Historia kolei dużych prędkości

W ciągu ostatnich 40 lat, dzięki nieprawdopodobnie szybkiemu po-stępowi technicznemu, udało się stworzyć pociągi podróżujące szyb-ciej niż kiedykolwiek. Jednak marzenie o szybkim przemieszczaniu się od zawsze tkwiło w umysłach inżynierów. Jak zauważa H. Gliński, „hi-storia kolei na świecie wiąże się nierozerwalnie z ciągłym dążeniem do osiągnięcia większych prędkości”1.

Bicie rekordów prędkości jest tak stare, jak sama kolej. W 1847 r., na przykład, udało się pokonać lokomotywą parową barierę 100 km/h, a szczyt możliwości tego rodzaju kolei osiągnięto w 1938 r., kiedy to brytyjski parowóz Mallard rozpędził się do 202,8 km/h. Należy nadmie-nić, iż w tym czasie jedną z najlepszych konstrukcji na świecie był polski parowóz Pm36, który zdobył pierwszą nagrodę na światowej wystawie w Paryżu w 1938 r.2

Wraz z nastaniem lokomotyw z napędem elektrycznym pojawiły się nowe możliwości i rozwiązania zwiększające osiągi. Po II wojnie świato-wej udało się przekroczyć próg 300 km/h, a w 1988 r. barierę 400 km/h – w Niemczech, na linii Fulda–Würzburg3. Obecny rekord prędkości ko-lei elektrycznej, 515,3 km/h, należy do specjalnie przebudowanego4

na potrzeby bicia rekordu pociągu TGV Atlantique, na trasie z Paryża do Le Mans (maj 1990)5.

* Mgr Izabela Andrzejczak-Padarewska – Katedra Logistyki, Wydział Zarządzania Uniwersytetu Łódzkiego, ul. Matejki 22/26, 90-237 Łódź.

1 H. Igliński, Perspektywy rozwoju kolei dużych prędkości w Unii Europejskiej, [w:] E. Gołembska (red.), Współczesne kierunki rozwoju logistyki, Polskie Wyd. Ekonomiczne, Warszawa 2006, s. 118.

2 Tamże.

3 K. Towpik, Linie kolejowe dużych prędkości. Stan obecny i kierunki rozwoju wybra-nych zagadnień z zakresu dróg kolejowych, „Problemy Kolejnictwa” 2002, nr 136, s. 111. 4 M.in. średnica kół została zwiększona oraz podniesiono napięcie w sieci trakcyjnej na czas przejazdu.

Izabela Andrzejczak-Padarewska

28

Takie wyniki osiągają pociągi podróżujące w systemie koło–szyna. Jeszcze większe prędkości są w stanie rozwinąć pociągi na poduszce magnetycznej. Nazywane są „maglev”, od słów „magnetic levitaion”, gdyż pociągi te, za sprawą oddziaływania pola magnetycznego, niejako lewitują w powietrzu, tuż nad torami6.

Przy rozważaniach na temat rekordów prędkości nasuwa się oczywi-sta wątpliwość: czy każdą kolej, która porusza się dość prędko, można nazwać „szybką koleją”? Jeśli tak, jaki pułap prędkości uznać za rozgra-niczający? A może należałoby wziąć pod uwagę inne czynniki? Czy Polskę, która osiągnęła prędkość 250,1 km/h na trasie Centralnej Magistrali Kolejowej, można uważać za kraj eksploatujący szybkie koleje?

Główny problem polega na zdefiniowaniu określenia „kolej dużych prędkości”. Określenia w różnych językach: HST – high speed train, TGV – Train á Grande Vitesse czy Hochgeschwidigkeitzug oznaczają wszędzie to samo: kolej dużych (wysokich) prędkości. W języku pol-skim używa się określeń: kolej wielkich prędkości, pociągi dużych pręd-kości/szybkiego ruchu/superekspresowe lub superekspresy. „Jednak, po pierwsze, szybka kolej może się kojarzyć z Szybką Koleją Miejską w Trójmieście, która do szybkich nie należy, po drugie, jest to określe-nie zbyt potoczne”7.

Bardziej szczegółową definicję podaje Międzynarodowy Związek Kolei. Według UIC, kolej dużych prędkości charakteryzuje prędkość po-wyżej 250 km/h, ale przede wszystkim czynniki wpływające na jakość świadczonych usług przewozowych, takie jak: czas, częstotliwość po-łączeń oraz komfort podróży. UIC zaznacza, że system szybkiej kolei wymaga:

• specjalnego taboru – dla superekspresu konieczne są specjalne zestawy pociągowe, ze względu na duże jednostkowe zużycie energii elektrycznej czy aspekty techniczne: aerodynamikę, niezawodność, bezpieczeństwo,

• specjalnej dedykowanej linii kolejowej – po zwykłych liniach ko-lejowych, nawet modernizowanych, można co najwyżej poruszać się z prędkością 200–220 km/h. Odpowiednie ułożenie sieci, skrzyżowań linii, jakość trakcji, dostawa energii czy warunki środowiskowe muszą być spełnione, aby pociągi mogły podróżować z tak znaczną prędkością, • specjalnego systemu sygnalizacji – systemy sygnalizacji umiesz-czane wzdłuż linii kolejowych, przy prędkościach powyżej 200 km/h nie gwarantują bezpieczeństwa, gdyż mogą zostać przeoczone. Niezbędny jest system znajdujący się w kabinie motorniczego.

6 T. Sievert, The world’s fastest trains, Capstone Press, Mankato 2002, s. 9. 7 H. Igliński, Perspektywy rozwoju kolei dużych prędkości…, s. 120.

2. Koleje dużych prędkości 29 UIC dodaje, że prędkość 200–220 km/h jest granicą wyznaczającą kres zwykłych kolei i początek kolei dużych prędkości8, gdyż powyżej tej bariery następuje potrzeba całkowitej przebudowy sieci, z uwzględ-nieniem wymienionych powyżej czynników.

Za najdokładniejszą uważa się definicję przygotowaną przez Unię Europejską. Dyrektywa 96/48 wyznacza następujące warunki, które musi spełnić system kolei dużych prędkości9:

• infrastruktura, obejmująca:

– nowe inie kolejowe, odpowiednio wybudowane i przygotowane, przystosowane do prędkości 250 km/h i większych,

– istniejące linie kolejowe, zmodernizowane, przystosowane do pręd-kości przynajmniej 200 km/h,

– specjalne linie kolejowe dużych prędkości, zmodernizowane bądź wybudowane, przystosowane do cech topograficznych terenu lub specyficznych ograniczeń związanych z obszarami zurbanizo-wanymi, na których prędkość każdorazowo jest dostosowywana do tych wyjątkowych warunków;

• tabor, który zapewni niezakłóconą, bezpieczną i komfortową podróż: – na nowych liniach z prędkością przynajmniej 250 km/h, a nawet

300 km/h w odpowiednich warunkach,

– na liniach zmodernizowanych z prędkością ok. 200 km/h,

– w warunkach specyficznych, z maksymalną prędkością możliwą w danym przypadku;

• dostosowanie infrastruktury i taboru:

– koleje dużych prędkości wymagają najwyższej kompatybilności parametrów infrastruktury z parametrami taboru. Od tej zgodności zależy funkcjonowanie systemu, bezpieczeństwo, komfort podróży, jakość świadczonych usług przewozowych oraz poziom kosztów. Omawiana dyrektywa pozwala jednoznacznie określić, które połą-czenia można zaklasyfikować do linii dużych prędkości.

Historię kolei dużych prędkości rozpoczyna projekt japoński. Pierwszego października 1964 r. Kraj Kwitnącej Wiśni przedstawił światu pierwszy pociąg dużych prędkości – Shinkansen. Nazywa się go również pociągiem-pociskiem (bullet-train) ze względu na kształt dzioba oraz to, że mknąc po szynach przypomina pędzący pocisk. Pierwszy Shinkansen podróżował ze średnią prędkością 161 km/h, osiągając maksymalną 8 Cały powyższy fragment na podstawie: UIC, High speed rail. Fast track to susta-inable mobility, s. 2, za: http://www.uic.org/IMG/pdf/2-01_2009_Brochure_high_spe-ed_Jan_2009.pdf [z dn. 1.02.2010].

9 Dyrektywa nr 96/48/WE z dn. 23 lipca 1996 r. w sprawie interoperacyjności trans-europejskiego systemu kolei dużych prędkości; Dz.U. L 235 z 17.09.1996.

Izabela Andrzejczak-Padarewska

30

wartość 209,2 km/h. Współcześnie pociągi Shinkansen łączą 15 miast japońskich i podróżują z prędkością ok. 257,5 km/h10. Przez 45 lat ist-nienia skorzystało z tej linii ponad 4 mld osób11. Tokaido Shinkansen, z Tokio do Osaki (515 km), jest obecnie najbardziej ruchliwą linią szyb-kiej kolei na świecie, przewożąc 360 tys. pasażerów każdego dnia12. Powstanie Shinkansen było przełomowym wydarzeniem dla transportu kolejowego. Pierwszy bullet-train pokazał, że kolej nie jest „wymierają-cą” gałęzią, ma ogromne możliwości techniczne i komercyjne oraz może spokojnie konkurować z samochodami i samolotami.

Dopiero prawie 20 lat później powstała druga kolej dużych prędko-ści, tym razem w Europie – we Francji. Lata 90. i początek XXI wieku to rozwój KDP13 na Starym Kontynencie (o czym bliżej w następnym podrozdziale). Poza Europą i Japonią szybkie pociągi podróżują w USA (od 2000 r.), w Korei Południowej (od 2004 r.), na Tajwanie (od 2005 r.) i w Chinach (od 2008 r.)14.

Wykres 5. Rozwój sieci szybkiej kolei na świecie w latach 1964–2024

Źródło: UIC, High speed rail. Fast track to sustainable mobility, s. 11

Obecnie sieć kolei dużych prędkości na świecie liczy ponad 11 tys. km, a liczba ta ma wzrosnąć prawie czterokrotnie do 2024 r. (wykres 5).

10 G. Roza, The incredible story of trains, PowerKids Press, New York 2004, s. 10. 11 Należy wspomnieć, iż przez cały ten okres nie doszło do żadnego wypadku, w któ-rym pasażerowie zostaliby ranni (na podstawie: UIC, High speed rail…, s. 5).

12 Tamże.

13 KDP – koleje dużych prędkości.

2. Koleje dużych prędkości 31 W styczniu 2008 r. w użyciu było 1737 zestawów pociągowych szybkiej kolei (minimalna prędkość 250 km/h) na całym świecie. Ponad 60% kursowało w krajach europejskich (Francja, Belgia, Niemcy, Włochy, Hiszpania, Wielka Brytania), 427 w Japonii, 163 w Chinach, reszta w Korei, na Tajwanie i w USA (odpowiednio 47, 30, 20)15.

Budowa sieci szybkiej kolei oznacza ogromne inwestycje infra-strukturalne. Podróżowanie po krętych torach z tak znaczną prędko-ścią byłoby niebezpieczne, a pasażerowie odczuwaliby duży dyskom-fort (ciągłe hamowanie i rozpędzanie się). Dlatego też tory pod kolej wielkich prędkości są układane z bardzo długich szyn, a tam gdzie tylko to wykonalne, w prostej linii. W celu zachowania drogi w linii prostej odpowiednio przygotowuje się nasypy pod torowisko, budu-je mosty, wiadukty i tunele16. Jest to szczególnie uciążliwe i kapitało-chłonne na terenach górzystych17. Często zdarza się, że taką sieć trze-ba budować od podstaw, gdyż oprócz układu szyn potrzebne jest inne zasilanie trakcji, występuje konieczność budowy wielopoziomowych skrzyżowań, a system sygnalizacyjny musi z pobocza trasy być „prze-niesiony” do kabiny motorniczego. Niezbędne jest również zbudowanie stacji, na których pasażerowie mogliby przesiadać się z superekspre-sów do zwykłych pociągów, do środków komunikacji miejskiej, samo-lotów czy samochodów.

Kolej dużych prędkości wymaga również odpowiednich środ-ków transportu. Aby osiągnąć tak znaczne prędkości18, inżynierowie m.in. instalują silniki na każdej osi osobno. Wykorzystywanych jest też kilka specjalnych systemów hamulcowych, które będą w stanie zatrzymać „pędzący pocisk”. Pojazdy wykonane są z lekkiego, ale wy-trzymałego materiału. Ich kształt ma zapewnić zmniejszenie oporów powietrza, a jednolitość zestawu (tzn. pociąg nie jest złożony z od-rębnych wagonów) – stabilność i bezpieczeństwo w czasie jazdy. Podwozie takiego pociągu musi być przygotowane na dane obciążenie

15 UIC, High speed rail…, s. 11–12.

16 D. Biello i in., Bullet trains: inside and out, PowerPlus Books, New York 2002, s. 12. 17 Z powodu ukształtowania i rzeźby terenu m.in. budowa pierwszej linii kolejowej w Korei Południowej trwała prawie 12 lat, a na Tajwanie trzeba było zbudować najdłuższy wiadukt na świecie (157 km) (na podstawie: H. Igliński, Perspektywy rozwoju kolei du-żych prędkości…, s. 124–125).

18 Szybkość stanowi dla wielu pasażerów największą zaletę. Ch. Maynard w High-speed trains żartobliwie zauważa, że jeżeli marzy się komuś „przejażdżka” pojazdem szybszym niż Ferrari czy Porsche, powinien po prostu wybrać się w podróż pociągiem. Superekspresy poruszają się tak szybko, iż wydaje się, że sportowe samochody „cofają się w rozwoju”. Nie znajdzie się na świecie policyjnego radiowozu, który dogoniłby szybką kolej, przewożą-cą w zwykły dzień ludzi z miasta do miasta z prędkością, bagatela, 229,7 km/h (na podsta-wie: Ch. Maynard, High-speed trains, Wyd. LernerSports, Minneapolis 2002, s. 4).

Izabela Andrzejczak-Padarewska

32

(przy 300 km/h – 11 do 17 ton na oś19), prowadzić pojazd gładko po szynach oraz przejmować wszelkie wibracje i trzęsienia, powstałe w wyniku nierówności torów lub kształtu drogi20. Co więcej, pociągi takie są wyposażone w różnego rodzaju systemy komputerowe, nawi-gacyjne oraz sygnalizacyjne.

Pomimo tych kosztów, nawet kraje rozwijające się mają ambitne pla-ny budowy kolei wielkich prędkości, m.in. Tajlandia, Indonezja, Pakistan, kraje Bliskiego Wschodu czy Ameryki Środkowej. Kolej taka oznacza prestiż, nadaje pewną renomę, pokazuje siłę gospodarczą kraju. Oprócz tego zwiększa mobilność ludności, przyciąga inwestycje, przyczynia się do rozwoju turystyki. Szybka kolej to tańszy, bardziej ekologiczny i przy-jaźniejszy21 substytut samolotów na długich i samochodów na krótkich trasach (na rys. 5 przedstawiono rozwój superszybkich kolei na świecie).

Rysunek 5. Kolej dużych prędkości na świecie (rok 2008)

Źródło: UIC, High speed rail. Fast track to sustainable mobility, s. 23

19 UIC, High speed rail…, s. 12.

20 M. Hughes, High speed railways options and policy – a world observed, [w:] B. H. North (red.), Modern railway transportation: proceedings of the International Conference “Railways”, organized by the Institution of Civil Engineers and held in London on 25–27 May 1993, Redwood Books, London 1993, s. 363.

21 UIC w swoim raporcie wskazuje, że szybką kolej od samolotów wyróżnia pewna swoboda i wolność: nie trzeba pozostawać na miejscu przez cały czas podróży, nie ma przymusu zapięcia pasów, nie trzeba wysłuchiwać instrukcji bezpieczeństwa i można uży-wać sprzętu elektronicznego (na podstawie: UIC, High speed rail…, s. 6).

2. Koleje dużych prędkości 33 Aby jednak projekt budowy superkolei okazał się sukcesem, muszą być spełnione pewne kryteria22:

• wystarczająco duże zapotrzebowanie, najprawdopodobniej przynaj-mniej 10 do 15 mln pasażerów rocznie w przewozach między miasta-mi, czas podróży ok. 3 godzin,

• doświadczenie techniczne,

• odpowiednie fundusze – koszty budowy sieci są w dużym stopniu uzależnione od lokalnych warunków geograficznych (np. ile tuneli trzeba będzie zbudować),

• dobre połączenia ze środkami transportu miejskiego i innymi gałęzia-mi transportu,

• wsparcie polityczne.

W 1993 r., kiedy odbywała się konferencja dotycząca kolei w Londynie, Polska została uznana za państwo na wschodzie Europy, które miałoby największą szansę na budowę szybkiej kolei, łączącej Niemcy z Europą Wschodnią23. W podrozdziale 2.3 zostanie zaprezento-wana współczesna koncepcja budowy szybkiej kolei w Polsce i podjęte w tym kierunku inwestycje.