Jan Raczyński Kierunki rozwoju taboru do kolejowych przewozów pasażerskich

Jan Raczyński Kierunki rozwoju taboru do kolejowych przewozów pasażerskich Kolejowe przewozy pasażerskie są obecnie na świecie w okresie intensywnego rozwoju. W Unii Europejskiej notowano roczne przyrosty przewozów na poziomie około 5%, równie dynamicznie rozwijają się także w państwach Azji wschodniej i południowej, których gospodarki szybko odrabiają dystans do państw wysoko rozwiniętych. Zatłoczenie dróg i coraz większe koszty kongestii oraz rosnące ceny paliw i innych surowców energetycznych będą na pewno czynnikami sprzyjającymi utrzymaniu a nawet zwiększaniu tej dynamiki. Wzrost ten przekłada się także na rosnące zamówienia na nowy tabor kolejowy. Dobre perspektywy dla rynku kolejowego taboru pasażerskiego są korzystnym czynnikiem dla wprowadzania nowych rozwiązań technicznych w konstrukcji pojazdów. Rynek ten jednak znajduje się też pod silną presją wymagań klientów, wśród których coraz liczniejszą grupę stanowią prywatni przewoźnicy. Fakt, że zdecydowana większość taboru pasażerskiego w Unii Europejskiej jest kupowana w sposób bezpośredni lub pośredni ze środków publicznych w drodze przetargów powoduje również silną presję na obniżkę jego cen. To z kolei zmusza jego producentów do jego standaryzacji, wydłużania linii produkcyjnych i wprowadzania tzw. pojazdów z platform modułowych, które charakteryzują się jednolitością zasadniczych rozwiązań konstrukcyjnych, przy zachowaniu pewnej części indywidualnych rozwiązań, stosownie do lokalnych zamówień klientów. W ten sposób powstały takie serie pojazdów jak np. Talent, Desiro czy Coradia Lint. Z drugiej strony zwiększają się również wymagania klientów kupujących tabor będących pod naciskiem coraz większych wymagań pasażerów co do komfortu podróży. Obecnie klimatyzacja wagonów staje się już standardem nawet w pojazdach do ruchu aglomeracyjnego. Pociągi do ruchu międzyregionalnego mają już prędkości maksymalne powyżej 160 km/h. Wnętrza wagonów są polem do działania najlepszych stylistów. Nawet pociągi dla ruchu regionalnego mają coraz wyższy komfort. Regionalne zespoły trakcyjne AGC zakupione przez regiony francuskie mają prędkość maksymalna 160 km/h i wyposażenie wnętrz jak dla pociągów Intercity. Rynek taboru kolejowego przy dobrych perspektywach rozwojowych staje obecnie w obliczu nowych projektów standaryzacyjnych, które docelowo powinny obniżyć koszty produkcji i certyfikacji taboru oraz wpłyną na pewno na jego umiędzynarodowienie, czyli ujednolicenie rozwiązań technicznych w skali kontynentu. Wpłynie to pozytywnie na rozwój rynku leasingu taboru i zwiększenie jego dostępności dla mniejszych przedsiębiorstw kolejowych. Zasadniczą rolę będzie tu odgrywać opracowanie i wprowadzenie w życie technicznych specyfikacji interoperacyjności (TSI), które przygotowywane są obecnie przez Europejska Agencję Kolejową. W cyklu artykułów na łamach miesięcznika zostaną przedstawione główne trendy w rozwoju konstrukcji taboru pasażerskiego dla poszczególnych segmentów rynkowych. Standaryzacja Obecnie realizowany jest w Unii Europejskiej projekt uporządkowania standardów technicznych w zakresie budowy i eksploatacji taboru kolejowego i urządzeń infrastrukturalnych. Prace te odbywają się zgodnie z wytycznymi dyrektywy 2001/16 O interoperacyjności kolei konwencjonalnych (znowelizowanej Dyrektywą 2004/50). Wcześniej regulacje takie zostały ustanowione dla kolei dużych prędkości. Zgodnie z przyjętym harmonogramem prac proces porządkowania standardów technicznych dla kolei konwencjonalnych będzie kontynuowany do 2009 r. Dotychczasowa standaryzacja oparta na kartach UIC i normach europejskich EN zostanie uzupełniona i ujęta w ramy prawne. Wprowadzenie docelowej pełnej interoperacyjności kolei ma następujące aspekty ekonomiczne: usunięcie barier w zakresie ruchu taboru kolejowego po obszarze Unii Europejskiej; zmniejszenie kosztów produkcji i certyfikacji taboru i innych urządzeń w wyniku standaryzacji technicznej oraz wzajemne uznawanie wydawanych przez państwa członkowskie certyfikatów; rozwój rynku leasingu i dzierżawy taboru w wyniku usunięcia barier administracyjnych dla jego eksploatacji na europejskiej sieci kolejowej. Każda ze specyfikacji TSI zawiera zestawienie wymagań zasadniczych dla całego pojazdu oraz dla jego poszczególnych składników interoperacyjności, czyli w tym przypadku podzespołów maja kluczowe znaczenie dla współpracy pojazdu z infrastrukturą, innym pojazdami i dla bezpieczeństwa ruchu. W każdej specyfikacji podane są też metody oceny zgodności tych składników i całego pojazdu z wymaganiami zasadniczymi zawartymi w tej specyfikacji. Specyfikacje zawierają odniesienia do norm europejskich i innych stosownych dokumentów normatywnych. Specyfikacje TSI są przyjmowane do stosowania na obszarze Unii Europejskiej mocą decyzji lub rozporządzeń Komisji Europejskiej. Oprócz specyfikacji TSI w zakresie konstrukcji i eksploatacji taboru kolejowego obowiązują także inne unijne akty prawne o charakterze ogólnym. 1. Ograniczanie szkodliwego oddziaływania emisji spalin z silników trakcyjnych pojazdów spalinowych obowiązuje dyrektywa 2004/26 z 20 kwietnia 2006 r., nowelizująca dyrektywę 97/68 o ujednoliceniu ustawodawstwa państw członkowskich w zakresie działań ograniczających emisję gazów i zanieczyszczeń emitowanych przez silniki spalinowe pojazdów niedrogowych. 2. Kompatybilność elektromagnetyczna dotychczas obowiązuje dyrektywa 89/336 z pakietem norm zharmonizowanych, która została znowelizowana dyrektywą 2004/108. 32 4/2006

Aktualny stan prac nad specyfikacjami TSI dla taboru pasażerskiego oraz zagadnień związanych z konstrukcją i eksploatacją tego taboru przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1 Stan prac nad specyfikacjami TSI związanymi bezpośrednio z taborem kolejowym (na 15.04.2006 r.) Przedmiot regulacji Stan prac Tabor trakcyjny (lokomotywy W trakcie opracowania termin ukończenia 2008 r. i zespoły trakcyjne) Wagony pasażerskie W trakcie opracowania termin ukończenia 2008 r. Tabor kolei dla kolei Przyjęta Decyzją Komisji Europejskiej 2002/735. dużych prędkości W 2006 r. przewidziana nowelizacja Hałas emitowany przez tabor Przyjęta Decyzją Komisji Europejskiej 2006/66 Udogodnienia dla osób Projekt w Komisji Europejskiej z ograniczoną mobilnością publikacja w 2006 r. Bezpieczeństwo Projekt w Komisji Europejskiej w długich tunelach publikacja w 2006 r. Rejestr taboru W trakcie opracowania termin ukończenia 2007 r. do 30.06.2006 r. ma być przedłożony pierwszy projekt Komisji Europejskiej. Certyfikacja zakładów W trakcie opracowania termin ukończenia 2007 r. utrzymania taboru Systemy sygnalizacji Przyjęta Decyzją Komisji Europejskiej i sterowania w dniu 30.03.2006 r. Równolegle prowadzony jest także projekt MODTRAIN finansowany ze środków unijnych przy współfinansowaniu przez UIC i UNIFE. Projekt, który został zapoczątkowany w lutym 2004 r. i będzie realizowany przez 4 lata, ma na celu zdefiniowane funkcjonalnych, elektrycznych i mechanicznych powiązań (interfejsów) i procedur certyfikacji dla stworzenia rynku wymiennych modułów (podzespołów), które będą podstawą w opracowywaniu nowych generacji pojazdów pasażerskich i lokomotyw. Trzecim projektem jest przygotowywanie podstaw legislacyjnych dla opracowania zasad wzajemnego uznawania wydawanych dopuszczeń taboru do eksploatacji w poszczególnych państwach członkowskich Unii. Dotyczyć to będzie taboru już eksploatowanego ale będzie miało wpływ na przyszłe rozwiązania legislacyjne związane z wprowadzeniem przyszłych specyfikacji TSI dla lokomotyw i taboru pasażerskiego. Analiza wymagań w zakresie ochrony środowiska i ich podsumowanie jest przedmiotem projektu PROSPER prowadzonego przez UIC. Efektem tych prac jest projekt karty UIC, w której zostały zebrane te wymagania, także w formie przewodnika. Dotyczą one ograniczenia poziomu emisji hałasu od taboru, emisji zanieczyszczeń z silników spalinowych, energochłonności pojazdów trakcyjnych, stosowania materiałów szkodliwych dla otoczenia i ich utylizacji. Segmentacja rynku przewozów pasażerskich Zachodzące w ostatnich kilkunastu latach procesy restrukturyzacji przedsiębiorstw kolejowych, pojawienie się nowych przedsiębiorstw prywatnych a przede wszystkim zróżnicowanie sposobu finansowania kolejowych przewozów pasażerskich spowodowały wyraźną segmentację tego rynku. Stosownie do podziału tego rynku można też dokonać podziału taboru kolejowego do realizacji przewozów w poszczególnych jego segmentach. Różnice te są tak wyraźne w konstrukcji taboru, że podział ten będzie użyteczny dla analiz, jakie będą przeprowadzone w tym artykule, a także w następnych z tego cyklu. Podział ten jest następujący: 1. Przewozy aglomeracyjne Ograniczają się one obszaru aglomeracji miejskich w promieniu zasadniczo do kilkudziesięciu kilometrów od jej centrum. Są one silnie zintegrowane taryfowo z systemem komunikacji miejskiej i zarządzane z reguły wspólnie z nim w ramach jednej jednostki organizującej transport publiczny w aglomeracji. 2. Przewozy regionalne Organizowane są w ramach jednego regionu geograficznego bądź administracyjnego, niekiedy wykraczają nieznacznie poza granice regionu. Nie przekraczają na ogół swoim zasięgiem obszaru o promieniu do 100 km od centrum regionu. Z reguły znajdują się one w gestii danego regionu i są przez niego lub za jego pośrednictwem subsydiowane. 3. Przewozy międzyregionalne Zasięg ich nie jest ograniczany terytorialnie. Są one także w wielu przypadkach subsydiowane centralnie, ale z reguły subsydiowanie to wyraża się stosowaniem odpowiednio niskich stawek opłat za dostęp do infrastruktury. Nie wymaga to stosowania tzw. kontraktów publicznych i ułatwia urynkowienie tego sektora. Oferta przewozowa w tym segmencie jest mocno zróżnicowana, począwszy od klasycznych pociągów o prędkościach maksymalnych rzędu 160 km/h a czasem nawet niższych do pociągów dużych prędkości. Jako rodzaj przewozów międzyregionalnych można traktować także przewozy międzynarodowe, co tym bardziej ma uzasadnienie w związku z otwarciem tego rynku od 2010 r. i poszerzeniem strefy Schengen na całą Unię Europejską (poza Wielką Brytanią). Segmentom tym podporządkowały swoją strukturę nawet duże jednolite przedsiębiorstwa kolejowego jak np. SNCF (segment przewozów dalekobieżnych, regionalnych TER czy aglomeracyjnych Translinien w regionie paryskim). Najszybszy rozwój notuje się obecnie w kategorii przewozów aglomeracyjnych i międzyregionalnych, w tym drugim przypadku przede wszystkim pociągami dużej prędkości. Rozwój systemów kolei aglomeracyjnych jest wymuszony coraz trudniejszą sytuacją z drożnością układów drogowych w dużych miastach. Najtańszą alternatywą dla zapewnienia szybkiego poruszania się po mieście są inwestycje w transport szynowy. Wielki plan budowy w Niemczech systemów kolei miejskiej S-bahn przełożył się na znaczne zamówienia zespołów trakcyjnych serii 422 do 426. Podobnie duże inwestycje w tabor do tego rodzaju przewozów są w realizacji lub w planach we Francji, Wielkiej Brytanii, a więc tam, gdzie koszty kongestii w dużych aglomeracjach są najwyższe. Zwiększające się inwestycje w sieć kolejową dużych prędkości powodują, że dynamika wzrostu przewozów w tym sektorze jest większa niż dla całości przewozów pasażerskich. Po kilkunastu intensywnego latach rozwoju można zauważyć, że nie aż tak liczne linie dużych prędkości stały się szkieletem krajowych systemów szybkich połączeń kolejowych. Jest to już wyraźne we Francji i w Niemczech, systemy takie powstają w Hiszpanii i we Włoszech. Podobny system powstanie także w Polsce po wybudowaniu nowej linii Warszawa Łódź Poznań/Wrocław, która wraz linia CMK połączy ze sobą największe aglomeracje w Polsce. Cechą takich systemów jest tworzenie się ogólnokrajowej sieci połączeń z wykorzystaniem tego samego taboru, a więc pociągów dużej prędkości. W niektórych relacjach dużą ich część pokonują one po konwencjonalnych liniach kolejowych. Powoduje to zanik dotychczasowych systemów Intercity, których rolę 4/2006 33

przejmują systemy TGV (Francja) czy ICE (Niemcy). Dotychczasowe systemy pełnią malejące funkcje pomocnicze w stosunku do systemów kolei dużych prędkości i nie są beneficjantem nowych inwestycji taborowych. Wyjątkiem jest jak na razie tylko Hiszpania, gdzie w ostatnich latach zakupiono nowy tabor do obsługi krótszych mniej ważnych relacji z wykorzystaniem fragmentów linii dużej prędkości (zespoły Alaris serii 104 na prędkość 230 km/h, fot. 6). Przewozy regionalne są pod silną presją motoryzacji indywidualnej, która dla kolei aglomeracyjnych i dużych prędkości jest słabą alternatywą. Segment ten jest utrzymywany dzięki wysokim subwencjom. Pod względem stanu taboru przewozy regionalne należały jeszcze do niedawna w tym względzie do zaniedbanych. Główne inwestycje kolei europejskich skoncentrowane były na taborze dla linii głównych. W ostatnich latach złożone zostały zamówienia, w części już zrealizowane na tysiące zespołów trakcyjnych zarówno elektrycznych, jak i spalinowych w różnych konfiguracjach od 2- do 9-wagonowych. Konfiguracje pociągów Z analizy zamówień, jakie zostały złożone na tabor pasażerski w ostatnich latach wynika dominacja zakupów zespołów trakcyjnych. Ich korzystne cechy, takie jak: rozłożenie napędu trakcyjnego wzdłuż całego pojazdu, korzystniejsze z punktu widzenia osiągów trakcyjnych; dwukierunkowość bez konieczności manewrów lokomotywami na stacjach; lepsze wskaźniki wykorzystania miejsca dla pasażerów i mniejsza masa na jedno miejsce siedzące przeważają w zdecydowanej większości przypadków nad pociągami złożonym z wagonów i lokomotywy, które dają możliwość bardzo elastycznego formowania długości składu, stosownie do obciążeń ruchowych w ciągu dnia. Zalety dwukierunkowości bez zmiany lokomotywy są dla składów wagonowych uzyskiwane poprzez zastosowanie systemu push-pull z kabiną sterownicza na jednym z końców pociągu. Systemy push-pull są stosowane na większą skalę między innymi w Niemczech, w Belgii i Szwajcarii. Dużą popularnością cieszą się, ze względu na ich mały koszt w przeliczeniu na jedno miejsce siedzące, zestawy pociągowe push-pull z wagonami piętrowymi. Tabor dla przewozów aglomeracyjnych W przewozach aglomeracyjnych stosowane są tylko zespoły trakcyjne, które umożliwiają uzyskanie lepszych osiągów trakcyjnych w wyniku rozłożenia napędu w poszczególnych wagonach. Typowe parametry klasycznych zespołów trakcyjnych do ruchu aglomeracyjnego to: długość pojazdu do 70 m w układzie 4- lub 3-wagonowym; do 50% osi napędnych (umożliwia to efektywne stosowanie hamowania elektrodynamicznego a także stwarza możliwość zwrotu znaczącej części energii do sieci trakcyjnej podczas hamowania); moc napędu do 2,5 MW; prędkość maksymalna do 140 km/h; masa z pełnym obciążeniem pasażerami do 120 t; Pojazdy mogą być eksploatowane pojedynczo lub układzie wielokrotnym po dwa lub trzy. Fot. 1. Zespoły trakcyjne serii od 423 do 426 stanowią główny tabor do obsługi dużych aglomeracji w Niemczech Fot. Bombardier. Fot. 2. Piętrowe zespoły trakcyjne znalazły z powodzeniem zastosowanie także w przewozach aglomeracyjnych. Paryż, linia szybkiego metra RER E Fot. Alstom Tabor do przewozów regionalnych Do przewozów regionalnych występuje stosunkowo duża różnorodność konstrukcji taboru dominują zespoły trakcyjne 1- i 2-pokładowe. Spalinowe zespoły trakcyjne wykonywane są jedynie jako jednopokładowe. Zespoły jednopokładowe są produkowane w dwóch wykonaniach, jako jednostki: 1) 2- do 4-wagonowe, długości 40 do 70 m i pojemności do 200 pasażerów na miejscach siedzących, z możliwością łączenia ich w pociągi w trakcji ukrotnionej; 2) o liczbie wagonów zestawianych stosownie do przewidywanego natężenia ruchu na danej linii; długość takich zespołów przekracza 100 m (fot. 4). W obu przypadkach dominują obecnie rozwiązania z zastosowaniem wspólnych wózków dla sąsiednich wagonów. Napęd trakcyjny jest lokalizowany co najmniej w wózkach na krańcach zespołu. W rozwiązaniach o większej liczbie wagonów silniki trakcyjne są montowane także na wózkach środkowych. W drugim przypadku rozmieszczenie silników na większej liczby osi wzdłuż pociągu jest korzystniejsze z punktu widzenia wykorzystania parametrów trakcyjnych zespołu. Najważniejsze korzyści takiego rozwiązania to: mniejsze zapotrzebowanie na moc o około kilkadziesiąt procent w stosunku do rozwiązania z silnikami trakcyjnymi tylko na końcach zespołu przy uzyskiwaniu tych samych parametrów ruchowych; 34 4/2006

lepsze warunki dla korzystania z hamowania elektrodynamicznego i rekuperacyjnego. Moc napędu zespołu długości do 70 m i pojemności do 200 pasażerów na miejscach siedzących wynosi 1,4 MW do 2,4 MW. Możliwość hamowania rekuperacyjnego zależy od liczby osi napędnych. Obecnie producenci taboru oferują dowolne konfiguracje wagonów i liczby osi, stosownie do wymagań klientów. Prędkość maksymalna zespołów do ruchu regionalnego wynosi do 140 km/h, rzadziej 160 km/h. W tym drugim przypadku wymagane jest zasadniczo stosowanie hamulców elektromagnetycznych szynowych. Fot. 3. Regionalne zespoły trakcyjne AGC, zakupione przez regiony francuskie, mają prędkość maksymalną 160 km/h i wyposażenie wnętrz jak pociągów Intercity Fot. Bombardier Fot. 4. Coradia Lirex X60 dla kolei szwedzkich jest przykładem, w którym zrezygnowano z łączenia krótszych zespołów w jeden pociąg na korzyść jednego zestawu Fot. Alstom Fot. 5. Koleje belgijskie SNCB zdecydowały się na zakup dużej liczby wagonów piętrowych do pociągów systemu push-pull do obsługi połączeń regionalnych w okolicy Brukseli Fot. Bombardier Zespoły trakcyjne piętrowe budowane są zasadniczo z wagonów opartych na dwóch wózkach. Mogą być one zestawiane z wagonów w liczbie od 2 do 5 i więcej. Zespół 2-wagonowy ma pojemność około 200 pasażerów na miejscach do siedzenia. Długości wagonów wynoszą od 25 do 27 m. Zużycie energii na jedno miejsce do siedzenia jest o około 35% niższe niż dla zespołów 1-pokładowych. Tabor do przewozów międzyregionalnych Przewozy międzyregionalne o prędkościach do 200 km/h są realizowane pociągami o szerokim zakresie rozwiązań konstrukcyjnych, począwszy do składów wagonów ciągnionych lokomotywami po pociągi zespołowe złożone z od 3 do 9 wagonów zarówno jedno-, jak dwupokładowe. W konstrukcji pociągów zespołowych przeważają rozwiązania z zastosowaniem wagonów opartych na dwóch własnych wózkach i wykorzystaniem wagonów czołowych dla pasażerów. Zespoły napędowe są umieszczane w wybranych wagonach, przy czym ustaliła się zasadniczo proporcja ilości osi napędnych do tocznych na poziomie co najmniej 1:2. Stosowane są rozwiązania polegające bądź na wyodrębnianiu wagonów, których wszystkie osie mają napęd bądź wyborze osi napędowych w różnych wagonach np. z rozwiązaniem jeden wózek napędny i jeden wózek toczny na jeden wagon. Moc zainstalowana na 3 wagony wynosi od 2,5 do 3 MW. Zestawy pociągowe z wagonami (typu Z1 1-pokładowymi lub 2-pokładowymi) są ciągnione lokomotywami o mocy od 4 do 6 MW i prędkości maksymalnej zazwyczaj do 200 km/h (rzadziej 160 km/h). W kategorii pociągów dużej prędkości nowy projekt specyfikacji TSI dla taboru klasyfikuje tabor według następujących kryteriów: 1) od 190 km/h do mniej 250 km/h jako tabor klasy 2. 2) od 250 km/h do 350 km/h jako tabor klasy 1. 3) powyżej 350 km jako tabor klasy 1, do którego mogą odnosić się dodatkowe wymagania nie rozpoznane i nie zawarte jeszcze w obowiązującej specyfikacji TSI a będące przedmiotem krajowych regulacji. Specyfikacja TSI będzie miała zastosowanie zarówno do pociągów zespołowych, jak i pojedynczych pojazdów ale w tym drugim przypadku z rozpatrzeniem funkcji całego zestawu pociągowego. Dla wymienionych kategorii pociągów możliwe są następujące konfiguracje pociągów: zespołowe (połączone przegubowo) lub nie; z mechanizmem wychyłu pudła lub bez; jedno- lub dwupokładowe. Pociągi klasy 1 powinny być zespołowe, dwukierunkowe z kabinami maszynisty na obu końcach pociągu jako jedno- lub dwupokładowe. Dopuszczalne jest łączenie dwóch zespołów jeden pociąg. Nie jest wymagane aby pociągi różnych producentów i różnych operatorów miały możliwość eksploatacji jako razem sprzęgnięte. Pociągi klasy 2 mogą być zespołowe lub mogą być pociągami sprzęgniętymi w różnych konfiguracjach jako dwukierunkowe lub jednokierunkowe. Mogą one być eksploatowane w trakcji wielokrotnej lub z operatywnym dodawaniem pojazdów stosownie do natężenia ruchu dotyczy to przypadku układu z lokomotywą i wagonami. Nie jest wymagane aby pociągi różnych producen- 4/2006 35

tów i różnych operatorów miały możliwość eksploatacji w normalnych warunkach jako razem sprzęgnięte. Przyjęta w specyfikacji TSI klasyfikacja pociągów dużej prędkości jest adekwatna do obecnej sytuacji na rynku taboru dla tego zakresu prędkości, i tak: 1) ukształtowały się konstrukcje pojazdów dla zakresu dużych prędkości 250 km/h i więcej (Francja pociągi serii TGV i AGV z napędem rozłożonym w poszczególnych wagonach, Niemcy seria ICE w różnych konfiguracjach, Włochy seria ETR 500, Hiszpania Talgo 350); 2) eksploatowane i rozwijane są konstrukcje do 250 km/h o specyficznych własnościach (np. wersje pociągów Pendolino z mechanizmem wychyłu lub bez); 3) zakres do 200 km/h jest pokrywany przez: a) pociągi z lokomotywą i wagonami Z1; b) zespoły trakcyjne będące w części adaptacją konstrukcji zespołów z prędkości 160 km/h różnica polega głównie na wzmocnieniu układu biegowego (zwiększenie kosztu o około kilkanaście procent); c) uproszczone wersje pociągów z grupy do 250 km/h. Fot. 6. Alaris S-104 to 3-wagonowy pociąg dużej prędkości (230 km/h) do obsługi krótszych relacji o mniejszym natężeniu ruchu Fot. Alstom Fot. 7. Hiszpański pociąg dużej prędkości AVE-102 to przykład ciekawej konstrukcji, w której pomiędzy jednostkami napędowymi umieszczone są krótkie wagony koncepcji Talgo na jednoosiowych wózkach Fot. Bombardier Układ pociągu dużej prędkości jest zdeterminowany przede wszystkim wielkością zapotrzebowania na moc do jego napędu. Aby zapewnić utrzymanie prędkości 300 km/h dla pociągu o masie około 400 t niezbędne jest zainstalowanie zespołów napędowych o mocy ponad 8 MW. Dla utrzymania optymalnych wartości nacisków ze względu na konstrukcję toru i jego utrzymanie, dla większych prędkości jazdy pociągu naciski osi na tor wynoszą 17 do 18 t. Z tego powodu od samego początku kolei dużych prędkości przyjęły się dwa rozwiązania konstrukcyjne: 1) rozłożenie napędu na dwie jednostki napędowe na obu końcach pociągu. 2) rozłożenie napędu w poszczególnych wagonach pociągu konfiguracja zespołu trakcyjnego. Ze względu na rozwój techniki napędu oraz przekształtników trakcyjnych, który umożliwia w dogodny sposób rozmieszczenie silników i aparatury elektrycznej w każdym z wagonów, zaznacza się obecnie wyraźny trend w kierunku preferowania konfiguracji zespołu trakcyjnego. Pierwszym w Europie pociągiem o takiej konfiguracji jest niemiecki pociąg ICE3. Przygotowywany jest do produkcji przez Alstom także analogiczny pociąg o nazwie AGV (obecnie w trakcie testów) a Bombardier ogłosił koncepcje pociągu Zefiro. Mimo tych trendów koleje SNCF zamówiły do obsługi połączeń między Francją, Niemcami i Szwajcarią po otwarciu linii TGV Est (otwarcie w 2007 r.) jeszcze pociągi klasycznego układu TGV z dwoma jednostkami napędowymi na końcach pociągu (oznaczenie TGV POS). Podobnie kolej Renfe zamówiły też partię pociągów serii S102 (Talgo 350) z jednostkami napędowymi na końcach pociągu i z małymi wagonami typu Talgo na jednosiowych wózkach w postaci przegubowego składu (fot. 7). Pociągi z wychylnym pudłem w łukach torowych (eksploatowane także nielicznie w ruchu regionalnym) znalazły jak dotychczas ograniczone zastosowanie. Technologia wychyłu pudeł daje możliwość przejazdu przez łuki torowe z prędkością o około 30% większa w stosunku do pociągów konwencjonalnych. Nie oznacza to jednak wzrostu handlowej prędkości pociągu o taką samą wartość. Z reguły uzyskuje się wzrost prędkości handlowej nie więcej niż 20%. Stosowane wielkości wychyłu nie przekraczają 9. Wprowadzenie pociągów z wychylnym pudłem na daną linię wymaga uwzględnienia tego w budowie lub modernizacji infrastruktury torowej. Stosowane są obecnie dwa rodzaje mechanizmów przechyłowych: pasywny i aktywny. Pasywny polega na przechyle pudła w wyniku zmiany środka ciężkości pojazdu podczas przejazdu przez łuk a aktywny na wymuszeniu wychyłu pudła przez sterowany sygnałem zewnętrznym napęd hydrauliczny lub elektryczny. Sygnał sterujący może być generowany przez układ żyroskopowy wykrywający wejście pojazdu w łuk lub poprzez urządzenia przytorowe podające zestaw informacji o parametrach łuku torowego na które ma wjechać pociąg. Ten pierwszy system jest obecnie najbardziej rozpowszechniony i stosowany w pociągach w Europie. Drugi system znalazł zastosowanie w niektórych konstrukcjach pociągów w Japonii. Przewiduje się, że system wychyłu pudła aktywny ze sterowaniem sygnałem zewnętrznym znajdzie najszersze zastosowanie w przyszłości. Jest to także związane z wdrożeniem systemu ERTMS sterowania ruchem kolejowym, jaki został wybrany dla unijnej sieci kolejowej, w pierwszej kolejności dla sieci TEN. W systemie tym może być kodowana duża ilość informacji o trasie pociągu i przekazywana drogą radiową do pociągu. Informacja pochodziłaby z centrów zarządzania ruchem. Do zastosowania tej metody na szerszą skalę w Europie może dojść dopiero po rozpo- 36 4/2006

wszechnieniu systemu ERTMS. Obecnie jednak dla systemu ERTMS funkcjonują nieliczne instalacje o charakterze pilotowym. Na rynku tego rodzaju taboru dominują pociągi Pendolino, produkowane od ponad 20 lat. Dotychczas wyprodukowano 285 tego typu pociągów z mechanizmem wychyłu, nie tylko w zakładach Alstoma we Włoszech, ale także są to konstrukcje innych producentów powstałe w kooperacji. W 2004 r. koleje włoskie Trenitalia zamówiły w zakładach Alstom 12 nowych, 7-wagonowych pociągów za 240 mln. Pociągi te są zmodyfikowane w porównaniu z pociągami Pendolino III w celu poprawy ich niezawodności. Rok później także kolej Cisalpino (operator pociągów między Włochami, Szwajcarią i Niemcami) zakupiła 14 pociągów, ale wersji 3-systemowej (dodatkowo system zasilania 15 kv 16,7 Hz). Pierwsze pociągi wejdą do eksploatacji w 2006 r. Ze względu na znaczny postęp w technologii, pojazdy te zostały nazwane jako Pendolino IV generacji. Koszty eksploatacji taboru Prowadzone w latach 90. analizy kosztów całego cyklu życia taboru kolejowego zmieniły poglądy ich użytkowników na kryteria jakimi powinni się kierować przy zakupie nowego taboru. Główne składniki kosztu eksploatacji taboru to koszt jego zakupu, jego późniejszego utrzymania i zużywanej energii. Analizy prowadzone przez koleje niemieckie w ramach projektu PROSPER wykazały, że np. dla lokomotywy dla ruchu pasażerskiego podział kosztów w trakcie jej eksploatacji jest następujący: - koszt zakupu 23%; - koszt utrzymania 31%; - koszt zużytej energii 46%. Niska cena nie jest więc decydującym kryterium podjęcia decyzji o zakupie taboru. Ceny taboru kształtują się obecnie od 1 mln do 2,5 mln euro za jeden wagon, w zależności od kategorii pociągu. Jego późniejsze utrzymanie to roczny koszt około 4% ceny taboru. Kontrakt zawarty z producentem (coraz chętniej je oferują wraz z zakupem taboru) np. na 20 lat warty jest prawie tyle co koszt taboru. Z kolei rosnące ceny energii, szczególnie paliwa dla spalinowych pojazdów trakcyjnych i ich wysoki udział w koszcie eksploatacji zmusza do poszukiwania rozwiązań technicznych dających nawet już niewielkie oszczędności procentowe. Kolejnym ważnym elementem jest zapewnienie wysokiej dyspozycyjności taboru. Obecnie wskaźnik na poziomie 0,95 staje się już standardem. O wskaźniku tym decyduje nie tylko potencjalna awaryjność taboru ale też czas niezbędny na wykonanie przeglądów i napraw pojazdu, liczony nie tylko w pracogodzinach ale zyskujący na znaczeniu wskaźnik czasu odstawienia pojazdu na czynności utrzymaniowe, czyli podatność na utrzymanie. W kontraktach na zakup taboru ważny punkt stanowią obecnie sprawy serwisu i płynnego zaopatrzenia w części a także pomocy technicznej. Perspektywy Powszechne w Europie systemy kontraktów publicznych na przewozy pasażerskie, liczne preferencje w rozwoju sieci kolejowej a przede wszystkim budowy linii dużych prędkości pozwalają Tabela 2 Konfiguracje pociągów dla różnych rodzajów przewozów podział pociągów dużej prędkości według projektu nowelizacji specyfikacji TSI Rodzaj przewozów Prędkość Konfiguracja maksymalna [km/h] Aglomeracyjne 140 i 2- pokładowe i 2- pokładowe, spalinowe zespoły Regionalne 160 trakcyjne 1-pokładowe, wagony 1- lub 2-pokładowe z lokomotywą w układzie push-pull i 2- pokładowe, spalinowe zespoły Pociągi klasyczne 200 trakcyjne 1-pokładowe, wagony 1- lub 2-pokładowe z lokomotywą w układzie push-pull i 2- pokładowe lub zestawy z jedną lub dwiema jednostkami napędowymi Pociągi dużej 190 250 na końcach pociągu, spalinowe prędkości 2 klasy Międzyregionalne zespoły trakcyjne 1-pokładowe, wagony 1- lub 2-pokładowe z lokomotywą w układzie push-pull i 2- pokładowe lub zestawy z jedną Pociągi dużej >250 lub dwiema jednostkami napędowymi prędkości 1 klasy na końcach pociągu, pociągi z wychylnym pudłem Pociągi <250 Elektryczne lub spalinowe z wychylnym pudłem zespoły trakcyjne 1-pokładowe przewidywać pomyślne perspektywy dla kolejowych przewozów pasażerskich. Należy jednak w analizach wziąć pod uwagę, że główną lokomotywą wzrostu będą koleje dużych prędkości. Oferta przewozowa pociągami dużych prędkości jest bezkonkurencyjna dla innych środków transportu w szerokim zakresie długości podróży od 100 do w bliskiej perspektywie 1000 km. Można zaryzykować stwierdzenie, że gdyby nie rozwój kolei dużych prędkości to przewozy kolejowe pasażerskie w Europie nadal traciłyby z roku na rok udziały rynkowe, jak to ma miejsce obecnie w Polsce. Liczba prowadzonych inwestycji w budowę nowych linie zwiększa się i obejmuje coraz to nowe państwa. Prace na budową nowych linii dużych prędkości rozpoczęto w Portugalii, w Grecji i Szwecji. Oznaczać to będzie zwiększenie zapotrzebowania na nowy tabor. Linie dużych prędkości korzystnie wpływają na rozwój przewozów w regionach do których docierają. Ukończenie linii TGV Mediterranee przełożyło się także na znaczne zwiększenie ruchu regionalnego na południu Francji a tym samym na zakup taboru nowej generacji przeznaczonego do tych przewozów. Przemysł taboru kolejowego ma przed sobą także perspektywę odbudowy parku taborowego w państwach Europy wschodniej, przede wszystkim w Polsce. Brak zakupów nowego taboru od ponad 15 lat spowodował dużą lukę, atrakcyjną dla producentów ale trudną do udźwignięcia dla przedsiębiorstw kolejowych. Od rozwiązania tego problemu zależą potencjalne zakupy nowego taboru. Problemowi temu poświecony jest odrębny artykuł w tym numerze miesięcznika. q 4/2006 37