Nowoczesność na kolei sprzyja nie tylko ekologii

Materiał został przygotowany dzięki wsparciu partnera - firmy Track Tec, czołowego europejskiego producenta materiałów do budowy nawierzchni kolejowej.

Fot. Materiały prasowe

Kiedy w latach 90. obserwowało się nasze koleje z potworną liczbą bardzo przestarzałego taboru, wydawało się, że tak wielkiej floty lokomotyw i jednostek trakcyjnych nie da się zastąpić nowoczesnymi pojazdami przez wiele dziesiątków lat, a tym samym te nowo wprowadzane w końcu też się zestarzeją. Wrażenie było więc takie, że nasze koleje na zawsze będą przestarzałym, nieekonomicznym skansenem. Tak się jednak nie stało.

Najpopularniejszych było sześć, wydawałoby się nieśmiertelnych pojazdów. Pociągi pasażerskie prowadziły głównie słynne „Angliki”, czyli lokomotywy EU07, produkowane na brytyjskiej licencji. Były bowiem zaprojektowane w Wielkiej Brytanii na przełomie lat 50. i 60., a my klepaliśmy je do początków lat 90. w niewiele zmienionej postaci. Na „towarach”, które kolejarze nazywają też „brutto” królowały wszechobecne „byki”, czyli ET22. Te zaprojektowano w Polsce, ale z wykorzystaniem wielu elementów „Anglików”, technologicznie się więc od nich nie różniły. Najbardziej chyba kuriozalne były jednostki elektryczne EN57, które miały bardzo nieładne kolejarskie przezwisko – „kibel”. Pojazd ten w prostej linii wywodził się od przedwojennych jednostek elektrycznych węzła warszawskiego, dostarczonych przez brytyjską firmę English Electric, znany też pod powojennym oznaczeniem EW51. Po wojnie najpierw skopiowano brytyjski pojazd, a potem stopniowo choć nieśpiesznie ulepszano w kolejnych odmianach EW52, EW53, EW55 i EN57. Dwa ostatnie były dość podobne, tylko EW55 dostosowano do wysokich peronów węzła warszawskiego, zaś liczne EN57 dostosowane do peronów niskich, obsługiwały resztę Polski. Najciekawsze jest to, że do dziś jeszcze jeździ nieco EN57 w niezmodernizowanej postaci, ale są one już bardzo nieliczne.

Wśród spalinówek, które zatrudniono głównie w ruchu towarowym, liczne były „Rumuny”, czyli wyjątkowo udane lokomotywy ST43 wyprodukowane w Rumunii, oraz radzieckie „Gagariny” – wielkie ST44. Te ostatnie miały ciekawą rzecz: wolnoobrotowy silnik wysokoprężny, który pracował jako dwusuwowy, niemal jak w Syrence…Silnik ten dymił przeraźliwie jak by to był parowóz, a nie spalinówka. Każde „przygazowanie” powodowało wyrzucanie wielkich kłębów siwo-czarnego dymu w imponujących ilościach. Za „Gagarinem” ciągnął się dławiący smród spalin i dźwięk o bardzo niskich, nieprzyjemnych tonach.

Ostatnim z wymienionych była słynna manewrowa „Stonka” (SM42) opracowana całkowicie w Polsce, łącznie z jej silnikiem wysokoprężnym i niemal całym wyposażeniem. Była wyjątkowo udana, choć jej silnik wywoływał silne wibracje, stąd drugie kolejarskie przezwisko, „wibrator”. SM42 na jałowym biegu istotnie trzęsła się jak galareta, ale była też, mimo swoich zalet eksploatacyjnych, mało środowisku przyjazna, również potrafiła zadymić śmierdzącymi spalinami, choć nie tak spektakularnie jak „Gagarin”, z którego przy przyśpieszaniu waliło jak z komina.

A jednak nowoczesność

Oczywiście wszystkie te lokomotywy były wyjątkowo paliwo lub prądożerne. Elektrowozy, wydawałoby się najbardziej ekologiczny środek transportu, miały silniki prądu stałego, bo i napięcie w sieci w Polsce to prąd stały o napięciu 3000 V. W Niemczech na przykład jest to prąd przemienny, 15 000 V i nietypowa częstotliwość, 16 ⅔ Hz (w gniazdku mamy 50 Hz przy 230 V). Przy takim zasilaniu są mniejsze straty energii elektrycznej w samym przesyle, co swego czasu dość spektakularnie udowodniła przemysłowa wojna między Thomasem Alva Edisonem preferującym sieci elektryczne prądu stałego, a Nicola Teslą, który wprowadził sieć elektryczną prądu przemiennego, pod koniec XIX wieku w USA.

Pamiętam, jak ruszył „Anglik” z peronu było słychać charakterystyczny, dość głośny dźwięk o narastającym tonie, jakby coraz głośniejszy i szybciej pracujący odkurzacz. Ludzie na peronie mówili: silnik pracuje. Ale to nie był silnik. Cztery elektryczne silniki EU07 pracowały dość cicho, choć tarcie szczotek o komutator robiło swoje. Ale ten dźwięk odkurzacza to był dźwięk wentylatora chłodzącego oporniki rozruchowe.

Bo tamte lokomotywy miały rozruch oporowy. W układ sterowania silników trzeba było włączać potężne oporniki, które pozwalały silnikom elektrycznym połączonym z osią na sztywno na coraz szybszy bieg, w miarę ruszania i rozpędzania się lokomotywy. Oporniki zaś wydzielały tyle ciepła, ile wydziela solidny kocioł parowy, a przy tym marnowały mnóstwo energii elektrycznej, bezpowrotnie.

A w dzisiejszych lokomotywach, takich jak NEWAG Dragon, PESA Gama, czy używanych na naszych kolejach niemieckich Siemens Vectron czy Eurosprinter (EU44, którym oficjalnie nadano nazwę „Husarz”, by uniknąć wymyślania bardziej złośliwej przez kolejarzy) mają silniki asynchroniczne prądu przemiennego, w których nie ma klasycznych szczotek bowiem prąd uzwojenia wirnika jest indukowany z uzwojenia stojana – dzięki temu, że jest on przemienny. Prędkość tego silnika zależy od częstotliwości przemienności prądu, a zatem układy sterowania oparte są o systemy impulsowo-tyrystorowe, które charakteryzują się minimalnymi startami energii. Żadnych oporów rozruchowych rozgrzewających się jak kowalski miech, w tych lokomotywach już nie ma.

Ale to jeszcze nie wszystko. Sterowanie rozruchem tych silników oraz pracą hamulców, w tym hamulców elektrodynamicznych (kiedy silniki są zamieniane w generatory prądu, oddając prąd do sieci hamując bieg pociągu), odbywa się za pośrednictwem komputera. Taki kolejowy „fly-by-wire”, jak we współczesnych myśliwcach. Maszynista joystickiem zadaje prędkość i tempo rozruchu (rozpędzania) lokomotywy, a komputer sam dobiera nakazane wartości prądów rozruchowych. A w starych lokomotywach odbywało się to „na sztywno”, dana pozycja nastawnika jazdy odpowiadała danej mocy silników. Niedoświadczony maszynista albo rwał skład pociągu towarowego, bo jego zbyt gwałtowne ruszanie rozrywało sprzęgi międzywagonowe, albo palił przy tym opory rozruchowe (najczęściej „wywalało” przekaźnik nadprądowy, powodujący otwarcie wyłącznika szybkiego – czyli mówiąc po ludzku bezpiecznika), albo powodował powstawanie poślizgu i zamiast jechać, to „szlifował” tor kołami kręcącymi się w miejscu, albo też ruszając zbyt wolno nie był w stanie w ogóle nabrać takiej prędkości, by wjechać pod najbliższe wzniesienie. A szlak kolejowy płaski nie jest, raz się wznosi, a raz opada, także na nizinach. Komputer na nic takiego nie pozwala. Liczne czujniki nie pozwalają na poślizg, ani przy ruszaniu, ani przy hamowaniu, jak ABS w samochodzie. Dobierają prądu rozruchowe tak, by skład ruszał płynnie i nie rozrywał sprzęgów, powodując pozostawienie części wagonów za pociągiem.

Najważniejsze jest jednak to, że te współczesne lokomotywy z silnikami asynchronicznymi i sterowanym komputerowo rozruchem impulsowo-tyrystorowym (w celu wytworzenia prądu przemiennego ze stałego mają te lokomotywy falowniki lub w starszych odmianach przerywacze zwane „chopperami”), w których tyrystor pełni funkcję przeniesienia częstotliwości impulsów prądu sterującego o niskim napięciu na odpowiadające mu impulsy prądu wysokiego napięcia podawanego na silniki, są o wiele bardziej prądo-oszczędne, niż pojazdy z oporami rozruchowymi. I co ciekawe, wiele elementów tej aparatury jest opracowywana i produkowana w Polsce. Największymi ich dostawcami jest Metcom z Gdańska, Enika z Łodzi i Impeco z Nowego Sącza. Jest to zmiana naprawdę radykalna i eksploatacja Dragona czy Gamy bardzo się opłaca – po prostu PKP Energetyka wystawi za przejazd o wiele niższy rachunek. Bo i prądu zużyjemy o połowę nieraz mniej na tę samą pracę przewozową, choć trzeba przyznać, że taryfy tej spółki są dość skomplikowane, choć dostosowane do potrzeb klienta.

Na szczęście na naszych kolejach zaczynają pomału przeważać pojazdy nowoczesne, nowo wyprodukowane, lub stare ale głęboko zmodernizowane. Nawet nieśmiertelne „kible” dziś niemal całkowicie zniknęły: albo jeżdżą ich mocno zmodernizowane wersje z nowoczesnymi układami elektrycznymi, albo całkiem nowe pojazdy z PESY, NEWAGu czy ze Stadlera. Są one lubiane przez pasażerów, są bowiem ciche i mają płynną, miękką jazdę. Niemal nie czuć, kiedy taka jednostka jedzie, a kiedy stoi. Nie to co stary dobry EN57, który jak przejeżdżał szybko przez rozjazdy, to stukał jak młot pneumatyczny i kołysał się na boki jak transatlantyk w sztormie. Na głowę pasażerów sypały się bagaże z półek, śpiący spadali z siedzeń na podłogę, a przewożone psy wyły z przerażenia…

Spalinówek, których notabene jest coraz mniej, też dotyczy proces unowocześniania, bowiem w miejsce starych dymiących silników z lat 60. czy 70. montuje się w nich dziś nowoczesne jednostki wysokoprężne spełniające wyśrubowane normy Euro z kolejnymi numerkami, które z rur wydechowych wypuszczają tylko falujące od gorąca powietrze. Oczywiście jest tam głównie dwutlenek węgla, ale produkty ich spalania są niemal niewidoczne. Oczywiście to tylko półśrodek, na okres przejściowy, bowiem przyszłość na liniach niezelektryfikowanych to najprawdopodobniej pojazdy z napędem wodorowym. Ale to już całkiem inny temat.