68 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

O

d ponad 30 lat Japonia i kraje eu-
ropejskie powa˝nie inwestujà w
sieç szybkich kolei ∏àczàcà wa˝-

niejsze miasta. Jednym z powodów
wprowadzania pociàgów du˝ych pr´d-
koÊci, przekraczajàcych 200 km/h, jest
próba odcià˝enia dróg i portów lotni-
czych jak najmniejszym kosztem i przy
jak najmniejszym ska˝eniu Êrodowiska.

OczywiÊcie aby szybkie pociàgi spe∏-

ni∏y oczekiwania ekologów i finansi-
stów, muszà przyciàgnàç wielkà liczb´
pasa˝erów. Jak pokazujà japoƒskie i eu-
ropejskie doÊwiadczenia, koleje te mo-
gà sprostaç temu wymaganiu, jeÊli b´dà
oferowaç wygodniejszà podró˝ i kon-

kurencyjne ceny biletów oraz gwaranto-
waç osiàgni´cie celu podró˝y w czasie
porównywalnym z czasem przelotu sa-
molotem. Samoloty nadal sà znacznie
szybsze od pociàgów, cz´sto przekra-
czajà 600 km/h, ale d∏ugi czas dojazdu
do i z portów lotniczych powa˝nie
zmniejsza te oszcz´dnoÊci czasowe.

Ju˝ w latach pi´çdziesiàtych in˝ynie-

rowie wiedzieli, ˝e dzi´ki prostemu za-
biegowi zastosowania wi´kszej mocy
niektóre tradycyjne pociàgi mogà uzy-
skaç pr´dkoÊç 331 km/h, znacznie wi´k-
szà od maksymalnej pr´dkoÊci wielu
dzisiejszych dalekobie˝nych pociàgów
wynoszàcej 130 km/h. Wydawa∏o si´

jednak, ˝e szybkie pociàgi nigdy nie b´-
dà stosowane w praktyce, poniewa˝ p´-
dzàce wagony powa˝nie uszkadza∏y to-
ry. Sàdzono, ˝e szybka kolej wymaga∏aby
zbyt du˝ych nak∏adów na utrzymanie
nawierzchni kolejowej.

Niemniej jednak japoƒscy i europejscy

projektanci znaleêli wkrótce sposób, aby
wykorzystujàc istniejàce technologie,
zwi´kszyç pr´dkoÊç pociàgów kursujà-
cych pomi´dzy niektórymi miastami do
oko∏o 200 km/h. Japoƒczycy osiàgn´li
cel, nie wprowadzajàc powa˝niejszych
zmian w samych pociàgach, tylko likwi-
dujàc du˝e krzywizny i strome wznie-
sienia linii. Ogromna popularnoÊç ich

Coraz wi´cej

szybkich pociàgów

W Europie i Japonii trwajà prace nad zwi´kszeniem pr´dkoÊci pociàgów

bez stosowania poduszki magnetycznej

Jean-Claude Raoul

TRAIN À GRANDE VITESSE (TGV), widoczny na zdj´ciu w swojej pi´trowej wersji, jeêdzi we Francji z pr´dkoÊcià dochodzàcà do 320 km/h.
Mapa z prawej strony przedstawia plan Unii Europejskiej dotyczàcy rozbudowy sieci pociàgów du˝ych pr´dkoÊci do roku 2010.

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 69

pierwszej konstrukcji, Shinkansena, czy-
li pociàgu-pocisku eksploatowanego na
linii Tokio–Osaka od roku 1964, spowo-
dowa∏a nowà fal´ prób przezwyci´˝e-
nia technologicznych przeszkód w po-
wszechnym wprowadzaniu coraz to
wi´kszych pr´dkoÊci.

Wysi∏ki te doprowadzi∏y do powsta-

nia pociàgów poruszajàcych si´ z pr´d-
koÊcià znacznie wi´kszà ni˝ 200 km/h.
Najbardziej znanymi wÊród nich sà
Train ˆ Grande Vitesse (TGV) we Fran-
cji, InterCity Express (ICE) w Niemczech
oraz Eurostar je˝d˝àca tunelem pod ka-
na∏em La Manche, ∏àczàca Pary˝ i Bruk-
sel´ z Londynem. Pociàgi te oraz now-
sze generacje Shinkansena mogà na
specjalnie zbudowanych dla nich liniach
rozwijaç 300 lub prawie 300 km/h (cho-
cia˝ wolniej je˝d˝à na liniach starszego
typu). Ponadto Francuskie Koleje Paƒ-
stwowe oraz GEC Alsthom, odpowied-

nio w∏aÊciciel i budowniczy TGV, pod-
j´∏y dzia∏ania majàce na celu produkcj´
taboru nowej generacji umo˝liwiajàcego
jazd´ z pr´dkoÊcià 360 km/h. Pojazdy
sà efektem intensywnych badaƒ, w któ-
rych uczestniczy∏o oko∏o 50 laborato-
riów uniwersyteckich, w wi´kszoÊci
francuskich, ale równie˝ amerykaƒskich,
belgijskich i szwedzkich.

Najwa˝niejsza – stabilnoÊç

Osiàgni´cie takich rezultatów wyma-

ga∏o wprowadzenia innowacji we wszyst-
kich dziedzinach in˝ynierii kolejowej,
∏àcznie z projektowaniem drogi kolejo-
wej i systemu sterowania ruchem. Na
przyk∏ad okaza∏o si´, ˝e w wyniku
wzrostu pr´dkoÊci sygnalizatory przy-
torowe sta∏y si´ bezu˝yteczne dla ma-
szynistów – pociàgi mija∏y je zbyt szyb-
ko. Obecnie kierowanie pociàgami jest

wspomagane przez komputery pok∏a-
dowe, które zbierajà i przetwarzajà in-
formacje z urzàdzeƒ monitorujàcych i
sterujàcych w torach i w poszczegól-
nych wagonach oraz z central dyspozy-
torskich; w razie niebezpieczeƒstwa
komputery mogà zatrzymaç pociàg, je-
˝eli prowadzàcy nie reaguje na wysy-
∏ane ostrze˝enia.

Rozwiàzania konstrukcyjne wprowa-

dzone przez Francuzów w TGV sà przy-
k∏adem techniki umo˝liwiajàcej podró˝
z du˝à pr´dkoÊcià w konwencjonalnym
uk∏adzie ko∏o–szyna. Ró˝nià si´ one pod
pewnymi wzgl´dami od wybranych
przez inne kraje, ale pozwoli∏y na sta∏e
zwi´kszanie pr´dkoÊci, poczàwszy od
lat szeÊçdziesiàtych.

Szybkie lub nie, pociàgi dalekobie˝-

ne majà pewne cechy wspólne. Sà pro-
wadzone przez jednà lub dwie lokomo-
tywy, a ich wagony majà urzàdzenia

LIZBONA

MADRYT

PARY˚

BERLIN

EDYNBURG

DUBLIN

LONDYN

HAMBURG

DREZNO

GENUA

ZURYCH

BUDAPESZT

WARSZAWA

BRZEÂå

MI¡SK

SOFIA

BUKARESZT

STAMBU¸

STUTTGART

GENEWA

MESSYNA

ATENY

SZTOKHOLM

OSLO

ALBORG

SALZBURG

LILLE

BRUKSELA

AMSTERDAM

KOPENHAGA

RZYM

NOWE LINIE, ISTNIEJÑCE LUB PLANOWANE

ZMODERNIZOWANE, ISTNIEJÑCE
LUB PLANOWANE

PO¸ÑCZENIA

PRIORYTETOWE KORYTARZE (DOK¸ADNY
PRZEBIEG JESZCZE NIE WYZNACZONY)

GEC ALSTHOM

(zdj´cie)

; LAURIE GRACE

(mapa)

LOKOMOTYWA

WAGON PASA˚ERSKI

ZAWIESZENIE PNEUMATYCZNE

nap´dowe, które przetwarza-
jà energi´ uzyskiwanà z pa-
liwa p∏ynnego lub elektrycz-
nà w energi´ w postaci wy-
maganej do nap´dzania po-
ciàgu. W USA nadal u˝ywa
si´ przewa˝nie oleju nap´do-
wego, ale w Europie wi´k-
szoÊç pociàgów, w tym wszy-
stkie rozwijajàce du˝à pr´d-
koÊç, zasila si´ czystszà ener-
già elektrycznà czerpanà
zazwyczaj z sieci trakcyjnej
przez pantograf umieszczo-
ny na dachu pociàgu. Ener-
gia dostarczana do uk∏adu
nap´dowego umo˝liwia jaz-
d´ pociàgu.

Ko∏a nap´dowe, jak rów-

nie˝ pozosta∏e, które po pro-
stu przenoszà ci´˝ar pociàgu
i pozwalajà mu na ∏agodny
ruch po torach, sà zamoco-
wane w konstrukcjach no-
Ênych okreÊlanych jako wóz-
ki. Ka˝dy wózek ma co naj-
mniej dwie pary kó∏, których osie sà po-
∏àczone ramà. Na ramie opierajà si´ pu-
d∏a wagonów. System zawieszenia ∏à-
czàcy wózki z pud∏ami wagonowymi
utrzymuje wagony w sta∏ej pozycji i
amortyzuje wibracje, chroniàc przed ni-
mi podró˝nych.

Wibracje te, powstajàce na skutek

kontaktu kó∏ z szynami, wraz ze zwi´k-
szaniem si´ pr´dkoÊci gwa∏townie ro-
snà. Mogà sprawiaç, ˝e wózki, stajàc si´
niezmiernie czu∏e na nierównoÊci toru,
zacznà si´ ko∏ysaç, co mo˝e doprowa-
dziç nawet do ich wykolejenia. Ponad-
to, jak wykaza∏y testy przeprowadzone
w latach pi´çdziesiàtych, ko∏ysanie takie
bardzo niszczy szyny, co pociàga za so-
bà olbrzymie wydatki na ich utrzyma-
nie. Dlatego te˝ ju˝ od poczàtku historii
szybkich kolei du˝à wag´ przywiàzuje
si´ do stabilnoÊci jazdy.

We wczesnych latach siedemdziesià-

tych, kiedy naukowcy pracujàcy dla
Francuskich Kolei Paƒstwowych oraz
GEC Alshtom po raz pierwszy zaj´li si´
pr´dkoÊciami wi´kszymi od 200 km/h,
pot´˝ne narz´dzie badaƒ, jakim jest sy-
mulacja komputerowa, nie by∏o dost´p-
ne. Eksperymenty i obliczenia wskazy-
wa∏y jednak, ˝e zwi´kszajàc odst´p
mi´dzy osiami wózków z 2.5 (w po-
ciàgach konwencjonalnych) do 3 m,
mo˝na by utrzymaç stabilnoÊç jazdy

nawet przy pr´dkoÊciach wi´kszych ni˝
300 km/h. Ponadto wzrost tej odleg∏oÊci
wyeliminowa∏by potrzeb´ wprowadza-
nia dodatkowych urzàdzeƒ t∏umiàcych
drgania, które wymaga∏yby sta∏ej kon-
troli i okresowej wymiany.

Zawieszenie silnika trakcyjnego od

spodu lokomotywy lub wagonu pasa-
˝erskiego (zamiast montowania go jak
dotychczas bezpoÊrednio na wózkach)
równie˝ bardzo polepszy∏o stabilnoÊç
jazdy. Wraz z masà wózka wzrasta ry-

70 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

POCIÑGI DU˚YCH PR¢DKOÂCI eksploatowane w Japonii i w Niemczech, odpowiednio Shin-
kansen, czyli pociàg-pocisk (z lewej) i InterCity Express (ICE) (z prawej). Sukces pierwszego

KATO/OSHINARA Sipa Press

LAUREL ROGERS

PIERÂCIE¡ NOÂNY

PRZEGUB

KULOWY

AMORTYZATOR

STALOWA

SPR¢˚YNA

ZAWIESZENIE PNEUMATYCZNE

PODUSZKA

POWIETRZNA

ADOLF BROTMAN

PANTOGRAF

WÓZEK

zyko jego niestabilnoÊci oraz wykoleje-
nia. Zdejmujàc silniki z wózków, obni-
˝ono ich mas´. Naukowcy z GEC Al-
sthom, którego jestem dyrektorem tech-
nicznym, nieustannie testujà nowe ma-
teria∏y na wózki, takie jak stopy alumi-
nium lub w∏ókno w´glowe, w poszuki-
waniu tworzywa, które pozwoli∏oby
jeszcze bardziej zmniejszyç mas´ wóz-
ków z zachowaniem jednak ich wytrzy-
ma∏oÊci.

Odchodzàc od konstrukcji konwen-

cjonalnych, projektanci TGV zmienili tak-
˝e umiejscowienie wózków. W wi´kszo-
Êci pociàgów na jeden wagon przypadajà
dwa wózki, instalowane w pewnej od-
leg∏oÊci od koƒców wagonu. W TGV sà-
siadujàce wagony, z wyjàtkiem lokomo-
tyw, opierajà si´ na wspólnych wózkach.
Wózek znajduje si´ mi´dzy dwoma wa-
gonami, tak ˝e ka˝dy wagon ma w su-
mie tylko jeden wózek (jedna po∏ówka
z jednego koƒca, druga z przeciwnego).

Te mi´dzywagonowe wózki ∏àczà sàsied-
nie wagony prawie na sta∏e, zapobiega-
jàc wpadaniu wagonów na siebie pod-
czas pokonywania ∏uków.

Sztywne po∏àczenie wszystkich wa-

gonów ogranicza mo˝liwoÊç zmiany
d∏ugoÊci pociàgu. Nie mo˝na wagonów
dodawaç ani ich ujmowaç zale˝nie od
zmieniajàcego si´ w ciàgu dnia nat´˝e-
nia ruchu. Jak si´ jednak okazuje, takie
zmiany w ˝adnym razie nie sà wskaza-
ne, poniewa˝ system komputerowy,
który Êledzi i kontroluje ka˝dy cz∏on po-
ciàgu, musia∏by byç stale przeprogra-
mowywany, aby dostosowaç do tych
zmian swoje ustawienia; proces taki wy-
maga∏by wielu zabiegów i uwagi.

Na stabilnoÊç jazdy wp∏ywa równie˝

konstrukcja zawieszenia, testom pod-
dano wi´c kilka jego typów. Je˝eli stabil-
noÊç by∏aby jedynym celem, to system
idealny ca∏kowicie eliminowa∏by ko∏y-
sanie, ale za to pasa˝er odczuwa∏by ka˝-

dy wstrzàs. W pociàgach TGV pierw-
szej generacji eksploatowanych na linii
Pary˝–Lion zastosowano zawieszenie
spr´˝ynowe, w którym pionowe spr´-
˝yny usztywnia∏y si´ wraz ze wzrostem
cz´stotliwoÊci drgaƒ. Pociàgi te zacz´-
to eksploatowaç w 1981 roku, a ich pr´d-
koÊç wynosi∏a 270 km/h. Po pewnym
czasie ustanowi∏y rekord: podczas te-
stów osiàga∏y 380 km/h.

Kolejnà innowacjà by∏o zastosowanie

zawieszenia pneumatycznego: w celu
lepszej amortyzacji drgaƒ niektóre sta-
lowe spr´˝yny zastàpiono poduszkami
powietrznymi. Nowe zawieszenie prócz
zwi´kszenia komfortu podró˝y pomo-
g∏o drugiej generacji TGV – pociàgom
Atlantique obs∏ugujàcym obszar na za-
chód od Pary˝a – ustanowiç w 1990 ro-
ku Êwiatowy rekord pr´dkoÊci wyno-
szàcy 515.3 km/h. Ich pr´dkoÊç na trasie
wynosi∏a 300 km/h.

W Niemczech, Szwecji i wielu innych

krajach problem stabilnoÊci próbuje si´
rozwiàzaç nieco inaczej ni˝ we Francji.
Zamiast zmieniaç umiejscowienie wóz-
ków stosuje si´ tam m.in. technologi´
przechylnych nadwozi, aby pociàg do-
brze wpisywa∏ si´ w ∏uki: wagony mo-
gà przechylaç si´ na wózkach i w ten
sposób równowa˝yç si∏y dzia∏ajàce na
sk∏ad i pasa˝erów. Zastosowanie techni-
ki przechylnych nadwozi pozwoli∏o po-
ciàgom poruszaç si´ po zmodernizowa-
nych drogach kolejowych z pr´dkoÊcià
220 km/h bez koniecznoÊci budowy no-
wych linii – pociàgi te nie wymagajà z∏a-
godzenia ∏uków.

Optymalizacja kszta∏tu i masy

Projektanci muszà pami´taç nie tylko

o zapewnieniu pociàgowi stabilnoÊci, ale
tak˝e o jego energooszcz´dnoÊci, po
pierwsze, majàc na wzgl´dzie ogranicze-
nie ska˝enia Êrodowiska przez elektrow-
ni´ dostarczajàcà energi´, a po drugie –
liczàc si´ z kosztami zu˝ycia tej energii.
Aby mo˝na by∏o uzyskaç jak najwi´ksze
pr´dkoÊci za jak najmniejszà cen´, pocià-
gi muszà byç przede wszystkim aerody-
namiczne, aby opór powietrza powsta-
jàcy w wyniku ruchu by∏ jak najmniejszy.
W zwiàzku z tym wszystkie pociàgi du-
˝ych pr´dkoÊci majà g∏adsze powierzch-
nie i niewiele za∏amaƒ konstrukcyjnych
w porównaniu z konwencjonalnymi.

Do osiàgni´cia pr´dkoÊci wi´kszych

ni˝ 360 km/h niezb´dne b´dà dalsze

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 71

POCIÑG DUPLEX ma wiele cech, które pozwoli∏y TGV na rozwijanie du˝ych pr´dkoÊci bez
niszczenia nawierzchni kolejowej. Sà to m.in.: aerodynamiczna sylwetka, zastosowanie w ca-
∏ym pociàgu l˝ejszych materia∏ów, równie˝ w transformatorze umieszczonym w lokomotywie,
nowa konstrukcja wagonów i wózków, zastosowanie jednego wózka mi´dzy wagonami pasa-
˝erskimi, zastosowanie tylko jednego pantografu (zamiast wielu jak w tradycyjnych pociàgach),
pneumatyczne zawieszenie (szczegó∏y z lewej). PierÊcieƒ noÊny zawieszenia przenosi ci´˝ar wa-
gonów na poduszk´ powietrznà, przegub kulowy ∏àczy wagony. Amortyzatory utrzymujà po-
szczególne wagony w linii ustawienia.

Shinkansena, który zaczà∏ kursowaç w 1964 roku, przyczyni∏ si´ do rozwoju jeszcze szybszych
pociàgów, m.in. TGV, ICE, a tak˝e swojego w∏asnego.

GERT WAGNER

Bilderberg/Aurora

zmiany projektowe. Ró˝norodne narz´-
dzia analityczne – w tym skomplikowa-
ne komputerowe programy symulacyj-
ne, testy modeli w tunelach wodnych
i powietrznych oraz badanie przep∏y-
wu powietrza wokó∏ pociàgów o wy-
miarach rzeczywistych – wykaza∏y, ˝e
wi´kszoÊç oporów, które utrudniajà
ruch obecnie eksploatowanych pocià-
gów du˝ych pr´dkoÊci, powodujà wóz-
ki oraz urzàdzenia pod ramà. Pociàgom
TGV nowej generacji powinno si´ wi´c
nadaç op∏ywowe kszta∏ty równie˝ od
spodu.

Chocia˝ wydawa∏oby si´, ˝e masa po-

ciàgów wp∏ywa na zu˝ycie energii na
równi z ich kszta∏tem, w rzeczywisto-
Êci jej udzia∏ jest w przypadku pocià-
gów du˝ych pr´dkoÊci niewielki. Nie-
mniej ci´˝kie pociàgi oddzia∏ujà na
szyny silniej ni˝ l˝ejsze, co z kolei pod-
wy˝sza koszt utrzymania torowiska.
Dlatego te˝ w celu ochrony nawierzch-
ni kolejowych pociàgi du˝ych pr´dkoÊci
winny mieç mo˝liwie najmniejszà mas´.

Nowatorskie umiejscowienie wóz-

ków w pociàgach TGV pozwala na
znaczne zmniejszenie masy tych pocià-
gów. Zamiast dwóch wózków na wa-
gon pasa˝erski stosuje si´ tam tylko je-
den, co zmniejsza ogólnà ich liczb´ nie-
mal o po∏ow´. Ponadto wagony pa-
sa˝erskie sà wykonane z l˝ejszych ma-
teria∏ów ni˝ w pociàgach konwencjo-
nalnych. Rozwiàzanie to umo˝liwi∏o
produkcj´ wagonów pi´trowych (dou-
ble-decker), których masa nie przekra-

cza masy wagonów parterowych w po-
ciàgu Atlantique, a które mogà pomie-
Êciç o 45% pasa˝erów wi´cej. Dzi´ki
aerodynamicznemu kszta∏towi pociàgi
z wagonami pi´trowymi poruszajà si´
z takà samà pr´dkoÊcià jak pociàgi z wa-
gonami parterowymi, ale zu˝ywajà
mniej energii.

Silniki bezpoÊrednio nap´dzajàce ko∏a

równie˝ zosta∏y zmniejszone bez reduk-
cji ich mocy. Pierwsze pociàgi TGV by-
∏y wyposa˝one w silniki o mocy 535 kW;
w drugiej generacji zastosowano silni-
ki o mocy 1100 kW. Szybsze pociàgi no-
wej generacji b´dà mia∏y silniki równie˝
o mocy 1100 kW, ale l˝ejsze od swoich
poprzedników o 40%. Zmniejszenie ma-
sy osiàgni´to zarówno dzi´ki zmianom
konstrukcyjnym, jak i wykorzystaniu
l˝ejszych materia∏ów.

Chocia˝ pociàgi TGV nale˝à do naj-

l˝ejszych na Êwiecie w przeliczeniu na
jednego podró˝nego, nadal jednak pro-
wadzi si´ badania poszczególnych ich
cz´Êci w poszukiwaniu sposobów dal-
szego zmniejszenia nacisku pociàgu na
nawierzchni´ kolejowà. Do najci´˝szych
elementów nale˝à transformatory, do-
stosowujàce napi´cie pràdu zasilajàcego
do potrzeb silników trakcyjnych. Trans-
formatory ze stali kobaltowej i blachy
aluminiowej zamiast miedzianych zwo-
jów zredukowa∏y mas´ tych urzàdzeƒ
z 11 do 7.5 tony.

Pociàgi nowej generacji b´dà wyposa-

˝one w l˝ejsze transformatory. Dzi´ki
zastosowaniu mniejszych elementów –

tranzystorów bipolarnych z izolowanà
bramkà (IGBT) – zmniejszy si´ równie˝
masa urzàdzeƒ elektronicznych. B´dà
one precyzyjnie sterowaç dop∏ywem
pràdu do silników trakcyjnych. Po raz
pierwszy tranzystory tego typu zasto-
sowano w uk∏adach o tak du˝ej mocy.
Wiele uwagi poÊwi´cono równie˝ fote-
lom. Aby zmniejszyç mas´ ka˝dego
z nich o kilka kilogramów, w pociàgach
nowej generacji zastosowano m.in.
w∏ókna w´glowe oraz kompozyty.

¸agodne hamowanie

Innowacjom umo˝liwiajàcym uzyska-

nie du˝ych pr´dkoÊci musi towarzyszyç
rozwój technik skutecznego i równo-
miernego hamowania. W pociàgach
TGV pierwszej generacji wypróbowa-
no nowatorski na owe czasy system ha-
mulców tarczowych, podobny do sto-
sowanego w samochodach wyÊcigo-
wych. By∏y one cichsze od konwencjo-
nalnych, ale nadal wykorzystywa∏y tar-
cie – na osadzonych na osiach tarczach
zaciska∏y si´ klocki hamulcowe w celu
rozproszenia energii kinetycznej i za-
trzymania kó∏. Eksploatacja takich ha-
mulców poch∏ania energi´ i powoduje
zu˝ycie oraz Êcieranie si´ elementów
hamulcowych.

W celu zaoszcz´dzenia energii i

zmniejszenia kosztów eksploatacyjnych
w najnowszych TGV system hamulców
tarczowych uzupe∏niono systemem „dy-
namicznym”. Dzi´ki takiemu rozwià-

72 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

FALE CIÂNIENIA, które mogà powodowaç ból uszu u pasa˝erów, powstajà,
kiedy pociàg wje˝d˝a do tunelu; biegnà nast´pnie do jego koƒca i zawracajà.
Na zdj´ciu pokazano wynik symulacji komputerowej: kolor czerwony ozna-
cza najwy˝sze ciÊnienie, ˝ó∏ty i zielony odpowiednio coraz ni˝sze. Ostatnio
przeprowadzone symulacje wykaza∏y, ˝e fale sà mniejsze, gdy nos pociàgu
jest wyd∏u˝ony, a tunel odpowiednio ukszta∏towany.

Symulacja GEC ALSTHOM

BRYAN CHRISTIE

zaniu energi´ mechanicznà uwalnianà
w wyniku hamowania pociàgu silniki
trakcyjne zmieniajà z powrotem w ener-
gi´ elektrycznà. Energia ta mo˝e byç
zwykle ponownie wykorzystana – albo
jest wprowadzana do sieci, albo s∏u˝y
do zasilania elektrycznych urzàdzeƒ po-
ciàgu, na przyk∏ad klimatyzacyjnych.
W pociàgach nowej generacji nie wyko-
rzystana cz´Êç energii powsta∏ej w trak-
cie hamowania b´dzie odprowadzana
w postaci ciep∏a do szyny. Udzia∏ dyna-
micznego systemu hamulcowego w wy-
tracaniu przez pociàg pr´dkoÊci wynie-
sie ponad 90%.

Innowacje te nie przydadzà si´ na nic,

je˝eli nie uda si´ obni˝yç poziomu ha∏a-
su, który towarzyszy rozp´dzaniu si´ po-
ciàgu. Powodujà go g∏ównie toczàce si´
po szynach ko∏a oraz powietrze op∏ywa-
jàce pociàg. Przy du˝ych pr´dkoÊciach
poziom dêwi´ku roÊnie wyk∏adniczo.
Szczególnie du˝y jego wzrost jest spowo-
dowany zjawiskami aerodynamicznymi
– poziom ha∏asu jest proporcjonalny do
szóstej pot´gi pr´dkoÊci.

Im kszta∏t jest bardziej op∏ywowy, tym

ha∏as jest mniejszy. Dà˝y si´ wi´c do
ograniczenia liczby ostrych kraw´dzi,
nie tylko w celu redukcji oporów, ale
tak˝e aby nie zak∏ócaç spokoju pasa˝e-
rom i ludziom mieszkajàcym w pobli˝u
trasy przejazdu. Nie wszystkie jednak
elementy mogà byç g∏adkie. Nale˝à do
nich wózki. Mo˝emy sobie z tym pora-
dziç, wprowadzajàc aerodynamiczne de-
flektory zmniejszajàce opór.

Stosuje si´ tak˝e tylko jeden pantograf

zamiast wielu jak w wi´kszoÊci pocià-
gów konwencjonalnych. Umieszcza si´
go na tylnej lokomotywie. Do przedniej
lokomotywy pràd jest doprowadzany
kablem. Aby jeszcze bardziej ograniczyç
ha∏as, pantografy w pociàgach TGV no-
wej generacji przeprojektowano, zmniej-
szajàc liczb´ ich kraw´dzi. Japoƒczycy
obudowujà pantografy aerodynamicz-
nymi kominami.

Na styku kó∏ z szynami powstajà

wibracje, które mogà wzbudzaç obydwa
elementy, wytwarzajàc ha∏as. Dzi´ki
komputerowym symulacjom budowa kó∏
zosta∏a nieznacznie zmieniona: miejscami
zmniejszono ich gruboÊç, nie kosztem jed-
nak wytrzyma∏oÊci, co doprowadzi∏o do
obni˝enia poziomu ha∏asu. Nowe ko∏a,
obecnie intensywnie testowane, znajdà
zastosowanie w przysz∏ej generacji TGV.

We Francji trasy pociàgów du˝ych

pr´dkoÊci rzadko prowadzà przez tune-
le, ale na Êwiecie jest to spotykane roz-
wiàzanie. W chwili wjazdu pociàgu po-
wstaje fala ciÊnienia, która nast´pnie
biegnie wzd∏u˝ tunelu, po czym powra-
ca z pr´dkoÊcià dêwi´ku. Fale te mogà
powodowaç ból uszu, a nawet rozbijaç

Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997 73

N

a Drugiej Paneuropejskiej Konferencji Transportowej, która odby∏a si´ na Kre-
cie w marcu 1994 roku, ustalono priorytetowe korytarze transportowe w Euro-

pie Ârodkowej i Po∏udniowo-Wschodniej.

Korytarze te stanowiç b´dà, w miar´ ich modernizacji, po∏àczenia krajów Europy

Êrodkowej i po∏udniowo-wschodniej z krajami Unii Europejskiej. Wraz ze wzrostem
obrotów handlowych i przewozów przewiduje si´ dalszy rozwój korytarzy na wschód.
W ten sposób b´dzie powstawaç zintegrowana Transeuropejska Sieç Transporto-
wa (TEN) ∏àczàca kraje cz∏onkowskie UE i do niej wst´pujàce.

Redakcja

Âwiata Nauki

Priorytetowe korytarze transportowe

w Europie Êrodkowej

i po∏udniowo-wschodniej

HAMBURG

KOPENHAGA

BERLIN

DREZNO

PRAGA

NORYMBERGA

KOLONIA

MONACHIUM

BERNO

MEDIOLAN

BOLONIA

RZYM

HELSINKI

TALLIN

PETERSBURG

RYGA

KOWNO

WILNO

KRÓLEWIEC

GDA¡SK

WARSZAWA

¸ÓDè

POZNA¡

WROC¸AW

BRZEÂå

LWÓW

KATOWICE

KRAKÓW

BRNO

WIEDE¡

BRATYS¸AWA

BUDAPESZT

ZAGRZEB

LUBLANA

TRIEST

RIJEKA

BELGRAD

ARAD

TIMISOARA

SKOPIE

SOFIA

KRAJOWA

SALONIKI

TIRANA

DURRES

P¸OWDIW

STAMBU¸

BURGAS

WARNA

KONSTANCA

BUKARESZT

BRASZÓW

ODESSA

KISZYNIÓW

WINNICA

KIJÓW

HOMEL

MI¡SK

WITEBSK

MOSKWA

Tallin–Ryga–Warszawa

Berlin–Warszawa–Miƒsk–Moskwa

Berlin/Drezno–Wroc∏aw–Lwów–Kijów

Berlin/Norymberga–Praga–Budapeszt

–Konstanca/Saloniki/Stambu∏

Triest–Lublana–Budapeszt

–Bratys∏awa–U˝horod–Lwów

˚ILINA

BIA¸YSTOK

KOWEL

U˚HOROD

GA¸ACZ

LIPAWA

K¸AJPEDA

,

Gdaƒsk–Warszawa–˚ilina

Durrës–Tirana–Skopie–Sofia–Warna

Helsinki–Kijów/Moskwa–Odessa

/Kiszyniów/Bukareszt–P∏owdiw

Dunaj (droga wodna)

Porty morskie korytarzy

Materia∏y Drugiej Paneuropejskiej Konferencji Transportowej

szk∏o. Symulacje komputerowe jak i inne
eksperymenty wykaza∏y, ˝e daje si´ os∏a-
biç to zjawisko przez zmian´ kszta∏tu
pociàgu, a konkretnie przez wyd∏u˝e-
nie jego nosa. Innym sposobem zagwa-
rantowania pasa˝erom komfortu po-
dró˝y jest hermetyczne zamkni´cie po-
ciàgu i sterowanie poziomem ciÊnienia
wewnàtrz wagonów. Bardzo pomocna
jest równie˝ optymalizacja kszta∏tu
tunelu.

Badania nad pociàgami nowej gene-

racji wykaza∏y, ˝e osiàgni´cie pr´dkoÊci
dochodzàcych do 360 km/h jest technicz-
nie mo˝liwe i ekonomicznie uzasadnio-
ne. Obecnie trwajà prace nad lokomoty-
wà, która b´dzie mog∏a rozp´dziç pociàg

do 400 km/h. Pierwsze próby sà plano-
wane na rok 1999. W nadziei na sukces
tworzy si´ dziÊ we Francji system trak-
cyjny przystosowany do rozwijania ta-
kich pr´dkoÊci. Nawet pr´dkoÊç 400 km/h
mo˝na by zwi´kszyç, choç nie wiadomo
na razie, czy b´dzie to warte dodatko-
wego zu˝ycia energii.

W Europie wyniki analiz ekonomicz-

nych spowodowa∏y zwolnienie tempa
badaƒ, które sà jednak nadal prowadzo-
ne. Pozwala to przypuszczaç, ˝e pocià-
gi rozwijajàce pr´dkoÊç 400 km/h nie
b´dà na poczàtku nast´pnego stulecia
niczym niezwyk∏ym.

T∏umaczy∏a

Marianna Jacyna

74 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1997

Informacje o autorze

JEAN-CLAUDE RAOUL rozpoczà∏

prac´ w GEC Alsthom Transport

w Pary˝u w 1983 roku. Obecnie

pe∏ni tam funkcj´ dyrektora tech-

nicznego. Jest ponadto koordynato-

rem badaƒ i wspó∏pracy w zakresie

sieci linii du˝ych pr´dkoÊci, a tak-

˝e cz∏onkiem rady naukowej Labo-

ratorium Mechanicznego w Lille

i INRETS-u (francuskiego Narodo-

wego Instytutu Badaƒ Systemów

Transportowych).

Literatura uzupe∏niajàca

RESEARCH DETERMINES SUPER-TGV FORMULA.

Fran•ois

Lac™te, Railway Gazette International, vol. 149, nr 3, ss.

151–155, III/1993.

EUROPE’S HIGH-SPEED TRAINS: A STUDY IN GEO-ECONOMICS.

Mitchell P. Strohl; Praeger, Westport, Conn., 1993.

SUPERTRAINS: SOLUTIONS TO AMERICA’S TRANSPORTATION

GRIDLOCK.

Joseph Vranich; St. Martin’s Press, 1993.

THE 21ST CENTURY LIMITED: CELEBRATING A DECADE OF

PROGRESS.

High-Speed Rail/Maglev Association;

Reichman Frankle, Englewood Cliffs, N. J., 1994.

SZYBKA KOLEJ: NAST¢PNY Z¸OTY WIEK?

Tony R. Eastham,

Âwiat Nauki, nr 11(51), ss. 66-71, XI/1995.

POZIOM CIÂNIENIA

AKUSTYCZNEGO 25 m OD TORU

PR¢DKOÂå

PR¢DKOÂå
KRYTYCZNA

BADANIE MODELU POCIÑGU w tunelu
wodnym pozwoli∏o na optymalizacj´ aero-
dynamicznego kszta∏tu nowych TGV.
Wzgl´dnie proste smugi zielonego barwni-
ka Êwiadczà o tym, ˝e konstrukcja jest op∏y-
wowa. Prócz zwi´kszenia maksymalnej
pr´dkoÊci pociàgu taki kszta∏t przyczynia
si´ do zmniejszenia ha∏asu. Powy˝ej tzw.
pr´dkoÊci krytycznej poziom ha∏asu nagle
si´ zwi´ksza. Jej wartoÊç zale˝y od pociàgu,
ale zwykle zawiera si´ w przedziale 300 do
350 km/h (wykres).

GEC ALSTHOM

BRYAN CHRISTIE