Vozidla s naklápěcí skříní v Evropě
|
První úvahy a experimenty směřující k redukci odstředivých sil působící na cestující při průjezdu vlaku obloukem, se zrodily mimo evropský kontinent v Severní Americe. Již v roce 1938 firma Pullman postavila pro společnost Santa Fe Railway první experimentální vůz
s naklápěcí skříní. Šlo o systém, který měl omezit účinky odstředivých sil, které cestující označovali termínem "mořská nemoc". Konstrukční principy naklápění tohoto vozu se později staly základem pasivních naklápěcích systémů. Do komerčního provozu se vozy s pasivním naklápěním dostaly až o dvacet let později. Opět za projektem stála firma Pullman (systém naklápění však už využíval patentu firmy TALGO), která v roce 1956 uvedla do provozu dvě soupravy pod názvem Train-X. Soupravy se však v provozním nasazení neosvědčily a po krátké době byly staženy kvůli špatným chodovým vlastnostem. Prvními sériově vyráběnými vlaky s naklápěcí skříní se staly japonské jednotky řady 381, které byly do pravidelného provozu nasazeny mezi městy Nagoya a Nagano od roku 1973.
V Evropě se výrobci a konstruktéři kolejových vozidel začli zabývat problematikou naklápění na konci šedesátých let. Podobně jako jejich kolegové v Americe začali 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).
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 oblouku (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.
- naklápění samočinné (pasivní)
- naklápění nucené (aktivní)
Při samočinném naklápění je osa naklápění skříně nad těžištěm (systém firmy TALGO), 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 spodní části vozové skříně do průjezdného průřezu, 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 (systém firmy FIAT). Skříň vozidla se pak naklápí dovnitř pojížděného oblouku. K naklopení skříně je třeba zdroj energie, regulační a měřící zařízení (predikce úhlu naklopení). Tento systém umožňuje naklápění skříně o 8°. Systémy aktívního naklápění lze dle provedení konstrukce a pohonu rozdělit na tyto podskupiny:
- hydraulický - naklápění provedeno hydraulickými válci (FIAT/Alstom, ABB)
- elektromechanický - naklápění provádí servomotor+převodovka (ADtranz, SIG)
|
Evropskými průkopníky v oblasti konstrukce, výroby a provozování vlakových souprav s naklápěním byly španělské železnice (RENFE) respektive španělská firma TALGO (Tren - vlak, Articulado - kloubová konstrukce, Ligero - hliníková skříň, Goiechea - konstruktér soupravy, Oriol - finančník). Firma Talgo vznikla v roce 1936 a od začátku své existence se soustředila na aplikaci neobvyklých materiálů a konstrukčních řešení ve stavbě kolejových vozidel. Z hlediska materiálů, šlo zejména o využívání hliníku při stavbě skříně vozidel (snaha o minimalizaci hmotnosti vozidla), z hlediska konstrukce podvozku vozidel šlo zejména o jednonápravové uspořádání pojezdu (s jedním kolem), který byl situován mezi dva sousední vozy. Tyto charakteristické znaky se staly symbolem vlaků TALGO, které jsou vyráběny a provozovány jak v Evropě tak v Severní Americe dodnes. Čtvrtá generace vlakových souprav TALGO nazvaná TALGO Pendular byla první, v jejíž konstrukci byl použit pasivní systém naklápění. Španělské dráhy RENFE tyto nové 10-ti vozové soupravy nasadily od 15. července 1980 do pravidelného provozu mezi městy Madrid a Zaragoza. Druhým provozovatelem souprav Talgo Pendular v Evropě se staly německé dráhy, které v roce 1992 objednaly 112 vozů, které v roce 1997 doplnilo dalších 38 nových vozů (celkem DB AG pořídilo 150 vozů). Pravidelný provoz těchto souprav u DB byl zahájen v květnu 1994 na vozebních ramenech Berlín - Mnichov a Berlín - Bonn vrámci vlaků ICN. V roce 1999 byly vozy Talgo předány dceřinné společnosti DB AutoZug GmbH, která soupravy Talgo provozuje od GVD 2001/02 pod názvem "NachtZüg" v relacích Berlín Lichtenberg - Mnichov, Hamburg - Mnichov a Hamburg - Stuttgart. V roce 2002 se staly provozovatelem vlaků TALGO i kazašské železnice. O úspěšnosti koncepce a konstrukce souprav TALGO Pendular svědčí i to, že vznikly ještě další dvě generace těchto souprav. Vyvoj vlaků s pasívním naklápěcím systémem byl završen v letech 2001 - 2003, kdy firma TALGO dokončila vývoj a výrobu vlastní vysokorochlostní jednotky označené
TALGO XXI. Dalším vývojovým stupněm realizovaným v letech 2004-2005 byla dodávka jednotek TALGO 250 (ř. S130 RENFE) resp. 350 (ř. S102 AVE).
Jinou cestou se vydaly italské železnice (FS) respektive firma Fiat Ferroviaria S. p. A. (dále FIAT), které odzačátku vyvíjely vlak s aktivním systémem naklápění. Výzkum a vývoj aktivního systému naklápění v Itálii započal koncem 60. let a v první fázi byl zakončen instalací simulátoru naklápění (sedačka s hydraulickým systémem naklápění) do motorového vozu Aln 668 FS. Další etapa vývoje vlaku s aktivním systémem naklápění byla zahájena v roce 1968. V následujících třech letech probíhala intenzivní měření a experimenty v oblasti konstrukce systému naklápění skříně (zejména konstrukce podvozku) a fyziologického vlivu naklápění na člověka. Celý vývoj byl zakončen v roce 1971 stavbou experimentálního vozidla označeného Y0160 s hydraulickým naklápěním skříně. Naklápěcí systém byl umístěn do sekundárního vypružení dvounáprovového podvozku vozidla, primárním čidlem pro uvedení naklápěcího systému v činnost byl gyroskop. Elektrický motorový vůz byl určen pro napájecí systém 3 kV DC s maximální rychlostí 250 km/h. S názvem vozu Y0160 se také poprvé objevilo označení Pendolino (kyvadlo). Úspěšné výsledky zkoušek vozu Y0160, byly základem k objednání prototypu jednotky s naklápěcí skříní italskými železnicemi FS. V roce 1973 postavila firma FIAT prototyp čtyřvozové elektrické jednotky nesoucí označení ETR 401. Do zkušebního provozu s cestujícími byla jednotka zařazena v roce 1975, kdy pod hlavičkou FS zajišťovala dopravu z Říma do Ancony později až do Rimini. V roce 1976 byla jednotka ETR 401 upravena pro experimentální činnost v oblasti výzkumu vozidel s aktivním naklápěním tzn., že interiér jednotky byl vybaven měřící a diagnostickou technikou. Výsledky zkoušek a experimentů byly na jednotce po té aplikovány v podobě nový komponentů např. trakční měnič, centrální řízení naklápění atd. V letech 1976 až 1983 prošla jednotka sérií zkoušek po celé Itálii. Část zkoušek proběhla i mimo Itálii, v rámci kterých byly demostrovány výhody naklápěcího systému a prezentován výrobek firmy FIAT (viz. tabulka č. 1).
|
Druhý prototyp ETR401 byl vyroben v roce 1976, na základě kontraktu podepsaného mezi firmamy RENFE, CAF a FIAT v roce 1972. Předmětem kontraktu byl společný postup při vývoji vozidla s aktivním naklápěním. U RENFE jednotka obdržela označení ř. 443.001 a v provozu byla známá také pod přezdívkou "Platanito" (banán), která byla odvozena od žlutého nátěru skříně jednotky. Hlavním rozdílem proti prvnímu prototypu je rozchod, španělský je určen pro široký 1668 mm jinak jsou oba shodné až na pouhým okem neviditelné rozdíly např. elektromagnetické kolejové brzdy, systém řízení naklápění, trakční motory, statický měnič pro ASFA (vlakový zabezpečovač). Do pravidelného provozu s cestujícími zasáhla jednotka od února 1976, kdy byla nasazena na vozebním rameni Madrid - Abacete. Na tomto výkonu jednotka setrvala do roku 1980, pak dva roky obsluhovala trať Madrid-Jaén. Od roku 1984 sloužila pro vedení turistických vlaků pro cestovní kanceláře. V roce 1987 se jednotka stala měřícím vozidlem pevných trakčních zařízení RENFE a při zkušební jízdě 6. 5. 1987 na trati Madrid-Alicante vytvořila rychlostní rekord španělský železnic o hodnotě 206 km/h. Na konci devadesátých let pak byla jednotka odstavena z provozu a v současné době stojí ostavená ve stanici Castejón. Prototypové jednotky tak završily vývoj 1. generace vlaků nesoucí jméno Pendolino.
Druhou generací vlaků Pendolíno je označena 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 firma 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).
 |
| Jednotka X2 zastavila žst. Lund |
|---|
Druhou zemí v Evropě, která zavedla do pravidelného provozu jednotky s aktivním naklápěním bylo Švédsko. V srpnu 1986 švédské dráhy (SJ) u firmy 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 i zařízením radiálního natáčení dvojkolí. Sériové jednotky byly dodávány od roku 1989 (viz. tabulka 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 firmy FIAT, která dál zdokonaluje hydraulický systém (ETR 480 FS, IC 2000 RENFE, Pendoluso CP atd.).
| vlastník | řada | souprav x vozů | výrobci: el. část / mech. část |
termín dodání |
uspoř. hnacího vozidla | trakční systémy |
systém naklápění | vmax [km/h] | jm. výkon [kW] | délka [m] | míst k sezení 2./1. tř. | m [t] | poznámka |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| DB | 411 ICE-T |
32x 7 27x 7 |
Siemens / Bombardier, Alstom | 1997-99 2004-06 |
(1A)'(A1)' | 15 kV~ | H | 230 | 4000 | 184,4 | 309/63 | 368 379 |
|
| 415 ICE-T |
11x5 | Siemens / Bombardier, Alstom | 1999-01 | (1A)'(A1)' | 15 kV~ | H | 230 | 3000 | 132,6 | 209/41 | 273 | ||
| 605 ICE-TD |
20x4 | Siemens / Bombardier | 1999-01 | 2'Bo'+... | DE (AC/AC) | E | 200 | 4x560 | 106,7 | 196 | 216 | ||
| 610 | 20x2 | Siemens, AEG, ABB / FIAT, MAN, Duewag, MBB | 1992-93 | (1A)'(A1)' | DE (AC/AC) | H | 160 | 2x485 | 51,75 | 120/16 | 95,35 | ||
| 611 | 50x2 | ADtranz, MTU | 1996-98 | 2'B'+B'2' | DH | E | 160 | 2x540 | 51,75 | 125/23 | 116 | ||
| 612 RegioSwinger |
192x2 | ADtranz, Cummins | 1997-98 1998-00 |
2'B'+B'2' | DH | E | 160 | 2x559 | 51,75 | 122/24 | 108 | ||
| CP | 4000 Penduloso |
10x6 | Siemens / FIAT, Alstom | 1998-01 | (1A)'(A1)' | 25 kV~ | H | 220 | 4000 | 158,9 | 239/75 | 325 | 6) |
| RENFE | 443 Pendolino |
1x4 | CAF, FIAT, Ansaldo | 1976 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 180 | 1760 | 107,17 | 116/51 | 200 | |
| 490 Alaris |
10x3 | FIAT, Alstom | 1998 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 220 | 2040 | 81,19 | 111/49 | 152 | ||
| SJ (LINX) |
X2 | 43x6 | ABB, ADtranz | 1989-98 | Bo'Bo' | 15 kV~ | H | 200 | 3260 | 139,3 | -/- | 344 | 7) |
| X2NK | 7x4 | ABB, ASEA | 2002-03 | Bo'Bo' | 15 kV~ 25 kV~ |
H | 210 | 3260 | 89,41 | -/- | 224 | ||
| VR | Sm 3 Pendolino |
2+8+8x6 | Parizi, Elin/FIAT, Alstom | 1994 1997-01 2004-06 |
(1A)'(A1)' | 25 kV~ | H | 220 | 4000 | 158,9 | 240/47 | 323 | 9) |
| NSB | BM73A Signatur |
16x4 | ADtranz | 1997-98 | Bo'Bo' | 15 kV~ | H | 210 | 1950 | 27,9 | 148/56 | 215 | |
| BM73B Signatur |
6x4 | Bombardier | 2002 | Bo'Bo' | 15 kV~ | H | 210 | 1950 | 27,9 | 148/56 | 215 | ||
| BM93 Talent |
15x2 | Bombardier | 2000-02 | B'2'B' | DH | H | 140 | 2x298 | 19,1 | 90/- | 41 | ||
| ČD | 680 Pendolino |
7x7 | Parizzi/FIAT, Alstom | 2003-04 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 25 kV~ 15 kV~ |
H | 230 | 3920 | 185,1 | 333/228 | 385 | 5) |
| SBB-CFF | RABDe 500 ICN |
44x7 | ADtranz/FIAT-SIG | 1998-05 | (1A)'(A1)' | 15 kV~ | E | 200 | 5200 | 187,6 | 326/131 | 355 | |
| CIS | ETR 470 Pendolino |
9x9 | Parizzi/FIAT, SWP, Vevey | 1996-97 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 15 kV~ |
H | 200 | 5880 | 236,6 | 325/156 | 455 | 11) |
| ETR 610 Pendolino |
15x7 | Alstom | 2007-09 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 15 kV~ 25 kV~ |
H | 250 | 5500 | 187,4 | 304/109 | 450 | ||
| FS | ETR 401 Pendolino |
1x4 | FIAT Ferroviaria | 1976 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 250 | 1800 | 105,9 | 171/- | 173 | |
| ETR 450 Pendolino |
15x9 | Parizzi/FIAT | 1988-91 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 250 | 5400 | 233,9 | 212/168 | 435 | ||
| ETR 460 Pendolino |
7x9 | Parizzi/FIAT | 1993-95 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 250 | 5880 | 236,6 | 341/137 | 433 | ||
| ETR 463 Pendolino |
3x9 | Parizzi/FIAT | 1996 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 1,5 kV= |
H | 250 | 5880 | 236,6 | 338/136 | 433 | ||
| ETR 470 Pendolino |
1x3 | Parizzi/FIAT | 1996 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 15 kV~ |
H | 200 | 2000 | 81,1 | -/- | 433 | ||
| ETR 480 Pendolino |
15x9 | Parizzi/FIAT | 1997-98 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 250 | 5880 | 236,6 | 322/134 | 422 | ||
| ETR 485 Pendolino |
3x9 | Parizzi/FIAT | 2005 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 25 kV~ |
H | 250 | 5880 | 236,6 | 322/134 | 422 | ||
| ETR 600 Pendolino |
12x7 | Alstom | 2005-07 | (1A)'(A1)' | 3 kV= 25 kV~ |
H | 250 | 5500 | 186,4 | 308/104 | 387 | ||
| ATR 410 Pendolino |
1x2 | Parizzi/FIAT | 1997 | Bo'Bo' | DE (AC/AC) | H | 160 | 4x265 | 55,2 | 108/- | 96 | ||
| SNCF | TGV P-01 | 1x10 | GEC Alstom/FIAT | 1998 | Bo'Bo' | 25 kV~ 1,5 kV= |
H | 200 | 4300/2070 | 200 | -/- | 385 | 12) |
| Virgin Trains |
390 Pendolino |
53x9 | Alstom/FIAT | 2002-05 | (1A)'(A1)' | 25 kV~ | E | 225 | 5100 | 193,5 | 294/145 | 466 | |
| SŽ | 310 Pendolino |
3x3 | Alstom/FIAT | 2000 | (1A)'(A1)' | 3 kV= | H | 200 | 1960 | 81,2 | 134/30 | 152 | |
| HŽ | 7321 RegioSwinger |
8x2 | Bombardier,Cummins | 2004 | 2'B'+B'2' | DH | E | 160 | 2x559 | 51,75 | 114/24 | 108 |
|
Text a foto Richard Lužný |
