Bombardier Zefiro – nowy pociąg modułowy

Zamykając cykl poświęcony pociągom dużej prędkości w Chinach docieramy do składów Bombardiera typu Zefiro. Niedawny kontrakt z chińskiego Ministerstwa Kolei przyniosło pierwsze zamówienie na składy tego typu. Stąd Zefiro kojarzy się wyłącznie z Chinami. Nic bardziej mylnego, pociągi Zefiro należą do modułowej konstrukcji, która może znaleźć zastosowanie w znacznej części świata w tym i na kontynencie europejskim.

Bombardier dzięki zakupowi AD Tranz stał się znacznym graczem na rynku taboru kolejowego. Dzięki prowadzonym działaniom i fabrykom na całym świecie koncern stał się jednym z najbardziej rozpoznawanych dostawców. Wobec prowadzenia działań na tak szerokim obszarze kuszącym jest opracowanie produktu globalnego w postaci pociągu modułowego. Jednak różnice między poszczególnymi kolejami na świecie powodują, że zadanie to jest niezmiernie trudne, żeby nie powiedzieć, że niemożliwe. Przykładami takimi mogą być Wielka Brytania czy Japonia. Jednak jak pokazują przykłady tramwajów da się zbudować pojazdy modułowe, które osiągają duży stopień zamienności części. Bombardier pokusił się o skonstruowanie podobnego pojazdu dla potrzeb szybkich przewozów kolejowych. Podstawowe założenia pociągów Zefiro to wysoka ilość miejsc siedzących możliwa dzięki zastosowaniu koncepcji elektrycznego zespołu trakcyjnego oraz duża możliwość adaptacji wnętrza. W zakresie parametrów technicznych pociągi Zefiro mogą być wykonane w zakresie prędkości 200 do 350 km/h, długości 100 do 400 metrów jedno lub wielonapięciowych, gdzie za podstawowe przyjęto najpowszechniejsze europejskie systemy prądu stałego 1,5kV oraz 3kV, jak również prądu przemiennego o napięciu 15kV 16,7Hz oraz 25kV 50Hz. Oczywiście przy zamówieniach na inne napięcia zostaną one wykonane. Dla pociągów Zefiro przyjęto tradycyjne rozwiązanie z wagonami posadowionymi na dwóch dwuosiowych wózkach. Wagony mogą mieć szerokość dopuszczaną przez UIC lub odmianę szerszą stosowaną na sieciach szerokotorowych oraz w Azji. Przyjęta koncepcja modułowa zakłada, że stylistyka przodu będzie dobierana w zależności od zamówienia przy pozostawieniu komplementarności pozostałych części. Dzięki temu pociągi mają łączyć w sobie zarówno cechy indywidualności jak i niskich kosztów zakupu oraz eksploatacji. W efekcie pociągi Zefiro mają maksymalizować osiągane zyski dla przewoźnika dzięki swojej dużej pojemności oraz niskim kosztom eksploatacji.

Pociągi Zefiro będą się składać z trzech typów wagonów. Pierwszy to czołowy wagon silnikowy (Mc), drugi to wagon środkowy z pantografem oraz bez (Tp lub T), natomiast trzeci to środkowy wagon silnikowy. W najwolniejszej wersji pociągu o długości 100 metrów i czterech wagonach pociąg tworzą dwa skrajne wagony silnikowe oraz dwa środkowe, z których jeden jest wyposażony w pantograf. W przypadku najpopularniejszej wersji dla kontynentu europejskiego dla prędkości 300km/h pociąg będą tworzyły dwa silnikowe wagony czołowe, dwa środkowe silnikowe oraz cztery środkowe bez napędu, z których dwa będą wyposażone w pantograf. Takie dwa składy ośmiowagonowe można spiąć w trakcji ukrotnionej do dwóch jednostek. Łączenie i rozłączanie ma zająć jedynie 3 minuty. Ponieważ pociąg taki będzie miał 400 metrów długości, co jest zgodnie ze specyfikacjami interoperacyjności kolei dużej prędkości TSI uważane za maksymalną długość pociągu, więc nie przewiduje się w europie dłuższych składów. Jednak producent nie wyklucza zbudowania dłuższych zespołów na zamówienie aż do 16 wagonów. Modułowość tej konstrukcji polega na tym, że w zależności od maksymalnej prędkości pociąg może mieć mniej lub więcej wagonów silnikowych. Przykładowo dla wersji ośmiowagonowej o prędkości 250 km/h może mieć o jeden wagon silnikowy mniej, natomiast do 200 km/h aż o dwa w stosunku do wariantu na 300km/h. Wyposażenie trakcyjne w czołowych wagonach oraz środkowych jest takie samo. W każdym wagonie silnikowym napędzane są wszystkie cztery osie. Oprócz wagonów silnikowych występują również wagony środkowe z pantografem lub bez. Wagony z pantografem posiadają pod podłogą zabudowany transformator oraz inne wyposażenie trakcyjne.

Bardzo istotnym miejscem w pociągu jest kabina maszynisty. Znajduje się ona na końcu silnikowego wagonu czołowego, będącego jednocześnie sterowniczym. Zarówno wyposażenie techniczne jak i estetyczne kabiny może być dostosowane do potrzeb zamawiającego. Dla celów bezpieczeństwa wejście do kabiny będzie możliwe jedynie dzięki kluczowi. Klucz nie będzie wymagany przy wyjściu z kabiny. Aby umożliwić maszyniście obserwację boków pociągu zostaną zamontowane boczne kamery oraz monitor we wnętrzu. Wagony powstaną jako spawana konstrukcja aluminiowa, z położeniem nacisku na redukcję masy. Z tego powodu poszczególne wagony będą się różniły wykonaniem jako czołowy silnikowy, środkowy oraz silnikowy. Dzięki takiemu podziałowi możliwe jest wzmocnienie struktury poszczególnych wagonów w najbardziej newralgicznych miejscach. W efekcie redukcji ulega masa wagonów, jednak znacznie komplikuje się późniejszą możliwość podniesienia prędkości maksymalnej, ponieważ wagony środkowe nie będą się nadawały do zamontowania wózków silnikowych pod nimi. Tak przygotowany szkielet zostanie obłożony aluminiowymi blachami połączonymi tak aby dały równą linię elementów. 

Wagony zaprojektowano tak aby mogły wytrzymać wiatr boczny o prędkości do 25 m/s  przy prędkości maksymalnej pociągu 250 km/h. Aby uniknąć zmian ciśnienia generowanych przez mijające się składy cały pociąg zostanie tradycyjnie już wykonany jako ciśnieniowo szczelny ze szczelnymi przejściami międzywagonowymi. Wymaga to również zastosowania wydajnego systemu wentylacji połączonego z klimatyzacją. Nawiewy zostaną zamontowane nad poziomem okien. Przejścia międzywagonowe zostaną wykonane w taki sposób aby umożliwiały dojście od środka do sprzęgów międzywagonowych oraz redukowały docierający do wnętrza hałas. Przejścia będą miały szerokość 1100mm długość 800 mm oraz wysokość 2 metry. Pod pociągiem będą się znajdowały dwa typy wózków. Pierwsze to wózki napędne, drugie to toczne. Wózki napędowe będą posiadały po dwa silniki elektryczne napędzające po jednej osi. Na wózkach silnikowych zostaną zastosowane elektro –pneumatyczne hamulce tarczowe, gdzie po do obu stron koła zostaną przykręcone tarcze, które będą hamowane przez klocki. Natomiast wózki toczne będą miały po trzy tarcze na jedną oś. Z przyczyn bezpieczeństwa zastosowano koła monoblokowe, natomiast kształt profilu koła może być przedmiotem negocjacji. Usprężynowanie pierwotne jest realizowane za pomocą sprężyn gumowo-metalowych, natomiast drugi stopnień jest pneumatyczny. W razie awarii sprężyn pneumatycznych jest on zabezpieczany tradycyjnymi sprężynami i amortyzatorami w celu zapewnienia dalszej bezpiecznej jazdy. Działanie uspręzynowania pneumatycznego jest w pełni adaptowalne do bieżącego obciążenia wagonu.

Energia elektryczna pobierana jest z sieci napowietrznej za pomocą odbieraka prądu zamontowanego na dachu. Następnie w obiegu znajduje się transformator, który przetwarza prąd do napięć wykorzystywanych przez silniki trakcyjne oraz obwody pomocnicze. W układzie tych obwodów zainstalowano również baterie. Jednak najważniejszym jest obwód zasilania silników trakcyjnych. Jest on zrealizowany jako trójstopniowy. Napięcie opuszczające transformator jest kierowane do modułu liniowego przemiennika (LCM), który przetwarza napięcie z przemiennego na stałe. Stałe napięcie jest kierowane do silnikowych modułów konwertujących (MCM), które przemienia napięcie na przemienne ze zmienną frekwencją (VVVF), kierowane do silników trakcyjnych. Wykorzystuje się tutaj technologię IGBT. Silniki trakcyjne są typu asynchronicznych na prąd przemienny.

Wyposażenie wnętrza jest zależne w pełni od odbiorcy. Pociągi Zefiro oferują otwartą przestrzeń gdzie można zabudować siedzenia w dowolnym układzie lub też wyposażyć je w przedziały. W skrajnych wypadkach można wykonać również wnętrze sypialne. Typowo pociąg będzie miał dwie klasy –pierwszą, drugą oraz wagon gastronomiczny. Ściany boczne zostały wykonane tak aby umożliwiały montaż stolika, siedzeń oraz półek bagażowych w dowolny sposób, co pozwala na adaptację wnętrza do zmieniających się potoków pasażerskich w przeciągu lat. Przykładowo gdy wzrośnie zainteresowanie klasą pierwszą można bez większych komplikacji przekształcić część lub cały wagon klasy drugiej w pierwszą. Podłogi zostały wykonane w formie „pływającej”jaką znany z domów. Dzięki temu minimalizacji mają ulec wibracje powodowane przez jadący pociąg. Ponieważ podłoga w pociągu znajduje się na wysokości 1250mm nad główką szyny, więc najbardziej komfortowe wejście będzie z wysokich peronów. Jednak w przypadku europy TSI dopuszczają stosowanie jedynie niższych peronów, więc w europejskiej wersji pociągi będą posiadały stopnie wejściowe.

Zefiro podstawowe dane techniczne

W 2007 roku Bombardier Transportation ogłosiło, że jego spółka joint venture w Chinach, Bombardier Sifang Power (Qingdao) Transportation Ltd. (BSP), otrzymała zamówienie na 40 sztuk, 16 wagonowych pociągów dużej prędkości (w sumie 640 wagonów) od chińskiego Ministerstwa Kolei. Wartość zamówienia jest szacowana na miliard euro, z udziałem Bombardiera na poziomie 413 milionów euro. Zamówienie to jest największym jednorazowym kontraktem na tabor kolejowy w Chinach. Przedmiotem zamówienia są pociągi Zefiro o prędkości maksymalnej 250km/h. Na zamówienie składa się 20 zespołów w tradycyjnym wykonaniu dziennym z miejscami siedzącymi oraz 20 pociągów przystosowanych do podróży nocnych. W efekcie Chiny jako pierwsze wprowadzą do eksploatacji nocne pociągi dużej prędkości. Pierwsze dostawy nowych pociągów mają mieć miejsce w lutym 2009 roku, natomiast zakończenie dostaw jest planowane na sierpień 2010. Pociągi najprawdopodobniej otrzymają oznaczenie CRH-6. Obecnie Bombardier zatrudnia w Chinach 2500 pracowników (włącznie ze spółkami joint venture). Nowe pociągi zostaną wyprodukowane przez Bombardier Sifang Power (Qingdao) Transportation Ltd. w fabryce zlokalizowanej w Qingdao (Chiny).

Pociągi Zefiro Bombardiera stanowią krok w kierunku opracowania modułowego pojazdu, który ma pozwolić na zaoferowanie tańszego, a przy tym dostosowanego do odbiorcy pojazdu. Zmienne jest wyposażenie wnętrza oraz kształt czoła przy pozostawieniu dużej zamienności części. W efekcie eksploatacja pojazdów Zefiro ma się cechować niskimi kosztami oaz wysoką niezawodnością. Jak na razie jedynie Chiny zdecydowały się zakupić pociągi Zefiro. Jednak wraz z kolejnymi przetargami szanse na szersze zastosowanie pociągów Zefiro rosną i w zasadzie czas pokaże na ile modułowa koncepcja pociągu zostanie przyjęta przez rynek.