Er zijn hogesnelheidstreinen, dan zijn er zeer hogesnelheidstreinen
Met een productportfolio dat is gebouwd voor snelheid, blinkt Wabtec uit in beide
Introductie
In de ongeveer vijf minuten die nodig zijn om dit artikel te lezen, zal een zeer hogesnelheidstrein (VHS) ergens in Japan of Europa minstens ~25 kilometer hebben afgelegd 1. In China zelfs nog verder. Dat komt omdat VHS-treinen, treinen die meer dan 250 kilometer per uur (km/u) of meer dan 155 mijl per uur (mph) afleggen, erg snel rijden.
En vandaag is 250 km/u nauwelijks iets aan de oppervlakte.
VHS-treinen over de hele wereld, van Europa (VK, Frankrijk, Duitsland, Italië, Spanje) tot Azië (Japan en China), verleggen hun grenzen op het gebied van snelheid, waarbij China momenteel een trein test die bestemd is voor commerciële diensten met een snelheid van 450 km/u!
Overal waar de snelheidsrecords van treinen dalen en, nog belangrijker, worden toegepast in de commerciële dienstverlening, zal de innovatie van Wabtec in volle bloei staan. Wabtec is letterlijk overal in VHS-treinen te vinden, van voor naar achter en van boven naar beneden, en levert de toonaangevende stroomafnemers en rem-, deur- en HVAC-systemen die blijven voldoen aan de verschillende mandaten van de hogesnelheidstrein:
- Veiligheid — Omdat er geen ruimte is voor fouten, vereist VHS een nauwkeurig ontwerp.
- Aerodynamica — Denk aan geest- en metaalbuigdrukken.
- Comfort — Passagiers willen die druk niet horen of voelen
- Kosten — De kosten van innovatie kunnen ticketprijzen niet buiten bereik brengen.
En hoewel alle vormen van treinreizen een aantal van deze zelfde mandaten omvatten, is zeer hoge snelheid eenvoudig gezegd een krachtvermenigvuldiger.
„Vergeet niet,” herinnert Paolo Pagliero, vicepresident Transit Engineering bij Wabtec, „" de aërodynamische weerstand neemt parabolisch toe met de snelheid, zodat een verdubbeling van de km/u de weerstand met 4x verhoogt.” De aërodynamische krachten die op topsnelheid tegen VHS-treinen werken, zijn bijna onvoorstelbaar, net als de druk die optreedt wanneer dergelijke treinen tunnels binnenrijden of elkaar van dichtbij passeren.”
Als dit allemaal uitdagend klinkt, zou het geen verrassing moeten zijn dat Wabtec zich in de frontlinie bevindt van deze complexe grens op het gebied van ontwerp en fabricage.
VHS rail, een groeiende en dynamische markt
De belangstelling voor VHS-spoorwegen is tegenwoordig groot, van opkomende markten zo divers als de VS en India tot pioniers in heel Europa en Azië. De Europese Commissie heeft bijvoorbeeld plannen om het passagiersverkeer met hogesnelheidstreinen tegen 2030 te verdubbelen en tegen 2050 te verdrievoudigen.
Deze ambitieuze doelstellingen vereisen niet alleen voortdurende ontwerpinnovatie, d.w.z. het bouwen van snellere treinen die ook een passagierservaring bieden die vergelijkbaar is met en concurrerend is met vliegreizen, maar ook voor spoorwegtransitnetwerken, d.w.z. „infrastructuur”, gebouwd voor snelheid. Op dit moment is dat laatste het grootste knelpunt — in ieder geval in Europa.
Pagliero vult aan: „Europa heeft tegenwoordig iets dat lijkt op een probleem met de 'luchtverkeersleiding' op zijn hogesnelheidslijnen. In veel landen delen hogesnelheidstreinen en zeer hogesnelheidstreinen hetzelfde spoor met langzamere regionale treinen, wat betekent dat deze snellere treinen suboptimaal moeten rijden. Hetzelfde geldt voor hogesnelheidstreinen die regelmatig stoppen. Als je eenmaal bedenkt hoeveel tijd en energie een trein nodig heeft om op volle snelheid te komen en te rijden — en de tijd en afstand die nodig zijn om de trein te stoppen — moeten VHS-treinen vaak noodgedwongen met lagere snelheden rijden.”
Ondanks deze hindernissen blijft de vraag naar VHS-treinen groot, waarbij veel exploitanten wedden dat hun VHS-treinen uiteindelijk meer tijd zullen besteden aan reizen met de snelheden waarvoor ze zijn ontworpen.
„Vergeet niet dat spoorwegmaatschappijen de aankoop van nieuwe treinen beschouwen als een investering van 40 jaar, dus zelfs als hun lijnen momenteel niet geoptimaliseerd zijn voor zeer snelle reizen, willen ze er vaak zeker van zijn dat ze treinen hebben die die ervaring kunnen bieden zodra de infrastructuur, zowel in het land als, in het geval van Europa, grensoverschrijdend, dienovereenkomstig evolueert”, stelt Pagliero.
De aanleg van VHS-spoorwegnetwerken zal uiteindelijk een enorme investering in infrastructuur vergen, van de bouw van nieuwe tunnels onder grote spoorwegknooppunten tot het ontwerpen van nieuwe lijnen die uitsluitend zijn geoptimaliseerd voor zeer hoge snelheden.
„Het aanleggen van hogesnelheidslijnen door relatief dichtbevolkte landen is een lastige zaak”, merkt Chris Jackson, hoofdredacteur van Railway Gazette Group, op. „Succes hangt uiteindelijk af van sterke politieke steun. Tenzij er de politieke wil is om te zeggen: 'we willen dat dit gebeurt', gaat dat niet gebeuren.”
Pantografen en meer voor HS2
Dat is het geval in het Verenigd Koninkrijk, waar het High Speed Two (HS2) -spoorwegproject miljoenen passagiers wil vervoeren op een route van 225 km (140 m) tussen Birmingham en Londen met routinesnelheden van 330 km/u (205 mph) en pieksnelheden van 360 km/u (220 mph). Terwijl het spoorwegnet nog in aanbouw is, hebben HS2-functionarissen al een contract gegund aan een consortium van Hitachi-Alstom voor het ontwerpen en bouwen van 54 elektrische hogesnelheidstreinen voor de nieuwe spoorlijn.
Dat consortium heeft op zijn beurt Wabtec geselecteerd om de pantograaf, remmen en deuren van de nieuwe trein te leveren.
„Hitachi-Alstom is bezig met het ontwerpen van nieuwe treinen voor HS2 op basis van het succesvolle ETR1000-model, dat op de hogesnelheidsnetwerken van Italië en Spanje rijdt en topsnelheden van 400 km/u kan halen”, zegt Pagliero. „De ervaring van Wabtec met het leveren van belangrijke componenten voor de ETR1000 is uitgebreid, wat heeft geleid tot onze selectie voor het HS2-project.”
Omdat de nieuwe Hitachi-Alstom-treinen op maat worden gemaakt voor HS2, zal Wabtec een geheel nieuw pantograafontwerp voor het project ontwikkelen, als aanvulling op de meer dan 150 pantograafmodellen die momenteel op meer dan 90.000 treinen wereldwijd in gebruik zijn.
„De innovatie van pantografen bij Wabtec is ongeëvenaard”, zegt Adam Hajek, Pantograph Systems Engineering Leader, Power Collection bij Wabtec, „" vooral bij hoge snelheden, waar met Wabtec-pantografen treinen wereldsnelheidsrecords hebben kunnen vestigen die dateren van 1955, en meer recentelijk in 1990 en 2007, waar we hebben bijgedragen aan het bereiken van recordsnelheden van respectievelijk 515 km/u en 574 km/u.””
Philippe Geoffroy, productontwikkelingsleider Pantograph, Power Collection bij Wabtec, voegt hieraan toe: „De nieuwe pantografen voor het HS2-project bieden ons de mogelijkheid om de flexibiliteit van onze ontwerpaanpak te benadrukken. We ontwerpen voor een compleet nieuwe trein, wat een compleet nieuw dak betekent, en daarmee een uitdagende nieuwe integratie. Om dit soort uitdagingen aan te gaan, is een 'co-design'-aanpak vereist, een nauwe samenwerking met onze klant Hitachi-Alstom. Als je het aerodynamische verlies van een pantograaf wilt beperken op een dak dat nog nooit eerder is ontworpen voor een VHS-trein, kun je dat niet alleen doen.”
Op dezelfde manier innoveert Wabtec zich een weg door ontwerpuitdagingen voor de deuren van de nieuwe VHS HS2-treinen.
„Innovatie gaat niet altijd over het opnieuw uitvinden van het wiel: het gaat erom te weten hoe je bewezen technologieën kunt toepassen op nieuwe uitdagingen”, legt Nicolas Mangeol, Doors Engineering Director bij Wabtec, uit. „Voor HS2 passen we onze beproefde, hoogwaardige opblaasbare afdichting aan om het hoofd te bieden aan de typische aërodynamische schokken van hogesnelheidsoperaties.
„Als passagier heb je het misschien wel eens meegemaakt: hard geluid of het gevoel van druk in je oren als je door een tunnel rijdt of een andere trein oversteekt. De opblaasbare afdichting zorgt voor een optimale luchtdichtheid, wat het geluid vermindert en plotselinge drukschommelingen voorkomt die de passagier ongemak kunnen bezorgen. Dit is slechts een van de vele eigenschappen van ons deursysteem waardoor het een belangrijke factor is voor zowel veiligheid als comfort bij zeer hoge snelheden.”
VHS-innovatie is een teamsport
Of het nu gaat om innovatie in samenwerking met een klant, zoals met Hitachi-Alstom op pantografen voor HS2, of het 'alleen doen' in zijn eigen designhubs in Tours, Frankrijk; Piossasco en Avellino, Italië; of Leipzig, Duitsland, het trackrecord van Wabtec op het gebied van snelle innovatie is moeilijk te overtreffen.
Bij de ontwikkeling van het remsysteem voor de ETR1000 heeft Wabtec bijvoorbeeld uitgebreide tests uitgevoerd waarbij noodstops bij hoge snelheid werden gesimuleerd. Tijdens de tests bereikten de Wabtec-schijfremmen een gloeiende 900° F (480°C) en bleven ze feilloos werken. Dergelijke grondige tests en de bestendigheid tegen zware omstandigheden die Wabtec in al zijn producten ontwerpt, ook die voor VHS-treinen, helpen rampen te voorkomen en levens te redden.
„Alles is extreem als je met zo'n hoge snelheid rent”, besluit Pagliero.
Niet toevallig heeft deze toewijding om in deze uitersten te opereren — en te innoveren — Wabtec ook het contract voor remsystemen opgeleverd voor HS2.
Over de hele wereld winnen
Over extremen gesproken, de onbetwiste nieuwe grens voor hogesnelheidstreinen is China. Herinner je je de knelpunten in de infrastructuur die de snelheden op het continent beperken? China heeft ze voor het grootste deel niet.
Het land heeft de hogesnelheidslijn Peking-Shanghai aangelegd die gemakkelijk reizen met 350-360 km/u ondersteunt en, zoals eerder vermeld, test een VHS-trein van de volgende generatie voor commerciële diensten met een snelheid van 450 km/u. Er wordt zelfs gefluisterd over een trein van 600 km/u in de vroege ontwikkeling, maar dat is een verhaal voor een andere keer.
Het verhaal voor nu is dat overal waar VHS-treinreizen plaatsvinden of besproken worden, Wabtec actief innoveert om dromen met zeer hoge snelheid om te zetten in veilige, comfortabele en aantrekkelijke commerciële realiteiten. En het heeft de contracten om dat te bewijzen — over de hele wereld.
1 Uitgaande van een snelheid van 300 km/u.