Infrastruktura i tabor w systemie miejskiego transportu TransLohr

Transkrypt

1 KRAŚKIEWICZ Cezary 1 Infrastruktura i tabor w systemie miejskiego transportu TransLohr WSTĘP W ostatnich latach obserwowany jest bardzo dynamiczny rozwój sieci tramwajowej w wielu miastach. Towarzyszą temu istotne zamiany zarówno w zakresie infrastruktury, jak i taboru. Jednym z przykładów innowacyjnych wdrożeń w dziedzinie miejskiego transportu jest francuski system TransLohr. Jest on hybrydą rozwiązań tramwajowych i autobusowych, dlatego często jest również nazywany TRAMOBUS-em. Pierwsza trasa systemu TransLohr została oddana do użytku stosunkowo niedawno pod koniec 2006 r. w mieście Clermont-Ferrand we Francji. Więcej informacji na temat tej trasy można znaleźć w pracy [4]. Od tego czasu system ten przeżywa szybki rozwój i obecnie istnieje we Włoszech (Padwa i Wenecja), Chinach (Tiencin i Szanghaj) oraz Paryżu trasa T5 Saint- Denis Sarcelles. Aktualnie w budowie jest druga trasa w Paryżu (T6 Châtillon-Viroflay) oraz trasa w kolumbijskim mieście Medellin. 1. CHARAKTERYSTYKA SYSTEMU TRANSLOHR System TransLohr jest połączeniem rozwiązań znanych z transportu tramwajowego i autobusowego w zakresie infrastruktury i taboru. Podobnie jak w przypadku dróg szynowych pojazd TransLohr jest prowadzony przez drogę. Trajektorie toru jazdy są określone poprzez usytuowanie szyny centralnej, która prowadzi ogumione wózki pojazdu pokazane na rysunku 1. Natomiast przekazywanie obciążeń pionowych i poziomych z taboru na nawierzchnię odbywa się za pomocą ogumionych kół, zbliżając to rozwiązanie do autobusów. Rys. 1. Zasada prowadzenia pojedynczego ogumionego wózka w systemie TransLohr [2] 1 Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Dróg i Mostów; Warszawa, Al. Armii Ludowej 16. c.kraskiewicz@il.pw.edu.pl 3256

2 Szyna centralna posiada unikalny przekrój i jest mocowana w sposób ciągły i sprężysty za pomocą otuliny z żywicy. Rolki prowadzące są zamocowane na dwóch osiach usytuowanych pod kątem 45o do płaszczyzny stopki szyny centralnej prowadzącej i do powierzchni jezdni. Para rolek dociska z siłą 750 N każdą ze stron główki szyny centralnej. Podstawową funkcją rolek prowadzących jest przekazanie kierunku jazdy z szyny centralnej na ogumione wózki. Dodatkowo powierzchnie rolek prowadzących są pokryte opaskami elastomerowymi. Wprowadzenie tych rozwiązań ma na celu ograniczenie wibracji i hałasu oraz zmniejszenie zużywania się szyny centralnej i rolek prowadzących w wyniku kontaktu na styku stal-stal. Uproszczony przekrój szyny centralnej wraz z widokiem urządzenia prowadzącego w kształcie litery V pokazano na rysunku 2. Rys. 2. Uproszczony przekrój szyny centralnej wraz z widokiem urządzenia prowadzącego w kształcie litery V systemu TransLohr [2] Szyna centralna jest również istotnym elementem systemu trakcyjnego, wykorzystywanym do przewodzenia prądu powrotnego. W celu zapewnienia właściwego styku elektrycznego dla prądu powrotnego zamontowano szczęki kontaktowe, które są dociskane do płaszczyzny główki szyny. Ponadto system prowadzenia jest chroniony przez urządzenia przymocowane do obydwu końców pojazdu. Zabezpieczają one przed dostaniem się do systemu prowadzenia dużych elementów, jak np. kamienie, ale też drobnych i płaskich, które mogłyby znaleźć się w szczelinie przy szynie centralnej. Urządzenia zabezpieczające systemu prowadzenia wózka taboru TransLohr pokazano na rysunku 3. Rys. 3. Urządzenia zabezpieczające systemu prowadzenia wózka taboru TransLohr [2] 3257

3 Podstawowe cechy systemu TransLohr związane z prowadzeniem pojazdu i przekazywaniem obciążeń przekładają się bezpośrednio na zalety, ale też i wady tego systemu, które stanowią połączenie wad i zalet transportu tramwajowego i autobusowego. 2. INFRASTRUKTURA SYSTEMU TRANSLOHR System ten zgodnie z deklaracjami producenta - firmy TransLohr [2] - w zakresie infrastruktury posiada wiele zalet, względem tradycyjnych tramwajów oraz autobusów, które zostały scharakteryzowane w poniższych podrozdziałach Pochylenie podłużne Tabor TransLohr może poruszać się na pochyleniach podłużnych do 13 %, co pokazano na rysunku 4. Jest to znacząca wartość w porównaniu do klasycznych tramwajów, które zwykle pokonują maksymalnie do ok. 5 %. Tak duża wartość dopuszczalnego pochylenia wynika z zastąpienia tradycyjnych wózków na kołach stalowych, wózkami na kołach ogumionych, które zapewniają bardzo dobre parametry hamowania i przyśpieszania. Dzięki takiemu rozwiązaniu droga hamowania ulega znacznemu skróceniu. Stanowi to istotne ułatwienie dla projektanta nowych tras w miastach, w których występują znaczne różnice wysokości. Rys. 4. Dopuszczalne pochylenia podłużne systemu TransLohr [2] 2.2. Minimalny promień skrętu i zajętość terenu Minimalna wartość promienia skrętu taboru TransLohr została pokazana na rysunku 5 i wynosi zaledwie 10,5 m. Wartość ta jest niezależna od modelu taboru (STE 3 - STE 6) i pozwala na stosowanie tego systemu w miastach o istniejącej gęstej zabudowie. Tradycyjny tramwaj wymaga promienia skrętu o minimalnej wartości ok. 20 m, zaś w polskich przepisach [6] minimalna wartość promienia łuku poziomego na skrzyżowaniach ulic i w węzłach rozjazdowych wynosi 25 m. Szerokość pasa terenu potrzebna do zaprojektowania dwutorowej trasy systemu TransLohr na odcinku prostym wynosi zaledwie 5,18 m, podczas gdy dla wydzielonych pasów autobusowych lub torowiska tramwajowo-autobusowego szerokość ta wynosi ok. 7 m. Różnica o wartości prawie dwóch metrów, pokazana na rysunku 6, może w niektórych przypadkach mieć decydujące znaczenie dla trasowania przyszłej trasy i wyboru systemu transportu. Porównanie pasa terenu potrzebnego na łuku lub pętli dla taboru jednokierunkowego TransLohr i klasycznego autobusu przegubowego pokazano na rysunku 6, gdzie widać zdecydowanie większą omiataną powierzchnię przez autobus. Różnice w zakresie minimalnych wartości promienia skrętu, wymiarów skrajni budowli i pasa terenu potrzebnego pod budowę nowej trasy wskazują także na przewagę systemu TransLohr nad systemami transportu tramwajowego i autobusowego dzięki minimalizacji kosztów wykupu gruntów pod budowę nowej trasy, pętli lub zajezdni. 3258

4 Rys. 5. Minimalny promień skrętu dla modeli taboru (STE 3 STE 6) systemu TransLohr [2] Rys. 6. Porównanie zajętości pasa terenu na odcinku prostym i łuku lub pętli dla systemu TransLohr (jednokierunkowego) i klasycznego autobusu przegubowego [2] Ze względu na minimalną wartość promienia łuku poziomego wynoszącą 10,5 m rozjazdy i skrzyżowania torów są znacznie tańsze i krótsze niż ma to miejsce w przypadku klasycznego tramwaju. Przykład zwrotnicy rozjazdu służącego do połączenia torów równoległych (szyn centralnych) systemu TransLohr pokazano na rysunku 7. Natomiast skrzyżowanie torów (szyn centralnych) pokazano na rysunku

5 Rys. 7. Zwrotnica rozjazdu służącego do połączenia torów równoległych (szyn centralnych) systemu TransLohr [5] Rys. 8. Skrzyżowanie torów (szyn centralnych) systemu TransLohr [5] 2.3. Konstrukcja jezdni Naciski od osi klasycznych tramwajów są przekazywane przez stalowe koła na szyny na małej powierzchni kontaktu. Natomiast naciski od pojazdu TransLohr są przekazywane na nawierzchnię jezdni za pomocą ogumionych kół na znacznie większej powierzchni kontaktu i wynoszą maksymalnie 90 kn/oś. Ze względu na to grubość nawierzchni jezdni można zoptymalizować i zmniejszyć do 0,30 m. Jest to znacząca różnica względem klasycznych torowisk tramwajowych, których grubość wynosi 0,70-1,00 m. Tak znaczące zmniejszenie grubości konstrukcji jezdni ogranicza znacznie liczbę kolizji z instalacjami podziemnymi. Powoduje to znaczne obniżenie kosztów inwestycyjnych, poprzez zmniejszenie liczby koniecznych przekładek instalacji podziemnych. Skraca także czas i zakres robót zarówno projektowych jak i wykonawczych. Ogranicza również opóźnienia w harmonogramie robót w związku z odkryciem w trakcie budowy niezinwentaryzowanych instalacji podziemnych. Na rysunku 9 pokazano podstawowe rozwiązanie konstrukcji jezdni, gdzie podbudowę i nawierzchnię stanowi płyta betonowa o grubości 0,24-0,30 m z wyprofilowanym korytkiem na prowadzącą szynę centralną. W celu poprawy efektów wizualnych i dostosowania do otoczenia trasy istnieje możliwość wykonania części nawierzchni z kostki brukowej lub granitu, co pokazano na rysunku 10. Można również zwiększyć czynną biologicznie powierzchnię miasta jednocześnie ograniczając hałas komunikacyjny dzięki zastosowaniu częściowej nawierzchni trawiastej pokazanej na rysunku

6 Rys. 9. Podstawowy wariant konstrukcji jezdni systemu TransLohr [2] Rys. 10. Wariant konstrukcji jezdni systemu TransLohr z częściową nawierzchnią z kostki brukowej lub granitu [2] Rys. 11. Wariant konstrukcji jezdni systemu TransLohr z częściową nawierzchnią trawiastą [2] 3. TABOR SYSTEMU TRANSLOHR Tabor systemu TransLohr posiada budowę modułową (od trzech modułów w wersji STE-3 do sześciu w wersji STE-6) pokazaną na rysunku 12. Pojazdy posiadają długość od 25 do 46 m w zależności od modelu. Istnieje także możliwość łączenia ze sobą dwóch składów np. w godzinach szczytów komunikacyjnych. Pomiędzy poszczególnymi modułami znajdują się łączniki przeguby, gdzie znajdują się wózki, z których każdy jest niezależnie prowadzony wzdłuż szyny centralnej zapewniając odpowiednią trajektorię ruchu. 3261

7 Rys. 12. Warianty taboru systemu TransLohr [2] Wszystkie składy systemu TransLohr są niskopodłogowe i dostosowane do potrzeb osób o ograniczonych możliwościach poruszania się, co pokazano na rysunku 13. Wysokość krawędzi peronu względem płaszczyzny jezdni powinna wynosić 0,23 m, podczas gdy wysokość poziomu podłogi składu wynosi 0,25 m. Rys. 13. Wysokościowe ukształtowanie krawędzi peronu względem poziomu podłogi taboru systemu TransLohr [2] Pojazdy te mogą być jedno- lub dwukierunkowe. Podstawowym rozwiązaniem jest pojazd dwukierunkowy z dwoma kabinami motorniczego na obu końcach składu. Zmniejsza ono koszty budowy infrastruktury i wykupu działek, gdyż zamiast budowy pętli do zawracania, można wykonać połączenie torów równoległych na końcu trasy za pomocą rozjazdu, służące do zmiany kierunku jazdy składu. W przypadku pojazdów jednokierunkowych konieczna jest budowa pętli, ale o znacznie ograniczonych wymiarach (średnica 21 m) względem klasycznych pętli tramwajowych, gdyż minimalna wartość promienia łuku poziomego wynosi 10,5 m. Tabor jednokierunkowy posiada zwiększoną przestrzeń dla pasażerów w porównaniu do dwukierunkowego. Wszystkie pojazdy posiadają ponadto ergonomiczną kabinę oraz panoramiczną szybę czołową zapewniającą komfort pracy motorniczego i poprawiającą widoczność, a więc i bezpieczeństwo ruchu. Widok z kabiny motorniczego pokazano na rysunku 14. Wnętrze pojazdu jest bardzo przestronne dzięki dużym i nisko osadzonym oknom, które zajmują ok. 70 % powierzchni ścian. Z jednego do drugiego krańca składu można się przemieścić dzięki szerokiemu korytarzowi. Widok wnętrza składu pokazano na rysunku

8 Rys. 14. Widok z kabiny motorniczego taboru systemu TransLohr [2] Rys. 15. Wnętrze taboru systemu TransLohr [2] Pojazd TransLohr w mieście Clermont-Ferrand jest zasilany prądem stałym o napięciu 750 V z napowietrznej sieci. Pojazdy te mogą być również zasilane w sposób inny niż rozwiązanie dla klasycznego tramwaju. We Włoszech w Padwie na odcinku trasy o długości ok. 500 m na zabytkowym Placu Prato Della Valle skład jest zasilany z akumulatora zamiast z napowietrznej sieci, co pokazano na rysunku 16. Rys. 16. Tabor TransLohr na odcinku zasilanym z akumulatora na Placu Prato Della Valle w Padwie [2] 3263

9 4. WADY SYSTEMU TRANSLOHR W Polsce głośno zrobiło się o tym systemie, gdy w Olsztynie rozważano powrót do tramwajów, które istniały tam od 1907 r. i zostały zlikwidowane w 1965 r. Jedna z koncepcji zakładała wprowadzenie systemu TransLohr zamiast klasycznych tramwajów. Pomysł ten wzbudził wiele kontrowersji zarówno wśród mieszkańców, jak i ekspertów. Pojawiło się kilka opracowań, m. in. [1,3], które przedstawiają wady tego systemu, wśród nich m.in.: na nawierzchni mogą tworzyć się koleiny, gdyż koła pojazdu wykorzystują wciąż tę samą powierzchnię drogi, co może doprowadzić do zwiększenia kosztów utrzymania, a także ochlapywania pieszych i fasad budynków przez wodę zebraną w koleinach; system jest podatny na wykolejenia do których dochodziło w miastach wykorzystujących go zarówno podczas testów jak i w normalnej eksploatacji; pozycja monopolisty i brak alternatywy może być wykorzystywana przez producenta taboru TransLohr do windowania cen zakupu nowego taboru przy rozbudowie sieci lub zakupu części zamiennych i prac serwisowych (brak konkurencji jaka istnieje w przypadku producentów tramwajów i autobusów); brak danych na temat funkcjonowania i awaryjności systemu w skrajnych warunkach pogodowych, jakie potrafią występować w Polsce, zwłaszcza na północnym-wschodzie kraju (tramwaje klasyczne sprawdzają się na całym świecie w różnych strefach klimatycznych); konstrukcja jezdni ma do 0,30 m grubości i może ulec przedwczesnemu zniszczeniu na obszarach gdzie głębokość przemarzania gruntu zimą jest znaczna i istnieje dużo dni w roku ze zmianą temperatury z ujemnej na dodatnią (np. północny-wschód Polski); wysokie koszty stałe (konieczność wymiany opon, specyficzny kształt szyny podraża koszty jej wymiany, większe opory toczenia ogumionych kół w porównaniu do stalowych kół na szynach powodują wzrost zużycia energii elektrycznej); stwarzanie zagrożenia dla rowerzystów (koło roweru jadącego wzdłuż szyny centralnej może zakleszczyć się i spowodować wywrócenie się rowerzysty); stosunkowo krótki - w porównaniu z klasycznym tramwajem - okres użytkowania infrastruktury i taboru (pierwsze TRAMOBUSY poruszają się po ulicach Clermont-Ferrand we Francji od listopada 2006 r.) nie pozwala na miarodajną ocenę deklarowanej ich trwałości; brak możliwości korzystania w przyszłości równocześnie z infrastruktury kolejowej i tramwajowej, tworząc system tramwaju dwusystemowego. Należy podkreślić, że zasadność wymienionych powyżej wad systemu TransLohr wymaga potwierdzenia na podstawie badań lub doświadczeń eksperymentalnych. WNIOSKI System TransLohr za względu na podstawowe cechy takie jak sposób kierowania pojazdem i przekazywania obciążeń stanowi połączenie komunikacji tramwajowej i autobusowej. Taka hybryda posiada wiele zalet, ale też i wad pod względem infrastruktury i taboru. System ten nadaje się do zastosowania w miastach, gdzie planuje się budowę sieci tramwajowej od podstaw i nie zakłada się w przyszłości jej integracji z siecią kolejową dzięki obsłudze poprzez tramwaj dwusystemowy. Z tych też powodów rozwiązanie to było rekomendowane dla miasta Płock, co szerzej opisuje praca [7]. System TransLohr był również rozważany w takich miastach jak Olsztyn i Gdynia, ale ostatecznie nie zyskał aprobaty. W miastach gdzie istnieje już ukształtowana klasyczna sieć tramwajowa system TransLohr, ze względu na swoje specyficzne uwarunkowania opisane powyżej nie nadaje się do zastosowania. Można przypuszczać, że wraz z dynamicznym rozwojem miast i związanych z tym potrzeb komunikacyjnych, obserwowany w ostatnich latach trend budowy nowych sieci tramwajowych będzie się nasilał w miastach, które do tej pory jej nie posiadały lub zlikwidowały w przeszłości. Jest to duża szansa rozwoju dla systemów łatwych w implementacji, jak TransLohr, ze względu na jego niewielkie wymagania techniczne dotyczące infrastruktury (duże dopuszczalne pochylenia podłużne i mała wartość promienia łuku poziomego) oraz krótki okres realizacji inwestycji. 3264

10 Streszczenie W referacie przedstawiono specyfikę francuskiego systemu transportu miejskiego TransLohr. Ze względu na kolejowy sposób kierowania pojazdem (droga prowadzi pojazd) oraz sposób przekazywania obciążeń z taboru na jezdnię system ten stanowi połączenie komunikacji tramwajowej i autobusowej. Z tych powodów bywa również nazywany TRAMOBUS-em. Tabor TransLohr stanowią pojazdy na ogumionych kołach, które poruszają się po trajektorii wynikającej z położenia szyny centralnej prowadzącej. System ten odznacza się korzystnymi wymaganiami technicznymi (duże dopuszczalne pochylenia podłużne, małe wartości promienia łuku poziomego), które sprawiają, że można go z łatwością stosować w obszarach miejskich o istniejącej gęstej zabudowie. Mała grubość konstrukcji jezdni znacznie obniża koszty i czas realizacji inwestycji budowlanej. System TransLohr nadaje się do miast, które nie posiadają sieci klasycznego tramwaju, a zamierzają ją zbudować w przyszłości. Rozwiązanie to zastosowano po raz pierwszy w 2006 r. w mieście Clermont-Ferrand we Francji. Aktualnie istnieją takie systemy we Włoszech (Padwa i Wenecja), w Chinach (Tiencin i Szanghaj) oraz w Paryżu. W budowie jest druga trasa systemu TransLohr w Paryżu i w kolumbijskim mieście Medellin. Infrastructure and rolling stock in the TransLohr urban transport system Abstract This paper presents characteristics of TransLohr - a French urban transport system. Due to the same way of driving as in case of railway (a vehicle led by a road) and a way of weight transfer from the rolling stock to the road, this system is a combination of tram and bus transport. For these reasons, it is sometimes called a TRAM ON TIRES. The rolling stock of TransLohr consists of vehicles on tires that move along a trajectory resulting from the position of the central leading rail. This system is characterized by favorable technical requirements (large acceptable longitudinal slopes, small values of horizontal bend radius) which cause it can be easily used in existing densely built urban areas. The small thickness of the road structure significantly reduces costs and duration of the construction project. The TransLohr system is suitable for cities that have not got the classic tram network yet, but intend to build it in the future. This solution was used for the first time in Clermont-Ferrand, France, in Currently, there are such systems in Italy (Padua and Venice), China (Tianjin and Shanghai) and in Paris, whereas the second route of the TransLohr system in Paris and a route in Medellin, Columbia, are still under construction. BIBLIOGRAFIA 1. Forum Rozwoju Olsztyna, Porównanie tramwaju klasycznego oraz pojazdu Translohr., 2. NewTL Tramway sur pneus TransLohr, 3. Olsztyńskie Tramwaje, Dlaczego tramwaj, a nie Translohr?, 4. Piliszek A., Tramobus w Clermont-Ferrand we Francji. Transport Miejski i Regionalny 2009, nr Wikimedia Commons, 6. Wytyczne techniczne projektowania, budowy i utrzymania torów tramwajowych. Ministerstwo Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska. Departament Komunikacji Miejskiej i Dróg. Warszawa Zariczny J., Grulikowski S., TransLohr innowacyjny środek miejskiego transportu szynowego. TRANSCOMP XIV International Conference Computer Systems Aided Science, Industry and Transport, Logistyka 2010, nr