ČVUT v Praze Fakulta dopravní

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta dopravní Ústav dopravních systémů Vysokorychlostní tratě INTERCITY EXPRESS Martin Fafejta /2010 1

2 OBSAH 1 HISTORIE SOUČASNOST NEHODA U ESCHEDE JEDNOTKY ICE ICE ICE Velaro ICE T ICE TD SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ HISTORIE V roce 1964 vypsalo Spolkové ministerstvo dopravy projekt ovládání skříně vozidla v závislosti na zakřivení tratě. Pro tento projekt bylo upraveno dvanáct motorových vozů řady 642 s nuceným naklápěním skříně. Přestože byly zkušenosti s nuceným naklápěním skříně relativně pozitivní, nedostatek finančních prostředků plynoucích především do modernizace svršku způsobilo v roce 1975 zastavení celého projektu. Mezitím v letech 1969 až 1970 vypracovali odborníci ministerstva projekt vysokorychlostních železnic, který počítal do roku 2000 s výstavbou km nových (NBS) a km modernizovaných (ABS) tratí s rychlostí do 250 km/h. Narozdíl od Francie, která má monocentrické zaměření na Paříž, převládá v Německu spíše polycentrické osídlení, které omezuje možnost řešit vysokorychlostní železniční síť radiálními tratěmi. Proto byly od počátku navrženy tyto koridory: severozápad jihovýchod: Hamburk / Brémy Berlín Lipsko západ východ: Porýní / Porúří Hannover Berlín Lipsko jihozápad severovýchod: Stuttgart Porýní Drážďany Berlín sever jih: Berlín Drážďany Norimberk Mnichov 2

3 Dne 2. června roku 1991 v 10 hodin a 17 minut se začala psát historie vysokorychlostní železniční dopravy v Německu. V ten den vyjela na svou první pravidelnou cestu s cestujícími z nádraží Hamburk Altona vysokorychlostní jednotka ICE 1 řady 401 [1]. 2 SOUČASNOST V roce 2010 se nachází na celé síti, kde jsou provozovány vlaky ICE, asi 180 stanic. Po většině tratí jezdí vlaky ICE v hodinovém, maximálně však v dvouhodinovém taktu, ale na některých tratích i v půlhodinovém taktu. Nejvyšších rychlostí dosahují vlaky na tratích z Frankfurtu do Kolína nad Rýnem a z Norinberka do Ingolstadtu, kde se dosahuje rychlosti 300 km/h. Na trati z Frankfurtu do Kolína je však vzhledem k horším adhezním podmínkách možno provozovat pouze 100% adhezní soupravy typu ICE3. Celá novostavba 177 km dlouhé tratě byla zkolaudována a zprovozněna v roce 2002 a jízdní doba mezi oběma městy netrvá déle než 70 minut. Na trati se nachází 4 stanice Siegburg / Bonn, Montabaur, Limburg Süd a Frankfurt flughafen. Výstavba tratě započala 13. prosince roku 1995 a první část byla hotova v roce 2000 otevřením nové moderní železniční stanice u letiště ve Frankfurtu. První elektrická jednotka provedla zkušební provoz dne 22. října roku Během výstavby bylo vytěženo 7,5 milionu m 3 zeminy a použito 3,5 milionu m 3 betonu a po dobu 7 let výstavby se na trati vystřídalo na zaměstnanců. Slavností zahájení pravidelného provozu proběhlo 25. července Druhou novostavbou na rychlost 300 km/h je trať z Norimberku do Ingolstadtu zprovozněná v roce 2006 v délce 120 km, jejíž náklady na výstavbu dosáhly bez 3

4 mála 100 miliard korun. Krátce před zprovozněním zde dosáhla elektrická lokomotiva řady 1216 rakouských drah rychlostního rekordu 357 km/h a překonala tak o 26 km/h rychlostní rekord francouzské lokomotivy SNCF BB 9004 z roku Nákladní doprava se na tratích Ingolstadt Norimberk a Frankfurt Kolín nad Rýnem nekoná, neboť je to zakázáno prostřednictvím výkazu DB Netz AG. Nejvyšší povolená rychlost, při které je povoleno potkat v tunelu nákladní vlak, je 250 km/h. Obr. 1 Trať Nürnberg - Ingolstadt Zdroj: [2] Tratí pro rychlost 250 km/h existuje na síti DB pět. Jedná se o úseky Karlsruhe Švýcarsko, Stuttgart Mannheim, Würzburg Fulda, Fulda Hannover a Wolfsburg Berlin. Většina ostatních tratí je postavena na rychlosti km/h a převážně modernizované na rychlost 160 km/h. 4

5 Obr. 2 Síť VRT v SRN 5

6 3 NEHODA U ESCHEDE Zdroj: [3] Dosud největší a nehorší nehodou vysokorychlostní železnice se stala havárie vlaku u německého města Eschede. 3. června 1998 při této nehodě přišlo o život 101 cestujících a dalších 88 bylo zraněno. Vlak směřoval z Mnichova do Hamburku a po 6

7 zastávce v Hannoveru v 10:59 praskla šest kilometrů jižně od Eschede důsledkem únavy materiálu obruč kola na třetí nápravě prvního vagonu. Obruč se sloupla z kola a narovnaná prorazila podlahu vagónu, kde zůstala zaklíněná. Během následujících minut proběhl řetězec událostí, jejichž složení trvalo vyšetřovatelům měsíce. Obruče v podlaze si všiml jeden z pasažérů. Místo, aby okamžitě zastavil vlak pomocí záchranné brzdy, šel informovat průvodčího. Průvodčí, který si právě také všiml vibrací vlaku, se šel na kus kovu, o kterém mu cestující pověděl, podívat. Nedošel k němu, neboť vlak dorazil k místu neštěstí. V momentě, kdy vlak projížděl přes výhybku stanice Eschede, zaklíněná obruč kola narazila na jazyk výhybky, který se nadzvedl a prorazil podlahu vlaku. Vykolejený podvozek narazil na druhou výhybku a přehodil ji, čímž nápravy třetího vagóny vjely na druhou kolej. Čtvrtý vagon projel pod mostem rychlostí 200 km/h a překulil se na násep za ním, kde pracovali 3 zaměstnanci DB, kteří byli okamžitě zabiti. Pátý vagon narazil do pilíře mostu nad tratí, který se vlivem nárazu zřítil a vagon zcela rozdrtil. Ostatní vagóny před zříceným mostem narazily do sebe a postupně se naskládaly vedle sebe. Brzy vyšlo najevo, že při statistickém modelování poruch během návrhu kol nebyly vzaty v úvahu opakovaně se měnící síly. Důsledkem bylo přecenění odhadované bezpečnosti. Fraunhoferův institut zmínil následující faktory, které byly přehlédnuty: - Kovové obruče byly stlačovány do elipsy během každé otáčky ( krát během běžného provozního dne), což způsobovalo únavu materiálu. - Na rozdíl od monoblokového návrhu kola se mohou praskliny tvořit také uvnitř kovové obruče. - Při opotřebování se síly ještě zesilují a mikroskopické trhliny se zvětšují. - Plošky a hrbolky na obruči dál dramaticky zvyšují síly a způsobují ještě rychlejší opotřebení [4]. Obr. 3 Nehoda ICE u Eschede 7

8 Obr. 4 Nehoda ICE u Eschede Zdroj: [5] Zdroj: [5] 8

9 4 JEDNOTKY 4.1 ICE 1 Sériová elektrická jednotka ICE 1 byla vyráběna od roku Má dva čelní hnací vozy o výkonu kw se 14 vloženými vozy s 798 místy k sedění. Nejvyšší rychlosti dosahují jednotky při 250 km/h a jsou napájeny jednofázovou střídavou soustavou 15 kw, 16 2/3 Hz. Obr. 5 ICE ICE 2 Zdroj: [6] Typ ICE 2 je odvozený od předchůdce ICE 1, který má pouze jedno hnací vozidlo o výkonu kw. Na druhém čele je řídící vůz s 48 místy pro cestující a kabinou pro strojvůdce. Mezi oběma čelními vozy je 6 vložených vozů. Jednotky jsou kompatibilní s jednotkami ICE 1 a lze je jednoduše spřahovat 9

10 4.3 ICE 3 Jedná se o osmivozovou jednotku řady 403 a 406. U vlakové jednotky jsou pohon a jednotlivé technické moduly rozmístěny pod podlahou po celé délce vlaku, na rozdíl od železničních vozů tažených lokomotivou, kde se pohon nachází jen na začátku (případně na konci vlaku) na lokomotivě. Při stejné délce vlaku to znamená asi o 20 % více míst k sezení, neboť namísto lokomotiv zbývá více místa pro cestující. Konstrukce přispívá rozložení pohonu po celé délce vlaku k nižšímu zatížení jednotlivých dvojkolí, čímž je dodržena mezinárodní norma (TSI) maximálně 17 tun na nápravu. Pro tuto koncepci se rozhodly DB v době výstavby trati Frankfurt Kolín nad Rýnem, kde bylo potřeba nasazovat soupravy s rychlostí 300 km/h a plně adhezní soupravy pro překonání stoupání až 4%. Testování první soupravy proběhlo již v roce 1998, ale do ostrého provozu s cestujícími se vlaky dostaly až v roce Návrh jednotky ICE 3 vzešel od Alexandra Neumistera, který projektoval již první a druhou řadu vlaků ICE. Vozy ICE 3 jsou pro lepší aerodynamiku kratší, užší a v jednotce se jich nachází pouze osm. Řada 403 je jednosystémová určená výhradně pro provoz na německé síti pro jednofázovou střídavou soustavou 15 kw, 16 2/3 Hz. Řada 406 je čtyřsystémová určená pro provoz na německých, francouzský, švýcarských, belgických a nizozemských tratích s různými napájecími soustavami. Tab. 1 Složení čtyřsystémové jednotky 406 číslo vozu popis 8 1. třída, 1 měnič proudu, 4 trakční motory, stanoviště strojvůdce 7 1. třída, pantograf, transformátor 6 1. třída, 1 měnič proudu, 4 trakční motory 5 bistro vůz, pantograf, speciální kupé, akumulátory 4 2. třída, pantograf, akumulátor, pneumatické zařízení 3 2. třída, 1 měnič proudu, 4 trakční motory 2 2. třída, pantograf, transformátor 1 2. třída, 1 měnič proudu, 4 trakční motory, stanoviště strojvůdce Zdroj: vlastní zpracování 10

11 Obr. 6 ICE 3 Zdroj: [7] Jednotka ICE 3 byla vyvinuta pro mezinárodní provoz, proto se musela podřídit TSI normám (technická specifikace interoperability). To mimo jiné znamená, že vlak nesmí být delší než 400 m, nápravové zatížení nesmí přesahovat 17 t, dveře musí být přístupné z nástupišť vysokých 0,55 a 0,76 m, profil vlaku musí být přizpůsobený kritériím UIC 505 a musí být kompatibilní se zabezpečovacím zařízením na tratích, kde budou provozovány. Tab. 2 Technické údaje délka (m) 200,32 šířka (m) 2,95 výška (m) 3,89 hmotnost (t) 435 trvalý výkon (kw) trakční zátěž (kn) 300 nejvyšší rychlost (km/h) 330 Zdroj: vlastní zpracování 11

12 4.4 Velaro Označení ICE 3 je obchodní název DB vysokorychlostních jednotek 403 a 406. Výrobce vlaků ICE, společnost Siemens, ale chtěla tyto vlaky prodávat i na jiné trhy než jen do Německa. Prvním úspěchem se stal kontrakt na 4 jednotky pro nizozemské dráhy NS. Následovala zakázka pro španělské vysokorychlostní železnice RENFE, a to hned 26 jednotek Velaro E na rychlost 350 km/h pro trať z Barcelony do Madridu, která má dosud v Evropě nejvyšší cestovní rychlost. Vybavení vlaku je také na vyšší úrovni než u německých vlaků ICE DB, čemuž ale odpovídá nemalá cena za zpáteční jízdenku mezi oběma městy v přepočtu za více jak 5 tisíc korun. Další obrovská zakázky přišla z Číny na 80 jednotek s opcí na dalších 180, čímž se koncern Siemens zařadil na první místo ve výrobě vysokorychlostních vlaků před francouzský Alstom. Dalším kontraktem se stala zakázka na 8 jednotek pro ruské dráhy pro trať mezi Moskvou a Petrohradem. Zakázku na 15 vlaků typu Velaro učinily německé dráhy, které chtějí jejich provozem více zasahovat do sousedních krajin. Velaro D je modifikované a přepracované Velaro vycházející z koncepce vlaků ICE 3. Odpovídá bezpečnějším předpisům TSI, má lépe vybavený interiér a jinak řešený exteriér čela vlaku. Posledním zákazníkem, který si objednal vlaky Velaro (již v modifikované verzi) se stala společnost Euro Star. Ta chce 10 jednotek provozovat na trati mezi Londýnem a Paříží a nahradit tak stávající starší jednotky z 90. let od Alstomu vycházející koncepčně z vlaků TGV. Proti výběrovému řízení se odvolal francouzský Alstom a požaduje vypsání nové soutěže na nové vlaky. Celá kausa nakonec skončila na půdě Bruselu a zapříčinila mezinárodní roztržku mezi Německem a Francií. Přeci jen provozovat své vlaky mezi Velkou Británií a kontinentální Evropou přináší oběma společnostem jistý kredit a je pro Siemens nebo Alstom otázkou cti takové vlaky prodat. 12

13 Obr. 7 Velaro D Zdroj: [8] 4.5 ICE T Nový vlak ICE-T je první vlak ICE generace s naklápěcí technikou. Do služeb DB vyjel první vlak ICE T v roce 1999 a od té doby bylo vyrobeno 43 jednotek s naklápěcí skříní na elektrický pohon. DB AG tak sází na již v praxi v různých modelových řadách fungující naklápěcí techniku od firmy Fiat. Tato technika dovoluje o 20 až 30 % vyšší rychlost v oblouku a tím i možnost zkrácení jízdní doby o 10 až 20 %. Naklápění vozových skříní je řízeno impulsy od čidel na prvním a posledním podvozku, jejichž velikost je v závislosti na rychlosti jízdy vyhodnocena palubním počítačem, a výsledný úhel naklonění skříně je předáván jednotlivým vozům jednotky, kde jsou na všech podvozcích umístěny hydraulické zvedáky. Díky této technice může nové ICE při sklonu 8 stupňů projet oblouky s poloměrem 1600 metrů teoreticky rychlostí 230 km/h.tato technika se uplatní hlavně na oblouky bohatých tratích ve středohoří Německa, kde tak dovolí rovnoměrný způsob jízdy bez jinak nutných zpomalení a zrychlení. U prvního nasazení mezi Stuttgartem a Curychem zkracuje tato nová jednotka cestovní dobu o 17 minut. Vedle zkrácení jízdní doby byla při testovacích jízdách zjištěna další výhoda této jednotky. U rychlejší jízdy s naklápěcí technikou spotřebuje vlak přibližně o osm procent méně energie než u 13

14 obvyklého způsobu jízdy bez naklápění s četnými změnami rychlosti. Jednotky jsou označovány jako řada 411 (sedmidílná) a 415 (pětidílná). Obr. 8 ICE T Zdroj: [9] 4.6 ICE TD Ne příliš úspěšný projekt byla výroba motorových jednotek s naklápěcí skříní označovaných jako ICE TD řady 605. V letech bylo vyrobeno 20 těchto jednotek pro rychlost 200 km/h. Jejich účel nasazovat je na neelektrifikované tratě ale nebyl nikdy zcela naplněn. Jednotky byly mnohokrát pro sovu poruchovost staženy z provozu. Několikrát usilovaly DB o jejich prodeji zahraničnímu zákazníkovi, ale obchod nebyl nikdy naplněn. Naposledy projevily zájem rakouské státní dráhy, ale i ty se nakonec rozhodly pro jednotky RailJet s koncepcí push/pull. 14

15 Tab. 3 Počet vysokorychlostních jednotek Siemens Jednotka Počet ICE 1 60 ICE 2 46 ICE 3 63 ICE T (7) 32 ICE T (5) 11 ICE TD 20 Velaro (Nizozemsko) 4 Velaro (Německo) 15 Velaro (Rusko) 8 Velaro (Čína) 260 Velaro (Euro Star) 10 Zdroj: vlastní zpracování 15

16 5 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1] Jelen Jiří, Sellner Karel.: Svět rychlých kolej, 1. vydání. Praha 1997: Nakladatelství dopravy a turistiky NADATUR, spol. s.r.o., ISBN [2] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < amp= >. [3] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < [4] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < A1t%C4%9Bst%C3%AD_v_Eschede>. [5] The train disaster of Eschede [online]. c2008, [cit ]. NBV. Dostupné z: <users.atw.hu/nbv/angol%20eschede.html>. [6] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < [7] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < estamp= >. [8] Tweakers[online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < [9] Wikipedia [online]. c2010, [cit ]. Dostupné z: < 16