Eberhard Jänsch 31 napêd silnikami 3-fazowymi) i osi¹ganie za³o¿onych prêdko- Rozwój pojazdów œci – prowadzono próby nawet do prêdkoœci 450 km/h. Po 30 latach od uruchomienia obecne poci¹gi Shinkan- sen poprawi³y znacznie swoje osi¹gi, gdy¿ musz¹ wci¹¿ kon- szynowych kurowaæ z liniami lotniczymi. Czasy przejazdów w stosunku do lat 60. i 70. zosta³y znacznie skrócone. I tak na przyk³ad czas przejazdu ca³ej linii Tokaido (515 km) z Tokio do Osaki du¿ej prêdkoœci wynosi obecnie tylko 2 godz. 30 min. Jednak dalsze zwiêk- szanie prêdkoœci hamowane jest przez dwie powa¿ne prze- szkody – nadmierny ha³as wytwarzany podczas jazdy oraz na œwiecie czynniki aerodynamiczne. Problemy ha³asu Patrz¹c na linie du¿ej prêdkoœci Shinkansen widaæ wyraŸnie, ¿e s¹ to rzeczywiœcie linie dobudowane do poprzedniej sie- ci. Wobec gwa³townie rozrastaj¹cych siê miast japoñskich i wielkim zagêszczeniu ró¿norodnych budowli, linie Shinkan- sen poprowadzono na estakadach zbudowanych czêsto z p³yt analizy betonowych o g³adkiej powierzchni. Stacje s¹ zbudowane Poci¹gami du¿ej prêdkoœci (HSR) okreœla siê poci¹- jako wielokondygnacyjne, a perony poci¹gów Shinkansen gi je¿d¿¹ce z prêdkoœci¹ rozk³adow¹ 200 km/h i wiê- zlokalizowane przewa¿nie na trzecim lub czwartym poziomie. cej. Pierwsze takie poci¹gi uruchomiono 1.10.1964 r. W tej sytuacji wytwarzany ha³as mo¿e siê rozchodziæ bar- w Japonii, na linii z Tokio do Osaka (Tokaido-Shin- dzo daleko. Dlatego prawie wszêdzie zbudowane s¹ bariery kansen). Rozwój poci¹gów du¿ej prêdkoœci trwa od akustyczne wzd³u¿ torów, a ponadto same tory wykonane lat 60. i wykazuje nadzwyczajn¹ dynamikê – szcze- s¹ jako „tory o niskim ha³asie”. gólnie w Japonii, Francji i Niemczech. Postanowiono zmniejszyæ tak¿e ha³as od pantografów, gdy¿ stwierdzono, ¿e stanowi¹ one powa¿ne Ÿród³o dŸwiê- Poci¹gi du¿ej prêdkoœci w Japonii ku. Zastosowano specjalne owiewki aerodynamiczne, które W 1957 r. rz¹d japoñski zdecydowa³ siê dobudowaæ do ist- ograniczaj¹ rozprzestrzenianie siê dŸwiêku. Najlepszy aerody- niej¹cej, w¹skotorowej sieci kolejowej now¹, o wysokich namicznie pantograf zosta³ skonstruowany dla najnowszego standardach technicznych, sieæ poci¹gów du¿ej prêdkoœci poci¹gu Shinkansen serii 700. Ró¿ni siê on od dotychczaso- o normalnej szerokoœci toru (1435 mm), nazwan¹ poci¹ga- wych konstrukcji, w tym i europejskich, tym, ¿e wysokoœæ mi Shinkansen. Zaczêto budowaæ nowe linie, które mia³y pantografu zosta³a znacznie zmniejszona. Praca na krótkim staæ siê podstaw¹ przysz³ych korytarzy transportowych miê- pionowym odcinku w po³¹czeniu ze znacznym zredukowa- dzy gêsto usytuowanymi miastami japoñskimi. niem zygzakowania przewodu jezdnego wp³ynê³a na wyci- W nastêpstwie prywatyzacji Japoñskich Kolei Pañstwo- szenie wspó³pracy pantografu z sieci¹. wych (JNR) w kwietniu 1987 r. i ich podziale na szeœæ nie- zale¿nych kolei, tak¿e i sieæ linii Shinkansen zosta³a podzie- Aerodynamika lona i przesz³a pod zarz¹d trzech kolei – JR Central, JR West In¿ynierowie japoñscy byli prekursorami w dziedzinie aero- i JR East. Obecnie koleje te prowadz¹ ruch poci¹gów Shin- dynamiki pojazdów szynowych. Gdy budowali „nowe linie kansen na sieci d³ugoœci ponad 1840 km. Niektóre z linii lo- magistralne”, jak nazywano linie Shinkansen, stosowano kalnych zosta³y tak¿e przebudowane z w¹skotorowych doœæ oszczêdne przekroje poprzeczne tuneli. Przy szerokoœci (1067 mm) na normalnotorowe. Na trzech takich liniach, taboru a¿ 3,38 m stosowano na linii Tokaido odleg³oœæ ³¹cznej d³ugoœci 335 km, prowadzony jest ruch nazywany miêdzy osiami torów tylko 4,20 m. Prowadzone badania „mini Shinkansen” z prêdkoœci¹ maksymaln¹ 130 km/h. Po- ci¹gi Shinkansen by³y budowane od samego pocz¹tku jako elektryczne zespo³y trakcyjne, z ca³ym wyposa¿eniem trak- cyjnym umieszczonym pod pod³og¹. Kolejne zespo³y trakcyj- ne oznaczono: seri¹ 0 dla linii Tokaido i Sanyo Shinkansen i seri¹ 200 dla linii prowadz¹cej na pó³nocny wschód kraju. Pocz¹wszy od 1986 r. zespo³y te by³y sukcesywnie zastê- powane zespo³ami serii 100 i serii 300 (fot. 1). Przed wymian¹ taboru, ka¿da z trzech kolei zamawia³a swój w³asny tabor próbny (WIN 350, Star 21, 300 X) do zbadania nowej konstrukcji. Badano w szczególnoœci ulep- szony uk³ad biegowy, nowe systemy napêdowe (w tym Fot. 1. Poci¹gi Shinkansen (od lewej do prawej – seria 300, seria 100 i seria 0) 1-2 / 2002 32 aerodynamiczne uwzglêdnia³y zjawiska wystêpuj¹ce w cza- trzech zespo³ów zbudowanych dla linii „mini Shinkansen”, ob- sie mijania siê poci¹gów, jednak ostatecznie okaza³o siê, ¿e s³ugiwanej przez koleje JR East (serie 400, E2 i E3). przekrój poprzeczny tunelu, wynosz¹cy 64 m2, dla dwutoro- W 1999 r. koleje JR Central i JR West postanowi³y po³¹czyæ wej linii jest za w¹ski. Przy wjeŸdzie do tunelu poci¹gu z pe³- swoje prace badawcze i zaj¹æ siê w przysz³oœci tylko n¹ prêdkoœci¹ (ponad 200 km/h) wytwarza³y siê bardzo du¿e usprawnianiem poci¹gów Shinkansen serii 700. zmiany ciœnienia. W tej sytuacji, aby nie nara¿aæ pasa¿erów na nieprzyjemne odczucia, poci¹g nale¿a³o wykonaæ jako her- Pojazdy piêtrowe (2-poziomowe) du¿ej prêdkoœci metycznie szczelny. Efekt fali ciœnieniowej jeszcze siê zwiêk- Do obs³ugi ruchu podmiejskiego w obrêbie wielkiego Tokio szy³, kiedy zaczêto stosowaæ w tunelach tory na p³ytach be- kolej JR East zakupi³a poci¹gi oznaczone seri¹ E4, sk³adaj¹- tonowych, zamiast na tradycyjnych podk³adach. Wjazd ce siê z wielkich wagonów (do oœmiu), symetrycznych we- poci¹gu powodowa³ wówczas na drugim koñcu tunelu po- wn¹trz wzd³u¿ osi pod³u¿nej. tê¿ny huk. Zneutralizowanie tego efektu by³o mo¿liwe przez Na rysunkach 1 i 2 oraz w tablicy 2 przedstawiono po- wykonanie w tunelu stalowych wystêpów lub zmian w jego równanie japoñskiego poci¹gu piêtrowego E4 z poci¹giem przekroju, które by³y jednoczeœnie po³¹czone z poprzeczny- piêtrowym TGV Francuskich Kolei Narodowych (SNCF). Na- mi otworami wentylacyjnymi. le¿y zauwa¿yæ, ¿e poci¹g piêtrowy TGV jest przeznaczony do W zespo³ach Shinkansen czo³o poci¹gu by³o czêsto zmie- jazd dalekobie¿nych, natomiast poci¹g piêtrowy E4 – do pod- niane. Po nosie ostrzowym, który jest szczególnie widoczny ró¿y na krótszych odleg³oœciach. W poci¹gach Shinkansen w serii 500 (fot. 2), najnowszy kszta³t nosa – zastosowany stosunek miejsc w klasie 1. do liczby miejsc w klasie 2. jest w seriach E4 i 700 – nazywany jest „dziobem kaczora”. Wraz znacznie mniejszy ni¿ w europejskich poci¹gach du¿ej prêd- ze swoim przed³u¿eniem o kszta³cie ³y¿ki rozk³ada on pocz¹t- koœci. I tak w poci¹gu E4 wynosi on 6,6%, a w poci¹gach kow¹ falê ciœnienia, redukuj¹c w ten sposób gradient ciœnie- przeznaczonych dla dalszych odleg³oœci najwy¿ej 15% (seria nia dp/dt, przez co uzyskuje siê falê „mikrociœnienia”. 300). W tablicy 1 przedstawiono szczegó³owe dane ró¿nych Poci¹g TGV Duplex (fot. 3) ma oprócz znacznego zwiêk- serii poci¹gów Shinkansen. Nie ma w niej jednak danych szenia liczby miejsc w stosunku do jednopoziomowego po- ci¹gu TGV, du¿¹ prêdkoœæ i odpowiedni komfort jazdy nie- zbêdny w przypadku d³ugich podró¿y. Uwa¿a siê, ¿e poci¹g ten obni¿a koszty eksploatacyjne przypadaj¹ce na jedno miej- sce o 15% w stosunku do poci¹gu jednopoziomowego. Przy budowie tego poci¹gu zastosowano wiele nowatorskich roz- wi¹zañ konstrukcyjnych, które pozwoli³y w szczególnoœci utrzymaæ siê przy dopuszczalnym nacisku na oœ 17 t, wy- maganym przez zarz¹d infrastruktury. Poci¹g Duplex jest pierwszym poci¹giem TGV, który ma pud³o wykonane z alu- minium. Poci¹gi du¿ej prêdkoœci we Francji Prototypem poci¹gów du¿ej prêdkoœci TGV (Trains a Grande Vitesse) we Francji by³ poci¹g próbny TGV 001, napêdzany Fot. 2. Poci¹g Shinkansen serii 500 eksploatowany przez kolej JR Central Tablica 1 Poci¹gi Shinkansen (16 wagonów, 400 m d³ugoœci, 3,38 m szerokoœci, ok. 1320 miejsc w poci¹gu) Seria pojazdu 0 100 300 500 700 PrzewoŸnik JNR JNR JR Central JR West Central + West Rok oddania do eksploatacji 1964 1985 1992 1996 1999/2000 Materia³ pud³a Stal Stal Aluminium Aluminium Aluminium Liczba wagonów silnikowych 16 12 10 16 10 Liczba pantografów 8 3 2 2 2 Wysokoœæ wagonu [m] 3,975 4,001) 3,60 3,69 3,65 Masa w stanie ³adownym [t] 970 925 710 ok. 700 708 Maksymalny nacisk na oœ [t] 16,0 16,0 11,3 10,8 ok. 11 Moc silników [MW] 11,8 11 12 18,2 13,2 Prêdkoœæ maksymalna [km/h] 220 220 270 3202) 185 1) 2–4 piêtrowych wagonów na poci¹g o wysokoœci 4,49 m ponad g³ówkê szyny. 2) Jest to prêdkoœæ konstrukcyjna, prêdkoœæ eksploatacyjna 285 km/h. 1-2 / 2002 33 turbin¹ gazow¹ i zbudowany w 1972 r. Poci¹gi TGV wesz³y do regularnej eksploatacji na sieci SNCF od wrzeœnia 1981 r. po zbudowaniu pierw- szej linii du¿ej prêdkoœci Pary¿ – Lyon. Liniê tê uruchomiono z zamiarem konkurowania z linia- mi lotniczymi na tej trasie i od samego pocz¹t- ku przynios³a ona du¿y sukces handlowy. Zgod- nie z dekretem rz¹du francuskiego z 11.5.1991 r. sieæ linii kolejowych du¿ych prêdkoœci ma byæ stopniowo rozszerzana na ca³y kraj. W ci¹gu minionego10-lecia zbudowano m.in. liniê Pary¿ – Lille – Calais i odga³êzienie do po³¹czenia z sie- ci¹ du¿ych prêdkoœci kolei belgijskich, a ostat- nio (7.6.2001 r.) otwarto przed³u¿enie linii Pary¿ Rys. 1. Porównanie poci¹gów piêtrowych Shinkansen E4 i TGV Duplex – Lyon do Marsylii i Montpellier (linia TGV Me- diteranée).