Środki transportu

Koleje

dr hab. inż Marek Pawełczyk

Krótka historia kolei (1)

• 1556 - Georgius Agricola podał pierwszy

opis drewnianych torów kolejowych

• 1716 - drewniane tory kolejowe (podłużne

belki) pokrywa się cienkimi płytkami z

żelaza kutego

• 1738 - pierwszy raz użyto szyn żelaznych w

Anglii (Whitehaven), ułożonych na

drewnianych belkach podłużnych

• 1767 - powstaje prawdopodobnie pierwsza

szynowa kolej żelazna zbudowana przez

Brytyjczyka Reynoldsa

Krótka historia kolei (2)

• 1770 - za najstarszego,

udokumentowanego
przodka dzisiejszej kolei
(albo samochodu) uznaje
się pojazd z 1770 roku,
skonstruowany przez
Nicolasa Josepha
Cugnota.
Pojazd ten poruszał się z
prędkością około 6 km/h

Krótka historia kolei (3)

• 1782 - James Watt zbudował w

pełni użyteczny silnik parowy

• 21.02.1804 - Richard Trevithick

uruchomił pierwszą
przemysłową kolej z trakcją
parowozową własnej konstrukcji
po istniejącym torze długości
około 15 kilometrów, łączącym
Penydaren i Abercynon w Walii.
Kolej ta przewoziła robotników
oraz około 20 ton ładunku

Penydarren, lokomotywa

Trevithicka (1804)

Krótka historia kolei (4)

• 1808 - Trevithick zbudował w

Londynie kolej parową Catch Me Who
Can (Złap-mnie-jeśli-potrafisz), którą
za opłatą woził publiczność po
zamkniętym torze.
Jego lokomotywa miała gładkie
stalowe koła, przylegające szczelnie
do płaskich metalowych szyn

Catch Me Who Can

Steam Circus Trevithicka

(1808)

Krótka historia kolei (5)

• 1811 - J. Blenkinsop

opatentował projekt
kolei z dodatkową
zębatą szyną, o którą
zahaczało zębate
koło parowozu. Kolej
ta znalazła
zastosowanie na linii
Middleton - Leeds w
1812 roku

Krótka historia kolei (6)

• 1813 - W. Hedley

zbudował pierwszy

użyteczny pojazd

jeżdżący po szynach

o gładkiej

powierzchni nośnej.

Parowóz Puffing Billy

miał napęd

przeniesiony na koła

za pomocą układu

dźwigni i kół

zębatych

Krótka historia kolei (7)

• 1814 - pojawił się

pierwowzór współczesnych
lokomotyw, stworzony
przez Georga Stephensona.
Zrezygnował on
ostatecznie z pomysłu z
trzecią szyną, ale poprawił
wytrzymałość szyn,
wydajność paleniska oraz
rozkład ciężaru na
poszczególne osie poprzez
dodanie dodatkowych kół

Krótka historia kolei (8)

• 1818 - powstał projekt publicznej linii kolejowej do

przewozu osób i towarów Stockton - Darlington, którą

zbudował w latach 1823-1829 George Stephenson.

Linia liczyła 60 kilometrów długości i użyto na niej

trakcji konnej, linowej (napędzanej stacjonarną

maszyną parową), oraz parowozowej.

Krótka historia kolei (9)

• 1829 - lokomotywa

Rocket,

zaprojektowana przez

Roberta Stephensona,

wygrywa zawody

lokomotyw w Rainhill i

zostaje przyjęta jako

napęd dla Liverpool &

Manchester Railway.

Lokomotywa ważąca

zaledwie 3 tony mogła

ciągnąć wagon z 30

podróżnymi osiągając

najwyższą prędkość 47

km/godz.

Krótka historia kolei (10)

1830 - we wrześniu 1830 roku linia kolejowa z Manchesteru do
Liverpoolu została otwarta przez George Stephensona. To
wydarzenie jest obecnie uważane za początek ery kolejnictwa

Krótka historia kolei (11)

• 1831 - John Bull - tak nazywała się

pierwsza lokomotywa wyposażona w

tzw. łapacze krów: cowcatchers

(lokomotywa ciągle jeździ!)

Krótka historia kolei (12)

• 1834 - na kolejach brytyjskich zaczęto stosować w

celu zapewnienia bezpieczeństwa ruchu umowną

sygnalizację, używając kolorowych świateł oraz flag.

Wprowadzono również szlabany

• 1840 - Hulton Gregory zastosował na kolei semafory
• 1842 - powstała pierwsza linia kolejowa na ziemiach

polskich: Wrocław - Oława

• 1843 - Robert Stephenson wynalazł hamulec parowy
• 1858 - G. Pullman przerobił dwa zwykłe wagony na

wagony sypialne

• 1868 - G.Pullman zbudował pierwszy wagon

restauracyjny

Krótka historia kolei (13)

• 1870 - George

Westinghouse
wymyślił hamulec na
sprężone powietrze.
W 1875 roku udało się
zatrzymać rozpędzony
pociąg o wadze 200
ton z prędkości 80
km/h na dystansie 300
m, co było absolutnym
rekordem

Krótka historia kolei (14)

• 1876 - ukończono budowę jednej z najtrudniejszych kolei

wysokogórskich - kolej transandyjską, którą budował polski

inżynier Ernest Malinowski

Krótka historia kolei (15)

• 1879 - pociąg elektryczny. Pierwszy pokaz

pociągu elektrycznego pracującego w normalnych

warunkach eksploatacyjnych, miał miejsce na

berlińskiej wystawie przemysłowej w roku 1879,

gdzie "terkotał" mały pociąg, jadąc po owalnym

torze - jej autorem był Ernest Werner von Simens

Krótka historia kolei (16)

• 1881 - W Berlinie otwarto pierwszą

na świecie elektryczną linię kolejową
o długości 2 400 metrów

• 1900 - kolej jednoszynowa

podtorowa. W roku 1900 pierwszą na
świecie zbudował w Niemczech Eugen
Langen. Dopiero jednak w 1957 roku
powstała praktyczna linia
(zastępująca metro) w Kolonii.

Pierwsza linia tramwaju elektrycznego uruchomiona

w 1881 r. w Lichterfeld w Niemczech

Pierwszy tramwaj zasilany z przewodu

górnego w na wystawie światowej w Paryżu

(1881)

Wuppertal, Kaiserwagen

Krótka historia kolei (17)

• 1902 - na eksperymentalnej linii

kolejowej w Niemczech pociąg
elektryczny osiągnął prędkość 210 km/h

• 1912 - pojawiła się pierwsza

lokomotywa, napędzana silnikiem Diesla
zbudowana przez firmę Diesel-Klose-
Sulzer

• 1922 - pojawiła się pierwszy

lokomotywa turbinowa

Dzień dzisiejszy kolei

• Obecnie w większości krajów kolej przechodzi

zasadnicze zmiany technologiczne, organizacyjne i

ekonomiczne, spowodowane zarówno nowymi

rozwiązaniami technicznymi i technologiami, jak też

silną konkurencją innych środków transportu:

samochodów przy niewielkich odległościach i

samolotów na długich trasach. Konwencjonalny pociąg

zasilany energią z sieci trakcyjnej może bezpiecznie

osiągać prędkości rzędu 350 km/h, co na pasażerskich

liniach krajowych w pełni zaspokaja potrzeby i

sprawia, że kolej wygrywa konkurencję z transportem

lotniczym przy odległościach nieprzekraczających 700

km. W wielu krajach kursują już pociągi pokonujące

trasy ze średnią prędkością ponad 200 km/h (w Japonii

— Hikari, we Francji — TGV, w Niemczech — ICE, we

Włoszech — ETR).

C20 Hikari 151

Hamamatsu

Pociąg ICE (Niemcy)

Wnętrze przedziału I klasy

ICE

Pociąg ICE 3

ETR 450 (Pendolino)

Pendolino ETR 460 kolei

czeskich

Zasada działania pociągu z

wychylnym pudłem

Pociągi TGV

• TGV, Train à Grande Vitesse (Pociąg Wielkich Prędkości)

– rodzaj francuskich elektrycznych pociągów pasażerskich

osiągających prędkości handlowe do 300 km/h. Od 1981

eksploatowane na linii Paryż-Lyon, obecnie rozbudowanej

do Marsylii, Brukseli i tunelu pod kanałem La Manche.

• TGV osiągnął w roku 1990 podczas prób na linii TGV

Atlantique światowy rekord prędkości pociągu

poruszającego się po szynach - 515 km/h.

• Pociągi TGV są przez niektórych ekologów krytykowane

jako energochłonne, lecz ich zużycie energii na pasażera

pozostaje niższe niż dla samochodu osobowego i znacznie

niższe niż dla samolotu, z którym TGV skutecznie konkuruje

na trasach o długości do 1000 km.

• Linie TGV

• Przez ostatnie 25 lat Francja zbudowała około 1200 km

torów specjalnie przystosowanych dla pociągów TGV, czyli

LGV (ligne à grande vitesse). Pociągi TGV mogą też jeździć

po normalnych torach, oczywiście z dużo mniejszą

prędkością.

Linie LGV

• Istniejące linie

• LGV Sud-Est (Paryż-stacja Gare de Lyon do Lyonu-stacja

Perrache), pierwsza linia LGV (otwarta 1981-1983)

• LGV Atlantique (Paryż do Tours i Le Mans) (otwarta 1990)

• LGV Nord Europe (Paryż-stacja Gare du Nord do Lille,

stamtąd połączenia do Londynu przez tunel pod kanałem La

Manche obsługiwane przez pociągi Eurostar i do Brukseli

obsługiwane przez pociągi Thalys (odcinki we Francji

otwarte w 1993)

• LGV Méditerranée (przedłużenie linii Sud-Est: Lyon do

Marsylii- stacja Saint-Charles) (otwarta 2001)

• W 2007 roku planowane jest uruchomienie pierwszego

odcinka ( 320 km) linii LGV Est Européenne z Paryża w

kierunku Szampanii i Strasburga, którego przedłużeniem

będzie niemiecka linia ICE przez Monachium do Wiednia.

Prototyp TGV 0, wczesne lata 70-te

Pociąg TGV 001 Turbotrain był napędzany turbiną gazową;
podczas ponad 5000 testów przejechał ponad milion
kilometrów. 175 razy pokonał prędkość 300km/h (186mph). 8
grudnia 1972 uzyskał prędkość 318km/h (198mph), co stanowi
niepobity do dziś rekord prędkości pociągu o napędzie
silnikiem cieplnym.

3-systemowy zmodernizowany TGV I generacji (linia

Sud – Est), dworzec w Zurychu

TGV II generacji (Atlantique), „rekordzista

świata” na dworcu Paris Montparnasse

TGV Duplex (III generacja)

TGV Duplex (III generacja)

TGV – wnętrze I klasy

Przejście

międzywagonowe w

TGV Atlantique

Ten egzemplarz ma ograniczenie

prędkości do 270 km/h

TGV Nouvelle Génération (IV

generacja)

Pociągi TGV

Pociąg TGV w trakcie bicia rekordu szybkości na torze (515 km/h)

Przyszłość kolei

• W Polsce są modernizowane niektóre trasy (Warszawa –

Berlin, Grodzisk Mazowiecki – Zawiercie – tzw. CMK) w

celu dostosowania ich do jazdy pociągów z prędkościami

160–200 km/h; obecnie kursujące na kilku trasach w

Polsce pociągi InterCity nie przekraczają prędkości 160

km/h. W transporcie towarowym zasadniczą tendencją

rozwojową jest przewóz ładunków w wagonach

specjalizowanych, o wysokiej ładowności, z prędkością do

160 km/h. Powszechnie stosuje się szyny bezstykowe,

przytwierdzane sprężyście do betonowych podkładów;

zwiększa się dopuszczalne naciski taboru na tor dzięki

wzmocnieniu konstrukcji podtorza i zastosowaniu szyn o

wysokiej wytrzymałości; wprowadza się zautomatyzowane

i skomputeryzowane systemy zabezpieczeń i sterowania

ruchem. Pojazdy trakcyjne wyposażone w nowoczesne

układy napędowe i komputerowe pokładowe systemy

diagnostyczne umożliwiają osiąganie założonych

parametrów (prędkości, mocy) przy maksymalizacji

wykorzystania energii na cele trakcyjne.

Składy AVE na stacji Sewilla

Santa Justa (26.10.2002)

Skład Thalys Bruksela – Paryż na stacji

Bruxelles Midi (2.03.2005)

Składy Eurostar, TGV i Thalys na grupie

postojowej przed dworcem

Paris Nord (Paryż 2.05.2005)

EN Jan Kiepura jest najszybszym polskim pociągiem; po torach

kolei niemieckich kursuje z prędkością 200 km/h; w Polsce –

160 km/h (Bruksela 3.05.2005)

TGV w Polsce

Przewozy pociągami dużych

prędkości w Europie

Linie dużych prędkości w roku 2010

Koleje na poduszce

magnetycznej

• Od przeszło 30 lat są prowadzone także prace nad

nowymi systemami transportu

niekonwencjonalnego, zwłaszcza kolei

magnetycznej. W 1994 roku, po ponad 20 latach

prac badawczo-rozwojowych, rząd niemiecki podjął

decyzję transporcie budowie komercyjnej linii

kolejowej na poduszce magnetycznej (Transrapid –

rys. 1.20), łączącej Berlin z Hamburgiem. W lutym

2002 r. realizację projektu przerwano i ostatecznie

pierwszą linię tego typu uruchomiono w grudniu

2002 w Szanghaju (Chiny) [Lin], [Bre].

Konkurencyjną technologię – „Maglev” rozwijają

Japończycy, którzy zbudowali eksperymentalny tor

Yamanashi, bijąc na nim kolejne rekordy prędkości

(najnowszy, z grudnia 2003 wynosi 581 km/h)

Transrapid