Są pociągi dużych prędkości, potem są bardzo szybkie pociągi
Dzięki portfolio produktów stworzonemu z myślą o szybkości, Wabtec wyróżnia się w obu
Wprowadzenie
W ciągu około pięciu minut potrzebnych do przeczytania tego artykułu pociąg bardzo szybki (VHS) gdzieś w Japonii lub Europie przejechał co najmniej ~25 kilometrów 1. W Chinach jeszcze dalej. Dzieje się tak, ponieważ pociągi VHS, które podróżują ponad 250 kilometrów na godzinę (km/h) lub ponad 155 mil na godzinę (mph), jeżdżą naprawdę szybko.
A dziś 250 km/h ledwo drapie powierzchnię.
Pociągi VHS na całym świecie, od Europy (Wielka Brytania, Francja, Niemcy, Włochy, Hiszpania) do Azji (Japonia i Chiny) zwiększają prędkość, a Chiny testują obecnie pociąg przeznaczony do usług komercyjnych z prędkością 450 km/h!
Wszędzie tam, gdzie spadają rekordy prędkości pociągów i, co ważniejsze, zostaną zastosowane do usług komercyjnych, innowacje Wabtec znajdą się w pełnym rozkwicie. Wabtec to dosłownie wszystkie po ciągi VHS, od przodu do tyłu i od góry do dołu, dostarczając wiodące pantografy oraz systemy hamulcowe, drzwiowe i HVAC, które nadal spełniają wiele wymagań szyn dużych prędkości:
- Bezpiecze ństwo — bez miejsca na błędy, VHS wymaga precyzyjnego projektowania.
- Aerodynamika - Pomyśl o naciskach na zginanie i zginanie metalu.
- Komfort — pasażerowie nie chcą słyszeć ani odczuwać tej presji
- Koszt — Koszt innowacji nie może wypchnąć cen biletów poza zasięg.
I chociaż wszystkie rodzaje podróży pociągiem wiążą się z niektórymi z tych samych mandatów, mówiąc prościej, bardzo duża prędkość jest mnożnikiem siły.
„Nie zapominaj”, przypomina Paolo Pagliero, wiceprezes ds. inżynierii tranzytowej w Wabtec, „opór aerodynamiczny wzrasta parabolicznie wraz z prędkością, tak że podwojenie km/h zwiększa opór czterokrotnie. Siły aerodynamiczne działające przeciwko pociągom VHS przy maksymalnej prędkości są prawie niewyobrażalne, podobnie jak naciski występujące w grze, gdy takie pociągi wchodzą do tuneli lub przejeżdżają ze sobą w bliskiej odległości.
Jeśli to wszystko brzmi trudnie, nie powinno dziwić, że Wabtec znajduje się na pierwszej linii tej złożonej granicy projektowania i produkcji.
Kolej VHS, rozwijający się i dynamiczny rynek
Obecnie zainteresowanie koleją VHS jest wysokie, rozciągając się od rodzących się rynków tak różnorodnych, jak Stany Zjednoczone i Indie, po pionierów w Europie i Azji. Komisja Europejska planuje na przykład podwo ić ruch pasażerski kolei dużych prędkości do 2030 r., a po troić go do 2050 r.
Te ambitne cele wymagają nie tylko ciągłych innowacji projektowych, tj. budowania szybszych pociągów, które zapewnią pasażerom doświadczenie porównywalne i konkurencyjne z podróżami lotniczymi, ale dodatkowo kolejowych sieci tranzytowych, tj. „infrastruktury” zbudowanej z myślą o prędkości. Obecnie to ostatnie jest największym wąskim gardłem — przynajmniej w Europie.
Dodaje Pagliero: „Europa ma dziś coś podobnego do problemu „kontroli ruchu lotniczego” na swoich liniach kolei dużych prędkości. W wielu krajach pociągi dużych prędkości i bardzo dużych prędkości dzielą te same tory z wolniejszymi pociągami regionalnymi, co oznacza, że te szybsze pociągi muszą kursować nieoptymalnie. To samo dotyczy pociągów dużych prędkości kursujących trasy z częstymi przystankami. Gdy weźmiesz pod uwagę czas i energię potrzebną pociągowi, aby dotrzeć i jechać z pełną prędkością — oraz czas i odległość potrzebną do jego zatrzymania - pociągi VHS często z konieczności muszą jeździć z niższymi prędkościami.
Pomimo tych przeszkód, popyt na pociągi VHS pozostaje silny, a wielu operatorów zabezpiecza swoje zakłady, że ich pociągi VHS w końcu spędzą więcej czasu podróżując z prędkością, dla której zostały zaprojektowane.
„Pamiętaj, że operatorzy kolejowi postrzegają zakup nowych pociągów jako 40-letnie inwestycje, więc nawet jeśli ich linie nie są obecnie zoptymalizowane pod kątem bardzo dużych prędkości, często chcą mieć pewność, że będą mieli pociągi zdolne zapewnić takie doświadczenie, gdy infrastruktura zarówno w kraju, jak i w przypadku Europy transgraniczna ewoluuje odpowiednio”, mówi Pagliero.
Budowa sieci kolejowych VHS będzie ostatecznie wymagać ogromnych inwestycji infrastrukturalnych, od budowy nowych tuneli pod głównymi węzłami kolejowymi, po budowę nowych linii zoptymalizowanych wyłącznie pod kątem bardzo dużych prędkości.
„Przeprowadzanie dużych prędkości przez stosunkowo gęsto zaludnione kraje to trudna sprawa” - zauważa Chris Jackson, starszy redaktor Railway Gazette Group. „Sukces ostatecznie zależy od silnego poparcia politycznego. Jeśli nie ma woli politycznej, by powiedzieć: „Chcemy, żeby tak się stało”, tak się nie stanie”.
Pantografy i nie tylko dla HS2
Tak jest w Wielkiej Brytanii, gdzie projekt kolei High Speed Two (HS2) ma na celu wprowadzenie milionów pasażerów na trasę 225 km (140 m) między Birmingham a Londynem z rutynową prędkością 330 km/h (205 mil na godzinę) i prędkością szczytową 360 km/h (220 mil na godzinę). Podczas gdy sieć kolejowa jest wciąż w budowie, urzędnicy HS2 przyznali już kontrakt konsorcjum Hitachi-Alstom na zaprojektowanie i budowę 54 elektrycznych pociągów dużych prędkości dla nowej kolei.
Z kolei konsorcjum wybrało Wabtec do dostarczenia pantografu, hamulców i drzwi nowego pociągu.
„Hitachi-Alstom jest w trakcie projektowania nowych pociągów dla HS2 w oparciu o udany model ETR1000, który kursuje na szybkich sieciach we Włoszech i Hiszpanii i może osiągnąć maksymalną prędkość 400 km/h” - mówi Pagliero. „Doświadczenie firmy Wabtec w dostarczaniu kluczowych komponentów do ETR1000 jest bogate, co doprowadziło do wyboru projektu HS2”.
Ponieważ nowe pociągi Hitachi-Alstom są konstruowane na zamówienie dla HS2, Wabtec opracuje zupełnie nowy projekt pantografu dla projektu, dodając do ponad 150 modeli pantografów, które obecnie eksploatuje w ponad 90 000 pociągach na całym świecie.
„Innow acje pantograf ów w Wabtec nie mają sobie równych”, mówi Adam Hajek, lider inżynierii systemów pantografów, Power Collection w Wabtec, „zwłaszcza przy dużych prędkościach, gdzie pantografy Wabtec umożliwiły pociągom ustanowienie światowych rekordów prędkości sięgających 1955 roku, a ostatnio w latach 1990 i 2007, gdzie pomogliśmy osiągnąć rekordowe prędkości odpowiednio 515 km/h i 574 km/h”.
Philippe Geoffroy, lider rozwoju produktów Pantograph, Power Collection w firmie Wabtec, dodaje: „Nowe pantografy do projektu HS2 dadzą nam możliwość podkreślenia elastyczności naszego podejścia do projektowania. Projektujemy zupełnie nowy pociąg, co oznacza zupełnie nowy dach, a wraz z nim nową, wymagającą integrację. Sprostanie tego rodzaju wyzwaniom wymaga podejścia „co-design”, ścisłej współpracy z naszym klientem Hitachi-Alstom. Jeśli chcesz zmniejszyć straty aerodynamiczne pantografu na nigdy wcześniej nie zaprojektowanym dachu dla pociągu VHS, nie możesz tego zrobić sam”.
Podobnie firma Wabtec wprowadza innowacje w zakresie wyzwań projektowych dla drzwi nowych pociągów VHS HS2.
„Innowacja nie zawsze polega na odkrywaniu koła na nowo: chodzi o to, jak zastosować sprawdzone technologie do nowych wyzwań” - wyjaśnia Nicolas Mangeol, dyrektor ds. inżynierii drzwi w Wabtec. „W przypadku HS2 dostosowujemy nasze sprawdzone w obsłudze, wysokowydajne uszczelnienie nadmuchiwane, aby sprostać typowym wstrząsom aerodynamicznym podczas operacji z dużą prędkością.
„Jako pasażer mogłeś tego doświadczyć: głośnego hałasu lub uczucia ucisku w uszach podczas przejazdu przez tunel lub przejeżdżania przez inny pociąg. Nadmuchiwana uszczelka zapewnia optymalną szczelność, co zmniejsza hałas i zapobiega nagłym wahaniom ciśnienia, które mogą powodować dyskomfort pasażera. To tylko jedna z wielu cech naszego systemu drzwiowego, które sprawiają, że jest kluczowym czynnikiem zapewniającym bezpieczeństwo i komfort przy bardzo dużych prędkościach”.
Innowacja VHS to sport zespołowy
Niezależnie od tego, czy wprowadza innowacje we współpracy z klientem, tak jak robi to Hitachi-Alstom na pantografach dla HS2, czy „jedzie sam” we własnych centrach projektowych w Tours we Francji, Piossasco i Avellino we Włoszech lub Lipsku w Niemczech, rekord Wabtec w zakresie szybkich innowacji jest trudny do pokonania.
Na przykład, opracowując układ hamulcowy dla ETR1000, firma Wabtec przeprowadziła szeroko zakrojone testy, które symulowały awaryjne zatrzymania przy dużej prędkości. Podczas testów hamulce tarczowe Wabtec osiągnęły parzenie 900° F (480°C) i nadal działały bezbłędnie. Takie dokładne testy i odporność na trudne warunki, które Wabtec projektuje we wszystkich swoich produktach, w tym do pociągów VHS, pomagają zapobiegać katastrofom i ratować życie.
„Wszystko jest ekstremalne, gdy biegasz z tak dużą prędkością” - podsumowuje Pagliero.
Nieprzypadkowo, takie zaangażowanie w eksploatację — i wprowadzanie innowacji — w tych ekstremalnych warunkach doprowadziło Wabtec do kontraktu na układy hamulcowe dla HS2.
Zwycięstwo na całym świecie
Mówiąc o skrajnościach, niekwestionowaną nową granicą podróży szybkimi pociągami są Chiny. Pamiętasz wąskie garła infrastruktury ograniczające prędkość na kontynencie? Chiny w większości ich nie mają.
Kraj zbudował szybką kolej Pekin-Szanghaj, która z łatwością obsługuje podróż z prędkością 350-360 km/h i, jak wspomniano wcześniej, testuje kolejną generację pociągu VHS do usług komercyjnych z prędkością 450 km/h. Istnieją nawet szepty o pociągu o prędkości 600 km/h we wczesnym etapie rozwoju, ale to historia na inny czas.
Na razie historia jest taka, że wszędzie tam, gdzie odbywa się podróż pociągiem VHS lub jest omawiana, Wabtec aktywnie wprowadza innowacje, aby przekształcić marzenia o bardzo szybkich prędkościach w bezpieczne, wygodne i fascynujące realia komercyjne. I ma kontrakty, które to potwierdzają - na całym świecie.
1 Zakładając prędkość 300 km/h.