocławiu, wytypowano 18 lokomotyw, które przewieziono do Piły celem przeprowadzenia modernizacji w tamtejszym zakładzie InterLok S.A. Docelowo gotowe lokomotywy miały być przeznaczone na dzierżawę lub sprzedaż przewoźnikom kolejowym. Projekt modernizacji objął wymianę silnika spalinowego M820SR na Caterpillar 3512B przy pozostawieniu oryginalnych prądnic, zastosowanie sterowania mikroprocesorowego z układem diagnostyki, modernizację obwodów elektrycznych niskiego i wysokiego napięcia, przebudowę układu prostownikowego, zastosowanie nowego układu hamulcowego i całkowitą rekonstrukcję kabiny maszynisty z zastosowaniem nowych pulpitów. [1] Tak zaprojektowana lokomotywa miała służyć przewozom pasażerskim przez następne 20 lat. Konstrukcja w wielu aspektach zaprojektowana została na podstawie doświadczeń zebranych przy pracach konstruktorskich i eksploatacji lokomotyw 6Dg. Mimo tego, projekt modernizacji nie został zrealizowany przewiezione do Piły w 2009 roku lokomotywy w 2010 w większości zostały pocięte na złom, a do potencjalnych dalszych prac pozostawiono 3 egzemplarze o numerach 025, 071 i 120, lecz i one przebudowy się nie doczekały. Rozpoczęte prace na jednej z lokomotyw, wcześniejszej SP32-071, zostały przerwane i niedokończony pojazd oczekiwał na swoje dalsze losy na zewnątrz hali zakładów INTERLOK S.A. Ostatecznie projekt został zarzucony i także te 3 lokomotywy zostały pocięte na złom na przełomie 2011 i 2012 roku. Wizualizację niedoszłej lokomotywy przedstawia rysunek 4b. a) b) Rys. 4. Modernizacje lokomotywy LDE1300; a) lokomotywa SP32-206, fot. M. Jüngst, b) wizualizacja lokomotywy 312D [1] 2.3. Lokomotywa typu 301Dd Pierwsze wzmianki o planowanych modernizacjach lokomotyw spalinowych eksploatowanych przez PKP Cargo pojawiły się w 2007 roku. 12] Wówczas ogłoszono plany modernizacji lokomotyw SU45 i ST44. Wiek lokomotyw typu 301Db w tym okresie przekraczał już 30 lat, aczkolwiek wiele z tych pojazdów było wówczas krótko po drugich naprawach głównych wykonywanych w Zakładach Naprawczych Taboru Kolejowego w Poznaniu, w związku z czym były w relatywnie dobrym stanie technicznym, co w pewnym stopniu ograniczało nakład kosztów na przebudowę. Projekt modernizacji opracował poznański Instytut Pojazdów Szynowych Tabor na zlecenie zakładów PESA Bydgoszcz S.A., które wygrały przetarg na modernizację pojazdów. Umowa została podpisana w połowie 2008 roku. Według pierwotnych założeń, modernizację miało w pierwszej kolejności przejść około 20 lokomotyw z opcją późniejszego rozszerzenia. Modernizacja pojazdu objęła wymianę oryginalnego silnika spalinowego 2112SSF na MTU 12V4000 R43, który został sprzężony z oryginalną prądnicą główną prądu stałego, demontaż aparatury do ogrzewania składu pociągu i montaż w jej miejscu synchronicznej prądnicy pomocniczej 1978

7 wraz z przetwornicą statyczną do zasilania poszczególnych obwodów, modyfikację układów pneumatycznych poprzez zastosowanie sprężarki śrubowej o napędzie elektrycznym i zabudowę tablicy pneumatycznej produkcji IPS Tabor, instalację sterowania mikroprocesorowego wraz z systemem diagnostycznym umożliwiającym wymianę informacji między lokomotywami pracującymi w trakcji wielokrotnej, przebudowę kabin maszynisty, a także zastosowanie smarowania obrzeży kół. [10] W sumie modernizacji poddano 19 lokomotyw w latach Pojazdy odznaczają się wysoką niezawodnością i dobrymi parametrami trakcyjnymi są lubiane przez pracujących na nich maszynistów. Wygląd lokomotywy po modernizacji ukazano na rysunku 5a Lokomotywa typu 303Da Projekt modernizacji lokomotywy typu 303D serii SU46 powstał jako następny po typie 301Dd jako przebudowa nieco bardziej złożona i zaawansowana, aczkolwiek gotowy pojazd przeznaczony miał być do pracy tego samego rodzaju w PKP Cargo. Projekt powstał w ramach współpracy IPS Tabor oraz zakładów PESA Bydgoszcz z założeniem zmiany przeznaczenia lokomotywy z uniwersalnej na towarową oraz przystosowania jej do wymagań Technicznej Specyfikacji Interoperacyjności. [8] a) b) Rys. 5. Modernizacje lokomotyw liniowych produkcji HCP: a) lokomotywa 301Dd, fot. M. Malec, b) lokomotywa 303Da, fot. P. Winnicki Pojazdy typu 303D wyprodukowano w liczbie 54 egzemplarzy w Zakładach Metalowych im. H. Cegielskiego (HCP) w Poznaniu w latach i były pierwszymi pojazdami spalinowymi na sieci PKP wyposażonymi w aparaturę grzewczą o napięciu 3 kv do ogrzewania składów pociągów. Głównym celem przebudowy była poprawa parametrów technicznych i eksploatacyjnych pojazdu. Zakres modernizacji objął zastosowanie całkowicie nowego agregatu prądotwórczego, złożonego z silnika MTU typu 12V4000 R43L o mocy 1800 kw oraz zespołu prądnic synchronicznych firmy Lechmotoren: głównej o mocy 1500 kw i pomocniczej o mocy 100 kw, a także przebudowę obwodów elektrycznych wraz z usunięciem instalacji ogrzewania składu pociągu, wprowadzenie sterowania mikroprocesorowego z systemem diagnostyki pokładowej, modyfikację układu pneumatycznego i układu hamulcowego poprzez zastosowanie tablicy pneumatycznej produkcji IPS Tabor, zespołu manipulatorów pulpitowych, sprężynowego hamulca postojowego i sprężarki śrubowej z napędem elektrycznym, przebudowę konstrukcji wózka tak, by możliwy stał się przesuw środkowej osi, zastosowanie dodatkowej podpory metalowo-gumowej na poprzecznicach wózków i smarownic obrzeży kół, a także całkowitą modernizację kabin maszynisty razem z zabudową polskich i niemieckich systemów bezpieczeństwa. [8] W projekcie uwzględniono możliwość dostosowania lokomotywy do ruchu pasażerskiego, przewidując miejsce na aparaturę ogrzewczą. Powstał tylko jeden egzemplarz, eksploatowany od 2012 roku w Węglińcu. Modernizacji następnych pojazdów póki co nie podjęto, nieznane są też dalsze losy projektu. Wygląd lokomotywy przedstawia rysunek 5b. 1979

8 3. PROPOZYCJA MODERNIZACJI LOKOMOTYWY 301Db DLA POTRZEB RUCHU PASAŻERSKIEGO 3.1. Stan obecny serii SU45 Lokomotywy SU45 są obecnie podzielone pomiędzy trzech największych przewoźników kolejowych w kraju: Przewozy Regionalne Sp. z o. o., PKP Cargo S.A. i PKP Intercity S.A. Ponadto dwa egzemplarze zostały zakupione przez firmę Unikol Railway Workshop s.c. z Kostrzyna nad Odrą. Przewoźnik Przewozy Regionalne dysponuje obecnie 14 lokomotywami serii SU45, z których 4 pozostają w czynnej służbie w Oddziale Wielkopolskim z siedzibą w Poznaniu, 1 natomiast w stanie sprawności została odstawiona do zapasu długotrwałego w Chojnicach (Oddział Pomorski z siedzibą w Gdyni). Pozostałe 9 lokomotyw formalnie oczekuje napraw rewizyjnych lub głównych, lecz w praktyce ich dalsze losy są jeszcze nieznane. PKP Cargo dysponuje 15 lokomotywami z serii, z których obecnie wszystkie są już wycofane z eksploatacji. 10 z nich oczekuje na decyzje kasacyjne, pozostałe formalnie oczekują napraw głównych. PKP Intercity S.A. od stycznia 2013 roku nie eksploatuje już własnych lokomotyw serii SU45. Ostatnie pojazdy tego przewoźnika stacjonowały w Białymstoku i prowadziły pociągi pospieszne do Suwałk oraz między Ełkiem i Korszami. Przewoźnik posiada obecnie 9 lokomotyw SU45, które oczekują na sprzedaż jako środki ruchome. Spółka Unikol Railway Workshop w 2011 roku dokonała zakupu dwóch odstawionych lokomotyw serii SU45 od PKP Intercity S.A. w celu przywrócenia ich do ruchu pod dzierżawę dla przewoźników kolejowych. Jak dotychczas, naprawę rewizyjną przeszła tylko jedna z nich, oznaczona jako 301Db-141, służąca obecnie dla spółki WAM Kamieniec Ząbkowicki Sp. z o. o Uzasadnienie konieczności modernizacji Lokomotywy typu 301Db, jako pojazdy pochodzące z lat , obecnie w większości osiągnęły już 40 lat służby na polskich torach. Przez ten czas dowiodły swojej niezawodności i uniwersalności, jednocześnie nie przechodząc przy tym większych zmian w swojej konstrukcji. Dopiero w ostatnich latach, wskutek braku części zamiennych przede wszystkim do silników spalinowych oraz wycofania się zakładów naprawczych z wykonywania napraw rewizyjnych i głównych, lokomotywy zostały skazane na wycofanie z eksploatacji, jednak bez zapewnienia jakiegokolwiek substytutu o podobnych możliwościach trakcyjnych w ich miejsce. PKP Intercity z szukaniem rozwiązania zwlekało praktycznie do ostatniej chwili i w miarę wycofywania kolejnych lokomotyw, spółka ograniczała siatkę połączeń na liniach niezelektryfikowanych tylko do najważniejszych połączeń. Pomimo tego doprowadzono do sytuacji, w której przewoźnik musiał posiłkować się lokomotywami wypożyczonymi, ponosząc dodatkowe koszty. Dopiero w lutym 2014 roku przewoźnik podpisał umowę z zakładami PESA na dostawę 10 liniowych lokomotyw spalinowych o łącznej wartości kontraktu 131 mln zł, jednakże pierwsze lokomotywy do eksploatacji trafią dopiero latem 2015 roku i do tego czasu firma jest zmuszona do dzierżawienia pojazdów od innych przewoźników. [3] Ponadto 10 pojazdów trakcyjnych na skalę całego kraju może być niewystarczające, a na pewno nie umożliwi uruchomienia nowych połączeń względem tych ujętych w rozkładzie 2014/2015; co więcej, planowane jest mimo wszystko ponowne ograniczenie siatki połączeń w dofinansowaniu unijnym na nowe pojazdy odcinek Białystok- Suwałki nie został w ogóle ujęty (likwidacja TLK Hańcza do Suwałk), a dodatkowo nieznana jest jeszcze przyszła niezawodność nowych lokomotyw. Przewoźnik powinien z tego względu posiadać więcej lokomotyw zdolnych do prowadzenia pociągów pasażerskich o każdej porze roku. W przypadku Przewozów Regionalnych ostatnie czynne lokomotywy SU45 są jedynymi pojazdami zdolnymi do pracy z cięższymi składami pasażerskimi. Szybko malejący ilostan tych lokomotyw, przy jednoczesnej, jak wynika z nieoficjalnych rozmów, rezygnacji przewoźnika z utrzymywania lokomotyw serii SP oraz obostrzeniach ze strony Urzędu Transportu Kolejowego wobec wykorzystywania lokomotyw jednokabinowych w ruchu pasażerskim, przewoźnik 1980

9 może być zmuszony w niedalekiej przyszłości dokonać przebudowy przynajmniej kilku pojazdów typu 301Db dla zachowania swoich możliwości obsługi pociągów na liniach niezelektryfikowanych. Najbliższe lata są ostatnimi, by podjąć się modernizacji tych pojazdów, by w późniejszym czasie uniknąć ponoszenia wyższych kosztów związanych z zakupem lokomotyw całkowicie nowych. Należy tutaj zaznaczyć, że większość przewoźników europejskich dla celów prowadzenia pociągów pasażerskich zamiast kupowania pojazdów nowych, postanowiło zmodernizować lokomotywy w wieku podobnym do polskich SU45 przykładowo, w Czechach modernizacji poddano lokomotywy serii 753 z lat , w Niemczech lokomotywy serii 218/225 z lat [4] Wskazanie kluczowych układów pojazdu wymagających modernizacji Lokomotywa w czasach produkcji była pojazdem relatywnie nowoczesnym, nie ustępującym pod względem osiągów czy rozwiązań konstrukcyjnych konstrukcjom zagranicznym, także zachodnim. Obecnie jednak wiele rozwiązań jest już przestarzałych, a zużycie pojazdów skutkuje wysoką zawodnością. Lokomotywa posiada kilka cech, które do dziś, mimo upływu lat, spełniają wymagania stawiane pojazdom przeznaczonym do ruchu pasażerskiego, a należą do nich: niskie naciski zestawów kołowych na tor, relatywnie nowoczesna konstrukcja wózka z tłumikami hydraulicznymi wężykowania oraz cięgłowym układem przeniesienia siły pociągowej, zabudowana stosunkowo nowoczesna aparatura grzewcza zasilana z prądnicy prądu przemiennego, parametry trakcyjne odpowiednie dla potrzeb ruchu pasażerskiego. Do słabych stron lokomotyw serii SU45 należą: zużyte i awaryjne silniki spalinowe, stosunkowo sztywne poprzecznie usprężynowanie II stopnia, oparte na sprężynach gumowometalowych, znaczny spadek mocy na cele trakcyjne przy załączonym ogrzewaniu składu pociągu, niski komfort pracy na stanowisku maszynisty: niewystarczające wygłuszenie kabiny, brak klimatyzacji, archaiczny sposób sterowania. Według powyższych wyszczególnionych cech, w lokomotywie wykorzystane zostałyby w niemal niezmienionej formie pudło, ostoja, wózki z silnikami trakcyjnymi oraz układ ogrzewania składu pociągu. Całkowitej przebudowie powinny zostać poddane układy pneumatyczne, układ napędowy oraz obwody sterowania i pomocnicze, zgodnie z najnowszymi trendami modernizacji spalinowych pojazdów trakcyjnych. Zmianie nie uległoby przeznaczenie pojazdu dalej będzie lokomotywą o uniwersalnej charakterystyce trakcyjnej, zdolnej do rozpędzenia się do prędkości 120 km/h Opis proponowanych rozwiązań Koncepcja modernizacji powstała bazując po części na rozwiązaniach z dotychczas przeprowadzonych modernizacji, dostosowując je przy tym do nieco odmiennego profilu pracy mającej powstać lokomotywy. Jako następna wersja rozwojowa pojazdu typu 301D, roboczo oznaczona została jako 301De. Modernizacja pojazdu powinna objąć: [4] całkowitą przebudowę agregatu prądotwórczego: zastąpienie silnika spalinowego 2112SSF jednostką MTU 12V 4000 R84 spełniającą normę EU Stage IIIB oraz zabudowę w miejscu dotychczasowej prądnicy głównej DOLMEL GP846B1/B2 wraz ze wzbudnicą i prądnicą pomocniczą zespołu prądnic synchronicznych firmy LECHMOTOREN: głównej o mocy 1500 kw wraz z zespołem prostownikowym do zasilania oryginalnych silników trakcyjnych LSa/LSd/LSf-430 z trójstopniowym bocznikowaniem uzwojenia wzbudzenia oraz pomocniczej o mocy 100 kw wraz z przetwornicą statyczną do zasilania obwodów pomocniczych pojazdu; pozostawienie instalacji do zasilania składu wagonów napięciem 3 kv, złożonego z prądnicy synchronicznej DOLMEL LCPb-400 i układu prostownikowego; zabudowę nowej baterii akumulatorów; 1981

10 przebudowę układów pneumatycznych: zabudowa sprężarki śrubowej Atlas Copco GAR30A300 o napędzie elektrycznym trójfazowym, zespołu przygotowania powietrza, tablicy pneumatycznej IPS Tabor, a także nowego układu hamulcowego w systemie SAB-WABCO ze sprężynowym hamulcem postojowym; przebudowę wózka wzorem rozwiązania z lokomotywy 303Da: zabudowę dodatkowej podpory metalowo-gumowej na poprzecznicy wózka, co ograniczy sztywność pojazdu i jego skłonność do wykolejania, a także umożliwienie przesuwu środkowej osi wózka oraz zabudowę smarownic obrzeży kół; zastosowanie sterowania mikroprocesorowego wraz z układem diagnostyki firmy Lokel-Intelo (wzorem lokomotywy 301Dd), odpowiadającego za pracę wszystkich układów pojazdu, a także zabezpieczającego silniki trakcyjne przed podaniem na nie zbyt dużego prądu (planowany do zastosowania silnik ma moc wyższą, niż moc maksymalna na cele trakcyjne) rozwiązanie to eliminuje zjawisko spadku możliwości trakcyjnych pojazdu przy załączonym ogrzewaniu składu pociągu, co było jedną z głównych wad lokomotywy 301Db przystosowanej do zasilania energią elektryczną wagonów pasażerskich; ponadto lokomotywa powinna zostać wyposażona w sprzęg sterowania wielokrotnego z możliwością wymiany informacji między współpracującymi pojazdami zgodnie z wymaganiami karty UIC 558 lokomotywa powinna mieć możliwość pracy w pociągach typu push-pull; przebudowę kabin maszynisty: zabudowę nowych pulpitów wzorowanych na tych z lokomotywy 301Dd; ekrany ciekłokrystaliczne powinny zapewniać maszyniście dostęp do systemu diagnostycznego, jak i widoku z kamer wizyjnych na zewnątrz pojazdu; ponadto zastosowanie klimatyzacji oraz ogrzewania wodnego, nowej izolacji akustycznej, a także aparatury odpowiadającej za bezpieczeństwo: generatorów SHP i czuwaka aktywnego oraz urządzeń radiołączności VHF i GSM-R; zastosowanie zewnętrznego oświetlenia halogenowego. Rys. 6. Ogólny schemat rozmieszczenia urządzeń i podzespołów w lokomotywie typu 301De; 1 silnik spalinowy MTU 12V 4000 R84, 2 zespół prądnic synchronicznych LECHMOTOREN, 3 prądnica grzewcza DOLMEL LCPb-400 z układem prostownikowym, 4, 5 wentylatory silników trakcyjnych, 6 agregat sprężarkowy, 7 tablica pneumatyczna IPS Tabor, 8 sprzęg 3 kv ogrzewania składu pociągu, 9, 10 gniazda sterowania wielokrotnego, 11 szafa elektryczna sterowania oraz niskiego napięcia, 12 szafa elektryczna wysokiego napięcia, 13, 14 klimatyzatory kabin maszynisty, 15 zespół chłodnic, 16 wentylator zespołu chłodzącego, 17 główny zbiornik powietrza [4] Niezmodernizowane układy lokomotywy w ramach modernizacji powinny zostać poddane naprawie głównej. Proponowane rozwiązania umożliwiłyby pracę lokomotyw przez dalsze lat. Rozmieszczenie urządzeń w proponowanej lokomotywie zamieszczono na rysunku 6. Parametry proponowanej lokomotywy zamieszczono w tabeli

11 Tab. 1. Parametry lokomotywy 301De Typ fabryczny Szerokość toru Układ osi Masa służbowa Nacisk zestawu na tor Typ silnika spalinowego Układ i liczba cylindrów; pojemność skokowa Moc silnika spalinowego Jednostkowe zużycie paliwa Długość ze zderzakami Największa szerokość Największa wysokość od szyny Rozstaw osi skrętnych wózka Rozstaw osi zestawów wózka Rozstaw osi skrajnych zestawów Najmniejszy promień łuku Przekładnia Siła pociągowa przy rozruchu Największa prędkość jazdy Hamulec Ogrzewanie składu pociągu 301De 1435 mm Co Co ~100 t ~165 kn MTU 12V 4000 R84 V12; 57,2 l 1800 kw (2450 KM) 202 g/kwh mm 2904 mm 4220 mm mm 1800 i 2100 mm mm 100 m elektryczna AC/DC 330 kn 120 km/h SAB-WABCO Tak, 3 kv WNIOSKI Sytuacja taboru trakcyjnego do prowadzenia pociągów pasażerskich na liniach niezelektryfikowanych od kilku lat ulega systematycznemu pogarszaniu. W ciągu zaledwie 7-8 lat liczba czynnych lokomotyw spalinowych z aparaturą ogrzewczą zmniejszyła się o przeszło 100 pojazdów. Z jednej strony proces taki jest oczywisty wobec wprowadzania lekkich spalinowych zespołów trakcyjnych, jednak wydaje się, że wymknął się on spod kontroli, ponieważ doprowadzono do sytuacji, w której zabrakło lokomotyw także do prowadzenia pociągów w relacjach, na których standardowy autobus szynowy jest zbyt mały oraz do pociągów dalekobieżnych. Opracowana koncepcja modernizacji obrazuje kierunek, w jakim powinny zostać przebudowane pozostałe na stanie lokomotywy typu 301Db w celu zapewnienia sobie przez przewoźników pewnych i mocnych lokomotyw o uniwersalnej charakterystyce, zdolnych do pracy przez następne lat. Jeśli tego nie zrobią, a cała seria SU45 zostanie fizycznie zlikwidowana, w przyszłości mogą narazić się na kosztowne zakupy całkowicie nowego taboru. Szacunkowy koszt przebudowy lokomotywy wg założeń zawartych w niniejszej koncepcji powinien zawrzeć się w zakresie 4-5 milionów złotych. W porównaniu koszty zakupu lokomotyw całkowicie nowych o podobnych parametrach trakcyjnych są niemniejsze niż mln zł i nawet uwzględniając potencjalnie niższe koszty eksploatacji, w praktyce okazuje się, że koszty życia obu pojazdów w ciągu zakładanego okresu eksploatacji będą do siebie bardzo podobne. Streszczenie Niniejszy artykuł jest poświęcony problematyce modernizacji lokomotyw spalinowych. W pierwszej kolejności omawia aktualnie panujące realia w uruchamianiu pociągów pasażerskich na liniach niezelektryfikowanych oraz skutkach działań restrukturyzacyjnych przedsiębiorstwa PKP prowadzonych w minionych latach. W dalszej części pokrótce opisano wybrane projekty modernizacji lokomotyw spalinowych, jakie przeprowadzono w kraju. W końcowej części przedstawiono propozycję rozwiązań, dzięki którym lokomotywa typu 301Db mogłaby zostać dostosowana do współczesnych wymagań stawianych spalinowym pojazdom trakcyjnym do ruchu pasażerskiego. Słowa kluczowe: lokomotywa spalinowa, modernizacja, ruch pasażerski, linie kolejowe niezelektryfikowane 1983

12 Concept of modernization of 301Db type locomotive for passenger traffic Abstract This article is devoted to issues of modernization of diesel locomotives. First it presents current realities in passenger traffic on non-electrified railways and consequences of restructuring of Polish National Railways (PKP) in the past years. The next part shortly describes selected projects of modernization of diesel engines, which were introduced in Poland. In the last part the paper presents the proposal of solutions, which would adapt the 301Db type locomotive to modern requirements for diesel vehicles dedicated for passenger traffic. Keywords: diesel locomotive, modernization, passenger traffic, non-electrified railways BIBLIOGRAFIA 1. Babel M., Górowski M.: Konstrukcja zmodernizowanej spalinowej lokomotywy pasażerskiej serii SP32 (312D). Pojazdy Szynowe 1/2012, Instytut Pojazdów Szynowych, Poznań Ćwikła M., Terczyński P.: Lokomotywy spalinowe produkcji HCP serii: SP45, SU46, SP47. Kolpress, Poznań Gamy dla Intercity, [dostęp: ] 4. Jüngst M.: Koncepcja modernizacji lokomotywy typu 301Db dla potrzeb ruchu pasażerskiego w oparciu o aktualne trendy w przebudowach spalinowych pojazdów trakcyjnych. Praca dyplomowa inżynierska nr TR-I/S-15/2015, materiały niepublikowane Politechniki Poznańskiej, Poznań Lokomotywa 18D, Transport Szynowy Niezależna strona informacyjna, [dostęp: ] 6. Lokomotywa 6Dl, Transport Szynowy Niezależna strona informacyjna, [dostęp: ] 7. Lokomotywy 6Dg, 6Dg/A i 6Dg/B, Transport Szynowy Niezależna strona informacyjna, [dostęp: ] 8. Marciniak Z., Michalak P.: Nowe oraz zmodernizowane układy i zespoły w modernizowanej lokomotywie spalinowej typu 303D serii SU46. Pojazdy Szynowe 1/2012, Instytut Pojazdów Szynowych, Poznań Marciniak Z.: Dotychczasowe projekty modernizacji lokomotyw spalinowych w Polsce. Technika Transportu Szynowego 9/2005, EMI-PRESS, Łódź Marciniak Z.: Nowe rozwiązania i układy w zmodernizowanej lokomotywie spalinowej typu 301Dd serii ST45 do ruchu towarowego. Materiały Konferencyjne XIX Konferencji Pojazdy Szynowe, Targanice k/andrychowa Terczyński P.: Dwusilnikowa lokomotywa SM42 typu 6Dk. Świat Kolei 2/2012, EMI-PRESS, Łódź Terczyński P.: PKP Cargo odnawia park lokomotyw. Świat Kolei 12/2007, EMI-PRESS, Łódź