POJAZDY SZY N O W E N O W Y C H GEN ER AC JI ’99 T R A N SPO R T z.35, nr kol. 1415
Józef M A RCIN IAK CNTK,Warszawa
CECHY I WŁAŚCIWOŚCI KOLEJOWYCH POJAZDÓW SZYNOWYCH NOWYCH GENERACJI
S treszczen ie. W artykule „C echy i w łaściw ości kolejow ych pojazdów szynowych nowych generacji” przedstaw iono propozycję podziału pojazdów szynow ych na po
szczególne generacje. P rzedstaw iono cechy i w łaściw ości kolejow ych pojazdów szy
nowych now ych generacji oraz syntetyczną charakterystykę w ybranych kolejow ych pojazdów trakcyjnych.
FEATURES AND CHARACTERISTICS OF NEW GENERATIONS RAIL
WAY VEHICLES
S u m m a ry . A llocation o f railw ay vehicles into appropriate generation is proposed in the article intitled „Features and characteristcs o f the new generations railway vehicles” . Features and characteristics o f new generations railway vehicles are presented and se
lected railw ay tractive units are synthetically characterized.
Kolejowe pojazdy szynow e przełom u X X i XXI w ieku są obiektam i technicznym i o zło
żonych układach m echanicznych, elektrycznych, elektronicznych i pneum atycznych rozw ija
jących duże prędkości w granicach 200 + 350 km/h w ruchu pasażerskim i prędkości do 160 km/h przy nacisku 225 kN /oś w ruchu tow arow ym - m ów im y w ów czas, że są to pojazdy nowych generacji.
W pojazdach tych w ystępują zespoły i podzespoły, które dotychczas nie były zabudow y
wane do p o ja zd ó w ja k np.: ham ulec szynowy, przetw ornica statyczna, zam knięte układy WC, urządzenia przeciw poślizgow e i inne.
Według autora,podział kolejow ych pojazdów szynowych na poszczególne generacje m oż
na przedstawić ja k niżej [1]:
1. WSTĘP
54 J. M arciniak
1.1. P ojazd y tra k c y jn e
I g en e racja - pojazdy trakcji elektrycznej i spalinowej z rozruchem rezystorow ym , silnikam i szeregow ym i prądu stałego, prądnicam i prądu stałego w lokom otywach spalinow ych, rozw i
jających prędkość V < 120 km/h.
II g en e racja - pojazdy trakcyjne z rozruchem impulsowym (czoperowym ) z szeregowym i silnikami, prądnicam i prądu stałego, rozw ijającym i prędkość V<140 km/h.
III g en e racja - pojazdy trakcyjne z silnikam i (prądnicami) prądu przem iennego, falow nika
mi, rozw ijającym i prędkość V<I160 km/h.
IV g e n e ra c ja - pojazdy trakcyjne z silnikam i (prądnicam i) prądu przem iennego, falownikam i na tyrystorach GTO, o prędkości V < 200 km/h.
V g en e ra c ja - pojazdy trakcyjne z silnikam i prądu przem iennego i falow nikam i na tyrysto
rach GTO i na tranzystorach IGBT, o prędkości V>200 km/h.
1.2. W agony p a sa ż e rsk ie
I g en e ra c ja - w agony z ogrzew aniem konw ekcyjnym parowym, ośw ietleniem żarow ym i prądnicą w irującą, z rezystoram i piórow ym i, o prędkości V<120 km/h.
II g en e racja - w agony z ogrzew aniem parow o-elektrycznym konw ekcyjnym , ośw ietleniem żarowym, prądnicą w irującą, zaw ieszeniem sprężystym nadw ozia, rozw ijającym i prędkość v <140 km/h.
III g en e racja - w agony z ogrzew aniem elektrycznym konw ekcyjnym , ośw ietleniem fluoro
scencyjnym, prądnicą w irującą, zaw ieszeniem sprężystym nadw ozia, rozw ijające prędkość 160<km/h.
IV g en e ra c ja - w agony Z2 z ogrzew aniem elektrycznym naw iewnym , ośw ietleniem fluore
scencyjnym, prądnicą w irującą, zaw ieszeniem sprężystym nadwozia, rozw ijające prędkość V<200 km/h z ham ulcam i tarczow ym i.
V g en e ra c ja - w agony Z1 z klim atyzacją, przetw ornicą statyczną, ośw ietleniem fluorescen
cyjnym, zam kniętym i układam i W C, uresorow aniem pneum atycznym , ham ulcem tarczowym i szynowym, diagnostyką pokładow ą, centralnym zam ykaniem drzw i, rozw ijającym i pręd
kość V > 200 km/h.
1.3. W agony to w aro w e
I g e n e ra c ja - w agony dw uosiow e i czteroosiow e na łożyskach ślizgow ych, resorach pióro
wych, nacisku na oś Q <170 kN , rozw ijających prędkość V<80 km/h.
I I g en e ra c ja - w agony dwu- i czteroosiow e na łożyskach tocznych, resorach piórow ych, na
cisku na oś Q > 170 kN, rozw ijających prędkość V<90 km/h.
III g en e racja - w agony czteroosiow e na łożyskach tocznych, uresorow aniu sprężystym , na
cisku na oś Q<200 kN, prędkość V <90 km/h.
IV g en e ra c ja - w agony czteroosiow e na łożyskach tocznych, uresorow aniu sprężystym , zde
rzakach elastom erow ych, nacisku na oś Q<225 kN, rozwijających prędkość V <100 km/h.
V g e n e ra c ja - w agony na łożyskach tocznych, nacisku na oś 225 kN, rozw ijających prędkość V=160 km/h, zderzakach elastom erow ych, ham ulcach tarczowych oraz w agony o param e
trach j. w. do transportu kom binow anego.
2. W YMAGANIA STA W IA N E W SPÓŁC ZESN YM POJAZDOM SZY N O W Y M
W spółczesne pojazdy szynow e pow inny spełniać wiele kryteriów i w ym agań dotyczących [2]: ekologii, eksploatacji, małej energochłonności i m ateriałochłonności.
Pojazdy trakcyjne i w agony w szczególności powinny:
być przyjazne dla środow iska naturalnego (brak zanieczyszczeń pow ietrza, wody i gruntu oraz brak w ibracji i hałasu),
w yróżniać się w ysokim poziom em niezawodności, posiadać w łaściw ą trw ałość,
posiadać odpow iednie przyspieszenie zarówno przy rozruchu, ja k i ham owaniu (przy
spieszenie ujem ne),
rozwijać zało żo n ą przez konstruktora prędkość,
być energonom iczne i zapew niać należyty kom fort podróżow ania (klim atyzacja) oraz bezpieczeństw o podróżnych,
wyróżniać się podatnością obsługow ą i technologiczną przeglądów i napraw, być przystosow ane do diagnostyki i posiadać budow ę m odułową,
być energooszczędne,
- być m ateriałooszczędne i niepalne, wyróżniać się estetyką sylw etki,
odpowiadać w ym aganiom krajow ym i m iędzynarodow ym w zakresie nacisku na oś, skrajni, drogi ham ow ania i innych w ażnych parametrów.
Natomiast w zakresie pojazdów szynowych przeznaczonych do przew ozów towarowych rysują się następujące ich w łaściw ości i trendy rozw ojowe [1]:
m ożliwość zw iększenia prędkości jazd y pociągów towarowych do 1 2 0, 140 a naw et do 160 km/h, przy nacisku na oś 22,5 t przy 100 km/h i 20 t przy 140 km /h,
dość ścisła w spółzależność pom iędzy transportem szynowym a transportem sam ocho
dowym,
przyjm owanie przez kolej czynności transportowych w system ie „dostaw ca - odbior
ca”,
objęcie transportem kolejow ym m asow ych przewozów ładunków (w ęgiel, ruda żelazna, kopaliny, naw ozy sztuczne, paliw a i produkty ropopochodne).
W przewozach pasażerskich i tow arow ych pojazdy trakcyjne pow inny m ieć charakter po
jazdów uniw ersalnych - m oc jed n eg o pojazdu pow inna zaw ierać się w granicach 6000 -i- 7000 kW i rozw ijać prędkość 160 -i- 200 km/h
Trwałość now oczesnych lokom otyw elektrycznych pow inna w ynosić 40 + 45 lat, a przebieg m iędzy napraw am i rew izyjnym i pow inien wynosić 2 m in km , zaś przebieg m iędzy naprawami głów nym i 4 m in km , roczny koszt napraw nie pow inien przekraczać 2% ceny lokomotywy.
W zakresie pojazdów trakcyjnych spalinow ych [1] przew iduje się zastosow anie now ocze
snych silników spalinow ych o n isk im zu ż y ciu oleju napędow ego - 2 0 0 g/kW h, wysokiej nie
zawodności i trw ałości około 40 lat oraz m ineralnego oddziaływ ania na środow isko naturalne w zakresie em isji substancji szkodliw ych, a zw łaszcza Co, N Ó j i CH oraz zadym ienia.W tego rodzaju pojazdach poza tym przew iduje się:
wprowadzenie napędu z przekładnią elektryczną - prąd przem ienny, prąd przem ienny z synchroniczną prądnicą trójfazow ą i asynchronicznym i silnikam i trakcyjnym i, zastosow anie tyrystorów G TO w układach napędow ych,
56 J. M arciniak
w prow adzenie elektronicznych układów sterow ania silnikiem spalinow ym ,' napędem i ham ow aniem układów kontrolnych oraz diagnostycznych z w ykorzystaniem m ikro
procesorów,
w prow adzenie w ysokospraw nych, ciśnieniow ych układów napędow ych w entylatorów silnika spalinow ego i elektrycznych silników trakcyjnych,
- zastosow anie ham ow ania elektrodynam icznego w całym zakresie prędkości,
- stosowanie now oczesnych, ergonom icznych i klim atyzow anych kabin sterujących, od
pornych na zderzenia czołowe.
W agony pasażerskie - typu-Z 1 - powinny:
- um ożliw iać osiągnięcie prędkości 200 -¡- 230 km/h,
odpowiadać w ym aganiom UIC w zakresie klim atyzacji, sanitariatów , zasilania energo- elektrycznego, diagnostyki pokładowej i innych.
3. C H A R A K TER Y STY K A PO JA ZD Ó W TRA K CY JN Y CH
Przykładowo charakterystykę trakcyjną lokom otyw y Euro S printer przedstaw iono na rys. 1, a zespołu trakcyjnego ICE na rys.2. Pojazdy te charakteryzują się dużą w artością siły na haku, która p rzy prędkości 200 km /h dla lokom otywy Euro Sprinter w ynosi 110 kN , a dla zespołu ICE przy prędkości 200 km /h - 175 kN. N atom iast podstaw ow e param etry lokom o
tyw elektrycznych na duże prędkości zaw iera tabela 1. M asa lokom otyw now ych generacji zawiera się w granicach 82 -;- 90 t, a moc od 4800 + 6400 kW . W skaźnik udziału m asy na jednostkę m ocy wynosi 13,5 kg/kW lub 71,1 85,7 W/kg.
R y s . l . C h a r a k t e r y s t y k a tr a k c y jn a lo k o m o ty w y E u r o S p r in te r F i g . l . T r a c t i v e c h a r a c te r is tic o f th e lo c o m o ti v e E U R O S p r in te r
R y s .2 . C h a r a k te r y s ty k a tr a k c y jn a z e s p o ł u tr a k c y jn e g o 1CE F ig .2 . T r a c t i v e c h a r a c te r is tic o f th e tr a c ti o n u n it I C E
Tabela 1
Producent A B B H e nsch e
1
A B B . S L M
A E G A n sa ld o G EC
A lstho m
S iem en s KM
SG P A B B
Seria B R 1 2 0 E co 200 0
R c4 6 0 R e465 12X E402 E 4 02A E 402B BB
260 00 B o-B o 36000
S 252 E u ro S p rin te r
1012 E U l l
Zasilanie (kVj |H z]
15;
16 2/3 15;
16 2/3 15;
16 2/3 15.
16 2/3 15;
16 2/3 3 pr. stal.
3 p r.stal.
25;50;
3 pr.stal.
2 5 . 50;
1.5 pr.stal.
25 ;5 0 , 3 . 1.5 Df stal
2 5 .5 0 . 3 pr stal
15.
16 2/3 1 5 ; 16 2/3
25 ,5 0 15,162/3
3 p r st Układ osi B o -B o B o -B o B o -B o B o -B o B o-B o B o-B o B o-B o B o-B o B-B B o-B o B o -B o B o-B o B o -B o B o-B o
Masa własna [tl
84 86 84 84 84 82 84 87 90 88 88 86 84 82
Moc ciągi PcW]
5600 64 0 0 4 8 0 0 64 0 0 64 00 5000 5200 560 0 5600 60 0 0 5600 64 00 60 0 0 5 0 0 0 -6 0 0 0
Moc max.
IkWI
7 0 0 0 61 0 0 7000 7200 6000 600 0 60 00 7200 6400
M ax.sila rozruchu . !W 1
3 0 0 /2 8 0 3 4 0 275 3 00 300 248 2 5 2 2 7 0 320 32 0 300 300 280 28 0
Siła poc.
przy fkNI
100/185 105 80 80 100 100/80 94/83 100/95 100 100 9 0 90 85
Pręd.max.
(km/h]
2 00 220 2 3 0 230 2 2 0 /2 5 0 220 220 2 2 0 200 22 0 220 230 2 30 22 0
M oc ham ow elcktryczn,
ikW ] . 4 0 0 0
rek.
64 00 rek.
61 0 0 rek
70 00 rek.
640 0 rek.
3300 rek od.
3 3 0 0 rck.oo
56 0 0 33 0 0 re k .o d.
2 8 0 0 OD
60 0 0 30 0 0 rek od
560 0 330 0 rek op
64 00 rek.
6 0 0 0 rek.
3600
re k .od. DlugOŚĆ ZC
zderzakam i m ...
19,20 18,95 18,50 18,50 19,50 18,44 18,44 18,90 17,71 19,7 20,38 19,58 19,30 19,00
Rozstaw czopów skrętu fm)
10.20 11,00 11,00 11,40 10,40 10,40 10.40 9 ,6 9 4 9.7 10,50 9.9 10,30
Rozstaw osi wózka (ml
2 ,8 0 2,65 2 ,8 0 2 ,8 0 2,60 2,85 2 ,85 2.85 2,8 0 3,0 0 3 ,00 3 ,0 0 2 .80
Średnica kół (mm]
1250 1100 1100 1100 1250 1250 1250 1250 1250 1150 1250 1250 1100 1250
Kolej eks
ploatująca
DB DB S B B
N S B VR
S B B BLS
DB FS FS FS S N C F S N C r R E N FE
C P
DB O B B PKP
Uwagi P roto-
ty pw b u d o wie
P ro to typ
S c n a pró b n a
5 SZL
P rojekt M o no silnik i syn ch r.
P roto- ty p w bud o w ie
P roto ty p P ro to ty p w b u d o wie
W y tyczne t-e
58 J. Marciniak
LITERATU RA
1. M arciniak J.: K olejow e pojazdy szynow e nowych generacji, Politechnika Radom ska, Ra
dom 1998.
2. M arciniak J.: Kierunki rozw oju przyszłościow ych kolejow ych pojazdów trakcyjnych koń
ca XX w. Prace CNTK. Z. 102. W arszaw a 1991.
3. M arciniak J.: E ksploatacja kolejow ych pojazdów szynowych. W kiŁ, W arszaw a 1990.
4. Hertel S., K öhler W.: K onzept zur M essereduzirung beim M ittelwagen des IC - Express, ETR nr 2, 1992.
Recenzent: D r hab.inż. M arek Sitarz Prof. Politechniki Śląskiej
A b stra c t
Allocation o f railw ay vehicles into appropriate generation is proposed in the article intitled
„Features and characteristcs o f the new generations railway vehicles” .Features and characteri
stics of new generations railw ay vehicles are presented and selected railway tractive units are synthetically characterized.
