Tabor optymalny na polskie tory

Polska to kraj o bardzo specyficznej infrastrukturze zarówno drogowej jak i kolejowej przez co stawia specyficzne wymagania przed użytkowanymi na nich pojazdami. W niniejszym artykule poszukujemy najbardziej optymalnego dla naszego kraju taboru.

Jakie są polskie drogi widzi chyba każdy i choć w zakresie dróg krajowych w tym i tras ekspresowych oraz autostrad widać wyraźną poprawę o tyle pozostałe kategorie nadal podtrzymują w ważności potoczne ich określenie jako 'polskich bezdroży’. Niewiele inaczej jest w zakresie linii kolejowych i choć jakieś prace są prowadzone, to jednak doprowadzenie ich do ładu może zająć nawet 20 lat, o czym częściowo informowaliśmy tutaj. W związku z tym stan obecny z dużą dozą prawdopodobieństwa nie ulegnie diametralnej poprawie jeszcze przez dwie dekady, czyli przynajmniej połowę okresu eksploatacji taboru a to oznacza, że warto zainwestować w pewne specyficzne rozwiązania, które pozwoliłyby na zminimalizowanie wpływu ciągle degradującej się infrastruktury.

Pierwszym i zasadniczym problemem z infrastrukturą kolejową w Polsce jest ciągle pogarszający się jej stan. Wiele osób błędnie zwala winę na 'komunistyczne partactwo’, jednak nawet jeżeli coś za PRL zostało 'spartolone’, to jakoś przez 20 lat kapitalizmu nikt tego nie naprawił. Co gorsza przez owe dwie dekady za wyjątkiem niektórych szlaków nie robiono zupełnie nic z zakresu utrzymania szlaków, przez co większość z nich kwalifikuje się do kompleksowej wymiany, która jak bardzo dobrze wiadomo zajmie przynajmniej kolejne 20 lat. Nic co stworzył człowiek nie jest wieczne, natomiast to, że kolej w Polsce jeszcze w ogóle istnieje zawdzięczamy inwestycjom właśnie z okresu PRL. Oczywiście wraz z postępującą degradacją infrastruktury zmniejsza się dopuszczalna prędkość maksymalna, jednak z tym zjawiskiem przewoźnicy mogą 'walczyć’ półśrodkami. Kluczowym do rozwiązania problemu jest tutaj nacisk osiowy, bowiem im cięższy tabor tym (mówiąc skrótowo) potrzebuje bardziej wytrzymałego torowiska. Gdyby trasy były nadal utrzymywane w swoich pierwotnych parametrach nie byłoby z tym problemu, jednak wobec zaniechania szeregu koniecznych prac stan infrastruktury pogorszył się na tyle, że konieczne stało się wprowadzanie ograniczeń prędkości. Aby tymczasowo ominąć lub zminimalizować ten problem należy zamawiać tabor o możliwie najniższych naciskach na oś. Typowa lokomotywa EU07 ma naciski 20t, jednak najnowsze elektrowozy mają już 21,5 t, przez co jeszcze pogarszają problem. Jednak rozwiązaniem mogą być wszelakiego rodzaju zespoły trakcyjne, dla których osiągnięcie nacisków osiowych rzędu 18 czy nawet 16 t nie jest żadnym skomplikowanym zadaniem, natomiast w skrajnych przypadkach osiąga się naciski rzędu 13,5 tony. Dzięki temu, oczywiście przy porozumieniu z zarządcą infrastruktury, można dla takich składów znacznie złagodzić ograniczenia związane z kiepskim stanem torowisk.

Innym dosyć istotnym problemem jest kwestia przejazdów drogowych, które w wyniku lawinowego wzrostu poziomu motoryzacji indywidualnej sprawiają, iż kolejne z przejazdów zmieniają swoją kategorię i formalnie wymagają zainstalowania na nich bardziej rozbudowanych zabezpieczeń. Jednak zanim to nastanie należy zainstalować czasowe zwolnienie, które wobec braku środków na inwestycje szybko przeradza się w ograniczenie stałe. Oczywiście z racji braku środków na nowszą sygnalizację liczenie na masową budowę skrzyżowań dwupoziomowych jest już z kategorii sci-fi. Zważywszy, że mamy do czynienia z dosyć pokaźną liczbą przejazdów oraz bardzo dużym stopniem zwalniania (do 15 km/h) można oceniać, iż takie zwolnienia mają bardziej destrukcyjny wpływ na wydłużony czas jazdy, niż faktyczne ograniczenia związane z degradacją samej infrastruktury torowej. Ponieważ ten problem raczej szybko nie zniknie, więc warto zainwestować w tabor o dobrych właściwościach trakcyjnych a to oznacza, że ponownie nasze zainteresowanie powinno zostać skierowane w stronę zespołów trakcyjnych, które przy niższej masie i większej liczbie osi napędnych pozwalają na szybsze przyspieszanie i bardziej efektywne hamowanie wpływając dosyć znacząco na zredukowanie wydłużonego czasu jazdy.

Jednak rozwiązując problem przejazdów sami wprowadzamy się w następny a dokładniej w problemy z niewydolnością kolejowej sieci zasilającej. Na ten problem składa się kilka czynników, gdzie pierwszym jest kwestia zastosowania zasilania 3 kV prądu stałego. Cechą tego zasilania jest stosunkowo łatwa budowa taboru, choć odbywa się to kosztem skomplikowanego systemu zasilającego wymagającego budowy dużej liczby podstacji (średnio co 15 km), które nadają się raczej do stałego średniego poboru energii. Zasilanie to świetnie sprawdza się w ruchu podmiejskim i na ciągach o dosyć dużym stałym obciążeniu ruchem, jednak w przypadku linii szlakowych z dużymi prędkościami i dużą zmiennością poboru mocy znacznie lepiej sprawdza się zasilanie prądem przemiennym. Niestety jak wiadomo z racji historycznych zaszłości w Polsce cała sieć kolejowa została zelektryfikowana z wykorzystaniem prądu stałego, i dodatkowo zoptymalizowana do typowych maszyn z PRL. Niestety wobec zmiany technologii zasilania (z oporowego na częstotliwościowy) oraz wzrostem zainstalowanej mocy diametralnie wzrosły skoki zasilania powodujące spadek mocy i niepełne wykorzystanie możliwości trakcyjnych pojazdu. Niestety nawet przy lżejszych składach tego problemu się nie tylko nie ominie lecz można wręcz liczyć na jego spotęgowanie wraz z bardziej dynamicznym przyspieszaniem po wielu punktowych zwolnieniach. Ponieważ na rozwiązanie problemu od strony infrastruktury energetycznej raczej nie można liczyć, więc należy poszukać alternatyw. W związku z tym, że w sieci energetycznej mogą występować niedostatki napięcia należy pomyśleć o ich zapewnieniu na pokładzie pojazdu. Oczywiście jako pierwsze jawią się pojazdy dwutrakcyjne, jednak o wadach tego rozwiązania szerzej pisaliśmy tutaj. Ponieważ chodzi bardziej o magazyn energii potrzebnej dla chwilowych potrzeb zaniku oraz faktu możliwości odzyskiwania energii podczas hamowania znacznie lepszymi rozwiązaniami mogą okazać się akumulatory lub wręcz superkondensatory. W obu przypadkach jedynie uzupełniałyby niedobory energii w sieci trakcyjnej ładując się podczas hamowania lub podczas występowania dobrego zasilania w sieci trakcyjnej. Dzięki temu można by znacząco zminimalizować opóźnienia w przyspieszaniu i jeździe bez zasilania, dzięki czemu można by maksymalnie zredukować czas jazdy na danym odcinku.

Jak więc widać polska sieć kolejowa wymaga bardzo niestandardowego podejścia w celu nie tyle minimalizacji czasu jazdy, co raczej maksymalnej redukcji jego wydłużenia spowodowanego niewłaściwym stanem infrastruktury.