Vozidla s naklápěcí skříní

Na konci šedesátých let začali výrobci kolejových vozidel hledat nové způsoby, jak zvýšit výkonnost stávajících dopravních systémů s co nejnižšími náklady na jejich provedení. Jako nejlepší cesta se ukázalo použití vozidel s naklápěcí skříní (tilting train, neigezug).

252.005 v čele soupravy TALGO Madrid Atocha

Základní myšlenkou tohoto řešení je zvýšení rychlosti při průjezdu vlakové soupravy obloukem. Zvětšíme-li rychlost v oblouku je třeba počítat s tím, že na cestující i na soupravu bude působit vyšší úhlové resp. příčné zrychlení, které je úměrné čtverci rychlosti a nepřímo úměrné poloměru projížděného oblouku. To znamená, že se zvýší odstředivá síla, kterou vnímají cestující jako sílu která je vytlačuje ze sedaček. Částečně je příčné zrychlení kompenzováno převýšením kolejnic v obloku (u ČD max. 150 mm). Protože převýšení odpovídá jedné jediné rychlosti, zpravidla maximální je třeba pro projetí oblouku vyšší rychlostí naklopit skříň vozidla, tím se omezí velikost tzv. nevykompenzovaného příčného zrychlení. Podle použitého způsobu naklápění lze dosáhnout o 16 - 30% vyšší rychlosti při průjezdu vlaku obloukem.

samočinné (pasivní)
nucené (aktivní)

Při samočinném naklápění je osa naklápění skříně nad těžištěm, přičemž je tato osa pevně spojena s podvozky. K naklopení skříně při průjezdu obloukem dochází vlivem odstředivé síly. Výhodou tohoto řešení je jeho poměrně jednoduchá konstrukce. Nevýhodou je při naklápění vychýlení spodku vozové skříně do profilu, čímž se zmenšuje bezpečnost proti převržení v oblouku.(proto je max. úhel naklápění u těchto systémů 4°) U vozidel s aktivním naklápěním skříně je osa naklápění pod těžištěm skříně. Skříň vozidla se pak naklápí dovnitř pojížděného oblouku. K naklopení skříně je třeba cizí zdroj energie, regulační a měřící zařízení. Tento systém umožňuje naklápění skříně o 8°. Podle provedení naklápěcího systému resp. mechanismu existují tyto typy:

hydraulický - naklápění provedeno hydraulickými válci (FIAT, ABB)
elektromechanický - naklápění provádí servomotor+převodovka (ADtranz, SIG)

Průkopníky v oblasti vlakových souprav z naklápěním byly španělské dráhy (RENFE). Ty na konci 70. let nasadily do pravidelného provozu soupravu nazvanou "TALGO Pendular" (Tren - vlak, Articulado - kloubová konstrukce, Ligero - hliníková skříň, Goiechea - konstruktér soupravy, Oriol - finančník). Šlo již o třetí generaci souprav "TALGO", jejichž historie sahá až do 40. let. "TALGO Pendular" je vybaveno pasivním naklápěcím systémem ±4°, zajímavostí je také zařízení pro plynulou změnu rozchodu (1668 <> 1435 mm). Vlak "TALGO Pendular" tažený motorovou lokomotivou je držitelem rychlostního rekordu v motorové trakci 230 km/h (1978). V současné době jsou "Talga" vytlačována novými vysokorychlostními systémy španělských drah AVE a EUROMED (v podstatě TGV pro rozchody 1435 mm a 1668 mm).

Jinou cestou se vydaly italské železnice respektive firma

Experimentální vozidlo Y0160
FiatFerroviaria, které odzačátku vyvíjely soupravu s aktivním systém naklápění. Vývoj nového vlaku započal v roce 1968. Během tří let probíhala různá měření a experimenty v oblasti konstrukce systému naklápění a fyziologického vlivu naklápění na člověka. Celý vývoj byl zakončen v roce 1971 stavbou experimentálního vozidla "Y 0160" s hydraulickým naklápěním skříně. Naklápěcí systém byl umístěn do sekundárního vypružení, čidlem pro uvedení naklápěcího systému v činnost byl gyroskop. Elektrický motorový vůz byl určen pro napájecí systém 3 kVss a max. rychlost 250 km/h. Na základě úspěšných výsledků zkoušek s vozem "Y0160", byl v roce 1973 postaven prototyp čtyřvozové elektrické jednotky ETR 401, který byl později nazván "Pendolino" (kyvadlo). Po uvedení do provozu prošla jednotka v letech 1975 až 1983 sérií zkoušek po celé Itálii, ale i v zahraničí.(viz. tab.č.1)

Tab.č.1 Zkoušky ETR 401 mimo Itálii
Rok/měsíc Země/železnice Trať

1987/6 SRN/DB Koblenz-Saarbrücken, Karthaus-Dilllingen

1988/4 Rakousko/ÖBB Innsbruck-Salzburg

1988/4 SRN/DB Nürnberg-Hof

1988/10 SRN/DB Stuttgart-Zürich

1988/10 Rakousko/ÖBB Wien-Tarvisio

1989/5 Slovinsko/SŽ Ljubljana-Jesenice

1989/10 Československo/ČSD Pardubice-Přerov

1990/9 SRN/DB Mannheim-Mainz

1991/2 Švýcarsko/SBB,BLS Bern-Luzern, Bern-Brig

      Během zkoušek byly na jednotku dosazovány nové komponenty (chopper, centrální řízení naklápění atd.). V roce 1974 byla vyrobena druhá prototypová jednotka ETR 401 pro RENFE (3 kVss; v=180 km/h; široký rozchod). Vyvrcholením celého vývoje byla sériová výroba 15 devítivozových jednotek pro FS, které italské dráhy převzaly v letech 1985-91. V roce 1992 následovala dodávka 20 dvouvozových motorových jednotek VT 610 pro DB. V polovině 90. let fy FIAT dodala druhou generaci vlaků s aktivním naklápěním pro FS ETR 460, pro CIS ETR 470 a pro VR S220.
      Vývojem vlaku s aktivním naklápěním skříně se na začátku 80. let zabývaly také britské železnice (BR). Pod názvem APT (Advanced Passenger Train) vyvíjely jednotku s naklápěcí skříní pro rychlost 250 km/h, ale pro neustálé konstrukční a vývojové problémy byl projekt zastaven a nahradil jej projekt jednotky HST (High Speed Train).

Druhou zemí v Evropě, která zavedla do pravidelného provozu

Jednotka X2 v Lundu

jednotky s aktivním naklápěním bylo Švédsko. V srpnu 1986 švédské dráhy (SJ) u fy ABB Traction objednaly 20 šestivozových souprav X-2. Samotné výrobě předcházely zkoušky systému naklápění, na experimentálním voze označeném X-15 (vložený vůz). Švédská jednotka je vybavená hydraulickým systémem naklápění, vlastní konstrukce ABB. Odlišná je i koncepce jednotky, která má na jednom čele hnací vůz a na druhém řídící vůz. Kromě systému naklápění jsou podvozky vybaveny zařízením radiálního natáčení dvojkolí. Sériové jednotky byly dodávány od roku 1989. (viz. tab.č.2)
Novou generaci vlaků s naklápěcí skříní představují jednotky s elektromechanickým naklápěním. Srdcem systému je elektrický servomotor s planetovou převodovkou (ADtranz, SIG) . Představitely této nové generace jsou např. jednotka ICT, VT 611 pro DB nebo ICN pro SBB/CFF. A také jednotky fy FIAT, která dál zdokonaluje hydraulický systém.(ETR 480 FS, IC 2000 RENFE, Pendoluso CP atd.).

Tab. č.2 SOUPRAVY S VÝKYVNÝMI SKŘÍNĚMI
není-li stanoveno jinak, jde o vozidla s max. úhlem naklopení vozidlové skříně 8^o
Tab.č.2.
vlastník řada vlaků x vozů výrobci: el.část / podv. / mech.část dodávky uspoř. vlaku uspoř. hnacího vozidla napájecí systémy n v_max [km/h] F_max [kN] výkon trv/max [kW] při v [km/h] šířka [mm] délka [m] míst k sez. 2./1.tř. m [t] cena zakázky
2) mil. Kč /vlak mil. Kč /vůz pozn.

411
ICT 32x7 Siemens /FIAT /Bombardier-DWA, Sie-Duewag 1998 RMMVMMR (1A)'(A1)' 15 kV 16,7 Hz H 230 200 4000 2850 185 309/63 350 1 mld. 451,6 64,51

415
ICT 11x5 Siemens /FIAT /Bombardier-DWA, Sie-Duewag 1998-99 RMMMR (1A)'(A1)' 15 kV 16,7 Hz H 230 3000 2850 136 DEM 322,6 64,51

610 20x2 Siemens, AEG, ABB /FIAT /MAN, Duewag, MBB 1992 MM (1A)'(A1)' diesel přenos AC/AC H 160 70 2x485 32 2852 51,75 120/16 105 120 mil. DEM 108 54 1)

611 50x2 ADtranz 1996-97 MM 2'B' diesel přenos HM E 160 2x540 2852 51,75 125/23 116 235 mil. DEM 84,6 42,3 14)

612 50x2
104x2 ADtranz 1997-98
1998-00 MM 2'B' diesel přenos HM E 160 2x540 2852 51,75 122/24 116

605
ICT 20x4 ADtranz 1999- MMMM 2'Bo' diesel přenos AC/AC E 160 2x540 2852 51,75 122/24 116 500 mil. DEM 86,5 43,3

615 29x4 Siemens/FIAT/Bombardier DWA, Duewag ADtranz 1999- MMMM 2'B' diesel, přenos HM E 200 160 4x425 39 106,7 154/41 217 280 mil. DEM 252 63

Pendoluso 10x6 Siemens/FIAT/ADtranz (Sorefame) 1998-00 MMVVMM (1A)'(A1)' 25 kV
50 Hz H 220 220 4000 2920 15,89 206/108 299 155 mil. USD
147 mil. USD
25 mld. PET 497
471,5
437,5 82,77
78,59
72,91 6)
13)

IC 2000 10x3 Alstom/FIAT 1998 MVM (1A)'(A1)' 3 kVss H 220 220 2000 2920 81,20 136/54 152 69,8 mil. USD
102 mil. DEM 223,4
183,6 74,45
61,20 3)

X2 20x6 ABB 1989-94 LVVVVR Bo'Bo' 15 kV
16,7 Hz H 210 160 3260 94 3080 139,3 152/102 317 216 mil. USD 345,6 54 7)

X2.2 14x4 ABB 1995-96 LVVR Bo'Bo' 15 kV
16,7 Hz H 210 160 3260 94 3080 89,41 150/29 224 138 mil. USD 315,4 78,85

X2 7x6 ABB 1996-97 LVVVVR Bo'Bo' 15 kV
16,7 Hz H 210 160 3260 94 3080 139,3 152/102 317 980 mil. SEK 336 56 8)

X2 vl.v. 16x1 ABB 1996 V - - H 210 160 - - 3080 24,4 48 200 mil. SEK 800 50

S 220 2x6 Parizi, Elin/FIAT/Oy Transtech 1994 MMVVMM (1A)'(A1)' 25 kV
50 Hz H 220 160 4000 103 3200 158,9 240/47 323 30 mil. USD 480 80 9)

S 220 8x6 Parizi, Elin/FIAT 2000-02 MMVVMM (1A)'(A1)' 25 kV
50 Hz H 220 160 4000 103 3200 158,9 240/47 323 114 mil. USD 456 76,66

73 16x4 ADtranz 1998-00 15 kV
16,7 Hz H 200 2645 108 220 208 120 mil. ECU 270 67,5

93 11x2 Bombardier (Talbot) 2000-01 MM B'2'B' diesel, přenos HM H 160 2x315 38,2 94 64 335 mil. NOK 124,8 62,43

680 10x7 Siemens/FIAT/ČKD 1997-00 MVMVMVM (1A)'(A1)' 3 kVss
25 kV
50 Hz
15 kV 16,7 Hz H 230 212 4000 103 2800 185,3 258/99 350 4,24 mld. Kč 424 60,57 5)

680 7x7 Siemens/FIAT/ČKD 1999-?? MVMVMVM (1A)'(A1)' 3 kV
25 kV
50 Hz
15 kV 16,7 Hz H 230 212 4000 103 2800 185,3 258/99 350 4,24 mld. Kč 605,7 86,53

Fala 16x6 Parizzi/FIAT 2000-01 MMVVMM (1A)'(A1)' 3 kVss H 250 4000 2800 158,9 286/97 200 mil. USD 400 66,67

500
ICN 24x7 ADtranz/FSS/ ADtranz (Schindler) 1998-01 MMVVVMM (1A)'(A1)' 15 kV
16,7 Hz E 200 210 5200 2820 187,6 326/131 355 497 mil. CHF 455 61,11

CIS ETR 470 9x9 Parizzi, Siemens/ FIAT/Schindler, Vevey-T 1996-97 MMVVMMVMM (1A)'(A1)' 3 kVss
15 kV
16,7 Hz H 200 258 5880 80 2800 236,6 325/156 460 225 mil. CHF 550 61,11 11)

ETR 450 9x9 Parizzi/FIAT 1988-91 MMMMVMMMM (1A)'(A1)' 3 kVss H 250 180 5008 95 2750 233,9 0/386 413 43,36

ETR 460 15x9 Parizzi/FIAT 1994-98 MMVVMMVMM (1A)'(A1)' 3 kVss 4) H 250 207 5880 103 2800 236,6 321/135 445

ETR 480 34x9 Parizzi/FIAT 1997-00 MMVVMMVMM (1A)'(A1)' 3 kVss (připrava 25 kV 50 Hz) H 250 208 5880 2800 236,6 256/156 422

ATR 410 10) 1x2 Parizzi/FIAT 1997 MM Bo'Bo' diesel přenoc AC/AC H 160 70 4x265 38 2800 55,6 96

TGV PSE 101 1x10 GEC Alstom/FIAT /SNCF d. Bischheeim 1998 LVVVVVVVVVL Bo'Bo' 25 kV 50 Hz
1,5 kVss H 4400 300 12)

Amtrak 18x8 Alstom/Bombardier 1999-00 LVVVVVVL Bo'Bo' 12,5 kV 50 Hz 240 9200 200 0/345 550 35 mil. 560 70

2x8 Alstom/Bombardier 2000 LVVVVVVL Bo'Bo' 12,5 kV 50 Hz
25 kV 60 Hz 240 9200 200 0/345 550 USD 560 70

GNER V-ECML 2x11 Parizzi/FSS/FIAT 2000 25 kV 50 Hz E 225 30 mil. GBP 795 72,227

Virginia R. V-WCML 54x8 Alstom/FIAT 2000-02 MMVMMVMM (1A)'(A1)' 25 kV 50 Hz E 225 200 5100 2730 193,5 200/145 380 480 mil. GBP 474,1 58,88

Virginia R. VCC 43x4 Bombardier diesel

1) uspořádání jednotky 2'(A1)'+(1A)'(A1)'
2) pro přepočty cen na Kč jsou užity kurzy: 32 Kč/USD, 18 Kč/DEM, 22 Kč/CHF, 4 Kč/NOK, 36 Kč/ECU 53 Kč/GBPa 0,175 Kč/PTE
3) podle IRJ 1998/8/6 se uvádí cena celková 57 mil. USD (patrně přepočteno na USD po zhodnocení španělské měny) potom vychází jen 60,8 mil. Kč/vůz
4) 3 kusy dvousystémové 3 kVss/1,5 kVss pro provoz do Francie, na 1,5 kVss výkon 3920 kW, max. rychlost dvousystémových jednotek 200 km/h
5) po odložení termínu dodávek snížení počtů vlaků, tedy po neopodstatněném zvýšení ceny
6) prvních šest vlaků nebylo dodáno podle dohody před zahájením výstavy EXPO'98 k 22.5.1998, ale až o dva měsíce později, a proto firma FIAT přistoupila na snížení ceny o 1,4 mld. PTE - tj. 245 mil. Kč - každý vůz je tedy po snížení ceny levnější v průměru o 4,1 mil. Kč
7) v roce 1987 objednáno kromě 20 6-vozových souprav plus, také 2 hlavová vozidla, 2 řídící vozy a 4 vložené vozy
8) objednávka zněla na 7 6-vozových souprav plus 28 vložených vozů pro doplnění 4-vozových souprav X 2.2
9) provedení pro vnější teploty -40^o až +35^o
10) předváděcí vozidlo FIAT
11) dle RG 1996/3/120 cena 270 mil. CHF, tj. 73,3 mil. Kč/vůz - cena na CHF byla zřejmě přepočítána před devalvací italské měny
12) na obloukovitých tratích max. 220 km/h, maximální úhel naklopení skříně 6,3^o
13) jediný údaj za celou zakázku v PTE
14) problémy nejprve při nasazení 09.1996, všechny jednotky staženy, do provozu se měly vrátit 06.1997, další stažení jednotek z provozu 09.1998

Naklápěcí soupravy

Text Richard Lužný a Milan Šrámek, foto Richard Lužný & archiv.