Wielosystemowa lokomotywa E4MSUa dla PKP Intercity o prędkości maksymalnej 200 km/h

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

PKP Intercity zamówiło lokomotywy wielosystemowe E4MSUa które będą się nadawały do prowadzenia pociągów pasażerskich z prędkością 200 km/h. To kolejny ważny krok w rozwoju kolei w Polsce i odciążaniu nie ekologicznego transportu drogowego.

Jak oznaczenie wskazuje, chodzi o lokomotywę z rodziny Griffin. Lokomotywy tej serii Newag oznacza symbolem E4, gdzie E oznacza elektryczną, 4 to cztery osie, czyli popularny na kolei układ Bo-Bo z dwoma wózkami po dwie osie z napędem na wszystkie cztery osie pojazdu.

Nad lokomotywą tego typu zaczęła pracować grupa konstruktorów w firmie EC Engineering z Krakowa na zlecenie ówczesnego, już dziś nie istniejącego ZNLE Gliwice (Zakład Naprawy Lokomotyw Elektrycznych). Zespołem kierował Wojciech Kochanowski, a prace podjęto już w 2010 r., projekt wstępny był gotowy w styczniu 2012 r. Wykorzystano przy tym doświadczenia oraz rozwiązania konstrukcyjne z wcześniej powstałej ciężkiej lokomotywy towarowej E6ACT Dragon.

W oznaczeniu lokomotyw zaprojektowanych w EC Engineering stosuje się też oznaczenie DC, AC i MS. Pierwsze to prąd stały (DC), drugie – prąd przemienny (AC), a trzecie to wielosystemowe (Multi System). Przy czym AC/DC nie dotyczy samego zasilania lecz rodzaju zastosowanych silników. Dlatego lokomotywa E6ACT Dragon jest zasilana prądem 3000 V prądu stałego, ale silniki trakcyjne są silnikami asynchronicznymi prądu przemiennego, zasilane przez falowniki zamieniające prąd stały w prąd przemienny. Z kolei w lokomotywach E4DCU zastosowano silniki asynchroniczne, ale zasilane prądem stałym, dość rzadkie rozwiązanie (stosowane najczęściej w… gramofonach) bowiem silniki asynchroniczne wymagają podania prądu przemiennego na uzwojenie stojana. W dodatku są to silniki klatkowe, gdzie wirnik ma postać klatki podobnej do klatek dla chomika. Tego rodzaju silniki dostarcza niemiecka firma VEM Elektromotorenwerk Wernigerode GmbH z Wernigerode – silniki DKLBZ 4514-4A o mocy 1400 kW każdy. Cztery silniki dają więc 5,6 MW mocy razem. Z kolei w lokomotywach z oznaczeniem AC lub MS zastosowano silniki asynchroniczne prądu przemiennego szwedzkiej firmy ABB z Västerås, typu AMXL450.

Silniki te pracujące na trójfazowym napięciu przemiennym 6,8 kV są zasilane przez przekształtniki typu IGBT, które dostosowano do konwertowania zarówno prądu stałego na przemienny o odpowiednim napięciu jak i po przełączeniu na zasilanie innymi rodzajami prądu na zasilanie prądem przemiennym 15 kV (Niemcy) lub 25 kV (Czechy). Te same silniki zastosowano na lokomotywach E6ACT Dragon, ale zastosowane przekształtniki IGBT pozwalają na zasilanie wyłącznie prądem stałym 3000 V.

Trzecia literka w oznaczeniu oznacza przeznaczenie tych lokomotyw to przeznaczenie: „T” – towarowa, „U” – uniwersalna i „P” – pasażerska. Czyli E6ACT to towarowy Dragon, elektryczna, sześcioosiowa, z silnikami na prąd przemienny (choć zasilana prądem stałym).

Początkowo planowano zbudowanie czterech wersji lokomotywy: uniwersalnej z silnikami na prąd stały, E4DCU, wielosystemowej uniwersalnej E4MSU oraz ich odmiany pasażerskie (prędkość do 200 km/h) czyli E4DCP i E4MSP. W istocie jednak zbudowano wielosystemowy prototyp E4MSU-001 mogący jeździć z prędkością do 160 km/h, a następnie w ramach rodziny Griffin produkowano wyłącznie lokomotywy uniwersalne z klatkowymi silnikami asynchronicznymi na prąd stały, oczywiście zasilane także wyłącznie prądem stałym.

Prototyp poddano próbom już w 2012 r. Po raz pierwszy pokazano go publicznie 18 września 2012 r. podczas targów InnoTrans w Berlinie. Świadectwo typu lokomotywa ta uzyskała w końcu 2013 r., ale ta wersja do produkcji nie trafiła. Zamiast tego w 2013 r. uruchomiono produkcję jednosystemowej na napięcie 3000 V DC z silnikami asynchronicznymi na prąd stały. Aż 30 takich lokomotyw zakupiło PKP Intercity i nadało im oznaczenie typowe dla dawnej PKP, czyli EU160. Kolejną, oznaczoną E4DCU-031, przekazano firmie Lotos Kolej.

Ta ostatnia wynajmuje też lokomotywy, które trafiły do wyspecjalizowanej firmy wynajmującej tabor znanej jako Cargounit Polska. Firma ta zakupiła pięć Griffinów, ale różnią się one od wcześniej wymienionych dodatkowym, dojazdowym spalinowym silnikiem wysokoprężnych, stąd oznaczenia E4DCUd-001 do E4DCUd-005. Mała literka „d” to właśnie oznaczenie tego dodatkowego silnika. Pozwala on na wykonanie manewrów na niezelektryfikowanych odcinkach torów. Czyli dotąd powstało 36 lokomotyw seryjnych i prototyp.

Lokomotywa o prędkości 200 km/h

22 października 2021 PKP IC podpisało umowę na dostawę 10 lokomotyw wielosystemowych z opcją na 5 dodatkowych, z której skorzystano w czerwcu 2023 r. Lokomotywom tym nadano oznaczenie fabryczne E4MSUa, bowiem zażyczono sobie pewne zmiany, w tym w samym opracowaniu stylistyki pudła maszyny. Szybko jednak zdecydowano się na zmianę dotyczącą prędkości maksymalnej – miała ona wynosić 200 km/h. Teoretycznie więc powinna być to lokomotywa E4MSPa, ale pozostano przy oznaczeniu E4MSUa, co jest nieco mylące. Do chwili obecnej zbudowano dwa egzemplarze traktowane jako prototypowe, E4MSUa-001 i E4MSUa-002. Są one wstępnie testowane w Warszawie i w Krakowie.

Będzie to pierwsza w historii polska lokomotywa elektryczna mogąca rozwijać prędkość do 200 km/h, co jest bardzo ważnym osiągnięciem. Firma PKP Intercity dysponuje bowiem wagonami pasażerskimi tzw. klasy „Z”, które są dopuszczone do poruszania się z prędkością do 200 km/h, podobnie jak większość posiadanych przez tą spółkę wagonów klasy „X”. PKP Intercity zakłada bowiem wykorzystanie nie tylko jednostek trakcyjnych typu ED250 Pendolino, ale także zestawianie wagonowych składów poruszających się z prędkością 200 km/h. Takie składy dają większą elastyczność w zakresie zestawiania tak dużego składu, jaki jest dostosowany do frekwencji na danej linii, zaś jednostka trakcyjna ma sztywną ilość członów. Daje to określone oszczędności w zużyciu prądu, co będzie o tyle odczuwalne, że nowe lokomotywy będą eksploatowane z licznikiem zużycia prądu, co pozwoli na odpowiednie regulowanie opłat u dostawcy energii elektrycznej, zamiast często dotąd stosowanego ryczałtu zależnego od typu pojazdu.

Pozostaje pytanie, gdzie jeździć? Odpowiedź jest prosta – na razie jedynie po linii CMK, Centralnej Magistrali Kolejowej, która ogólnie łączy Warszawę z Krakowem i Katowicami. W pewnej perspektywie jednak zakłada się budowę specjalnej linii kolejowej dużych prędkości, najpierw linii „Y” z Warszawy do Łodzi, a stąd w kształcie poziomej litery „Y” – czyli od Kalisza odgałęzienie do Poznania i odgałęzienie do Wrocławia. Linia ta ma być dostosowana do prędkości do 200 czy może nawet 250 km/h i będzie częścią systemu „szprych” Centralnego Portu Komunikacyjnego w Baranowie. Do eksploatacji tych linii trzeba przygotować się już dziś i stąd zamówienie PKP Intercity.

Przewiduję jednak pewne problemy z certyfikacją nowej lokomotywy, bowiem będzie ona musiała przejść próby z dopuszczeniem systemu bezpieczeństwa ECTS poziomu 2, a takich odcinków w Polsce zdecydowanie brakuje. Kolejne takie próby lokomotywa musi przejść w Niemczech i w Czechach. O samym systemie ECTS i konieczności jego wdrażania w Polsce napiszę oddzielnie.

Podsumowując, trzeba zwrócić uwagę że nowe szybkie Griffiny przeniosą nasz transport kolejowy na wyższy poziom i mam nadzieję, że dzięki nim duża grupa pasażerów przesiądzie się z samochodów na pociągi, co z pewnością będzie z duża korzyścią dla naszego środowiska naturalnego.