České vysoké učení technické v Praze
Fakulta dopravní
SEMESTRÁLNÍ PRÁCE
Z předmětu: Vysokorychlostní tratě
Téma: Vysokorychlostní železniční vozidla na trati Petrohrad - Moskva
Skupina: 2 55
Akademický rok: 2008/2009
Miroslav Málek
Vysokorychlostní železniční vozidla na trati Moskva - Petrohrad Úvod V současné době se nachází na území Ruské republiky 87 400 km železničních tratí což je přibližně 7 % světové sítě a zaujímá tak druhé místo hned po USA. Prvenství drží Rusko v délce elektrifikovaných tratí, které činí 41 000 km. Zajímavostí ruských drah je používání dvou proudových systémů: •
střídavý proud 25 kV, 50 Hz v délce přibližně 22 000 km
•
stejnosměrný proud 3 kV v délce přibližně 18 800 km
Druhý proudový systém je právě použit i na železniční trati Petrohrad – Moskva. Trať Petrohrad – Moskva Tato železniční trať byla uvedena do provozu 13. listopadu 1851 a oslaví tak 157. výročí od svého vzniku. Jedná se o jednu z páteřních tratí, která sehrává důležitou roli při přepravě osob a zboží v rámci ruské železniční sítě.
Obrázek č. 1 – Schéma železniční trati Petrohrad - Moskva
Délka trati je 652 km, ve své době byla nejdelší na světě a také první železniční tratí v Rusku. Na stavbě se podílelo mnoho odborníků, bylo vybudováno 184 mostů a 19 nadjezdů. První vlak byl vypraven z Petrohradu do Moskvy a byl složen ze sedmi vozů. Délka jízdy tenkrát trvala 21 hodin 45 minut. V prvních letech byl vlak pod dohledem strážníků. Na necelém 1 1/15 kilometru zajišťovali bezpečný průjezd vlaku dva hlídači. Rusko zaujímá přední pozice v počtu přepravených osob železniční dopravou na světě a jako jediný stát nemá vysokorychlostní tratě pro rychlosti nad 200 km/h. V roce 1984 byla zahájena vysokorychlostní doprava na železniční trati Petrohrad Moskva. Přeprava je zajišťována vysokorychlostními vlaky ER200, které mohou dosáhnout rychlosti 200 km/h. Nasazením těchto vlaků došlo již v roce 1986 ke zkrácení jízdní doby na 4 hodiny 39 minut. V průběhu let došlo k modernizaci stávající trati a v roce 2006 byla zkrácena jízdní doba na 3 hodiny 55 minut. Na trati jsou nasazené dvě soupravy ER200 a také vlak s názvem Něvskij expres, který je tažen lokomotivou tvořenou dvěma jednotkami ChS200. Paralelně se stávající modernizovanou tratí by měla vzniknout mezi Moskvou a Petrohradem zcela nová vysokorychlostní trať. Na tyto plány a přípravné práce bylo ruskou vládou v roce 2005 vyčleněno 200 mil rublů. Na stavbě nové vysokorychlostní trati by se měl podílet jak stát tak i soukromý sektor. Vlaky by zde mohly dosahovat rychlosti 300 km/h a jízdní doba by se zkrátila mezi Moskvou a Petrohradem na 2 hodiny 30minut. V horizontu několika desítek let se počítá s modernizací a zvýšením rychlosti až na 350km/h. Ruské dráhy chtějí na vybraných tratích mezi velkými ruskými městy zvýšit traťovou rychlost ze 160 km/h na 250 km/h. Mezi tyto koridory patří: Petrohrad - Buslovskaja, Moskva - Smolensk, Moskva –Nižnij Novgorod, Moskva - Kursk, Rostov - Miněralnyje Vody, Krasnodar - Miněralnyje Vody a Omsk - Novosibirsk.
Obrázek č. 2 – Stávající trať „ Říjnové železnice“ Petrohrad – Moskva
Železniční vozidla na trati Petrohrad Moskva V šedesátých letech bylo rozhodnuto o zkrácení jízdní doby mezi Petrohradem a Moskvou. Zvýšení rychlosti na 200 km/h mělo být dosáhnuto za pomoci domácího vysokorychlostního vlaku ER200, ale také prostřednictvím elektrické lokomotivy CHS200 československé výroby. První studie vysokorychlostního vlaku ER200 byla představena v šedesátých letech.
Obrázek č. 3 – Koncept vysokorychlostního vlaku ER200 z roku 1964 Tímto směrem viz (obrázek č.3) se vývoj vysokorychlostního vlaku ER 200 neubíral. V roce 1965 se začalo s přípravnými prácemi nového projektu vysokorychlostního vlaku ER200. Kvůli snížení hmotnosti vozidla byly použity materiály z lehkých slitin a nové technologie umožnily snížit spotřebu elektrické energie. V roce 1969 byl závody v Rize dokončen projekt 14-cti vozového vysokorychlostního vlaku ER200. V roce 1974 byl vyroben vlak, který umožňoval dosáhnout rychlosti 200km/h. Při zkouškách bylo dosaženo rychlosti 206 km/h. V roce 1975 byl vysokorychlostní vlak převezen do depa PetrohradskéMoskevské železnice, kde byly provedeny úpravy vozidla pro osobní dopravu. Bohužel při jízdách docházelo k problémům s automatickým strojvedoucím a proto byl vysokorychlostní vlak ER200 odstaven. Ke znovu nasazení došlo až na začátku března roku 1984. Vlak je složen ze dvou hlavních vozů, šesti vozů bez sběračů a šesti vozů se sběrači elektrické energie. V roce 1995 byla v hlavních vozech zřízena business třída pro 48 cestujících. Součástí těchto vozů je bar, televize, vícekanálový audio systém a informační tabule. Ostatní místa k sezení jsou vybavena nastavitelnými sedadly se stolky a osvětlením. Celkem byly v Rize vyrobeny tři vysokorychlostní vlaky ER200, ale jezdí pouze dva. Jeden z roku 1983 a druhý byl nasazen v roce 1995.
Obrázek č. 4 – Vysokorychlostní vlak ER 200
Obrázek č. 5 – Vysokorychlostní vlaky ER200 v depu
Základní technické parametry vysokorychlostního vlaku ER 200 Rozchod
1520 mm
Konstrukční rychlost
200 km/h
Trakce
DC 3kV
Složení vlaku
2 hlavní vozy, 6 vozů s trolejovým sběračem, 6 vozů bez trolejového sběrače
Výkon trakčních motorů
11 520 kW
Hmotnost hlavního vozu
48,5 t
Hmotnost vozu se sběračem
58,2 t
Hmotnost vozu bez sběrače
45,3 t
Elektrická lokomotiva CHS200 Mezi další lokomotivy, které zajišťují pravidelný provoz na frekventované trati Petrohrad – Moskva jsou lokomotivy, které byly vyrobeny v Československu v závodu Škody Plzeň. Jedná se o elektrickou lokomotivu CHS200. Jak již označení lokomotivy napovídá, jedná se o vozidlo dosahující rychlosti 200 km/h. V roce 1975 byly v Československu vyrobeny dva prototypy lokomotiv CHS200, které na zkušební trati o rozchodu 1435mm vyvinuly rychlost 210km /h. Koncem roku byly přemístěny do SSSR. V roce 1979 bylo vyrobeno deset modernizovaných lokomotiv, které měly pozměněný design kabiny, nové trakční sběrače elektrického proudu. Tato druhá série lokomotiv dosáhla konstrukční rychlosti 220 km/h. Na řídící desce lokomotivy se nacházejí klávesy, kterými se volí požadovaná rychlost jízdy v rozptylu 0, 15, 20, 180, 200 km/h. Po odstranění závažných systémových chyb, které lokomotiva vykazovala na drahách SSSR byla uvedena do provozu v roce 1984. Koncem devadesátých let prošly lokomotivy CHS200 modernizací ve Škodě Plzeň a dodnes jsou používány pro Něvský express na trati PetrohradMoskva. Základní technické parametry elektrické lokomotivy CHS200 Rok výroby
1975 - 1979
Rozchod
1520 mm
Konstrukční rychlost
220 km/h
Trakce
DC 3kV
Složení vlaku
12 – 14 vozů
Výkon trakčních motorů
8 x 1000 kW
Obrázek č. 6 – Elektrická lokomotiva CHS200
Obrázek č. 7 – Elektrická lokomotiva CHS200
Vysokorychlostní vlak ES250 (Sokol) Vysokorychlostní vlak Sokol 250 byl speciálně navržen pro vysokorychlostní trať Petrohrad – Moskva. Měl být schopen vyvinout rychlost 250 km/h a studie dokonce počítala s rychlostí 350 km/h. Jeho hlavním úkolem bylo nahrazení dosluhujícího vysokorychlostního vlaku ER200. Ambiciozní projekt včetně modernizace trati a nádraží byl odhadnut na 5 milionů dolarů. Na projektu se začalo pracovat v roce 1998. Časový spěch při vývoji vysokorychlostní jednotky měl za následek sloučení jednotlivých druhů zkoušek s testovacími a kontrolními prácemi. Komplexní testy vysokorychlostního vlaku začaly v únoru 2001 a byly ukončeny v červenci téhož roku. Sokol během rychlostních zkoušek na stejnosměrný proud dosáhl rychlosti 236 km/h. Na střídavý proud nebyla jednotka testována. Přesto, že velká část ukazatelů a charakteristik vozidla souhlasila se zadáním, jeho uvedení do provozu s cestujícími nebylo schváleno. Od srpna do prosince 2001 byla provedena oprava, která měla odstranit zjištěné závady. Těsně před koncem roku 2001 bylo provedeno pět zkušebních jízd bez cestujících. Mezi zjištěné konstrukční nedostatky patřilo: •
nedostatečná pevnost rámu podvozku při únavových zkouškách
•
nevyhovující konstrukce brzd
•
nesplnění hygienických norem
•
nesplnění podmínek elektromagnetické kompatibility se signalizačním a radiovým zařízením
•
nevyhovující udržitelnost některých systémů
•
neschopnost dosáhnout jmenovité maximální rychlosti
•
nevhodný sběrač elektrického proudu
V dubnu 2002 byl projekt vysokorychlostního vlaku Sokol ukončen. Základní technické parametry vysokorychlostního vlaku ES250 (Sokol) Rozchod
1520 mm
Konstrukční rychlost
typ Sokol 250 - 250 km/h typ Sokol 350 – 350 km/h
Trakce
DC 3kV, 25 kV, 50 Hz
Složení vlaku
12 vozů
Pohon
16 trojfázových asynchronních motorů
Výkon trakčních motorů
10 800 kW
Počet míst k sezení
vozy 2. třídy – 832 míst, vozy 1. a 2. třídy – 688 míst
Délka vlaku
322,8 m
Obrázek č.8 - Vysokorychlostní vlak ES 250 (Sokol)
Obrázek č. 9 – Interiér ES 250
Obrázek č. 10 Kabina ES 250
Obrázek č. 11 – Stavba vysokorychlostní jednotky ES 250 (Sokol)
Vysokorychlostní vlaková souprava Velaro RUS Vysokorychlostní doprava na trati Petrohrad – Moskva bude nakonec zajištěna vozidly společnosti Siemens Ag. V květnu 2006 podepsali zástupci ruských drah a německé společnosti Siemens Ag smlouvu na dodávku osmi vysokorychlostních vlakových souprav Velaro RUS. První soupravy by měly být předány Ruským dráhám koncem roku 2008 a první cestující by mohly nové soupravy otestovat na trati Petrohrad – Moskva v roce 2009. Platforma vysokorychlostních jednotek Velaro byla vyvinuta jako souprava ICE3 pro německé dráhy. Později z nich byly odvozeny soupravy pro Španělsko, Čínu a nakonec i pro Rusko. Nejdříve budou dodány čtyři vlakové soupravy pro jízdní rychlost 250 km/h pro trať Petrohrad – Moskva. Zbývající čtyři vlakové soupravy budou dvou systémové (AC, DC) navržené pro rychlost 300 km/h. Tyto jednotky by měly jezdit na budoucí vyhrazené vysokorychlostní trati Petrohrad – Moskva. Soupravy se skládají z deseti vozů a jsou dlouhé 250m. Zvětšená šířka vozidel umožní přepravu až 604 cestujících. Narozdíl od ostatních jednotek Velaro budou mít Velaro Rus rozchod 1520 mm, dojde k použití speciálních jakostních ocelí a materiálů, které vydrží za podmínek –50°C. Další odlišností je speciální tvar kabiny navržený pro strojvedoucího a jeho pomocníka. Aerodynamický tvar kabiny musí umožňovat ovládání vlakové jednotky strojvůdci, který ovládá vozidlo ve stoje. Základní technické parametry vysokorychlostního vlakové soupravy VELARO RUS Rozchod
1520 mm
Návrhová rychlost
250 km/h
Tlak na nápravu
17 t
Trakce
DC 3kV, 25 kV, 50 Hz
Složení vlaku
10 vozů
Materiál vozové skříně
hliník
Výkon trakčních motorů
8 000 kW
Počet míst k sezení
604 míst
Délka vlaku
250 m
Šířka vozu
3265 mm
Obrázek č. 12 – Vysokorychlostní vlaková souprava VELARO RUS
Obrázek č. 13 – Interiér vysokorychlostní vlakové soupravy VELARO RUS
Zdroje: www.datis.cdrail.cz/edice/IZD/izd4_07/velaro.pdf railway.ruzgd.ru/1030.shtml www.transport.ru/1/8/i77_34784p0.htm www.naztech.org/sokol250/ http://www.drezina.ru/train/20001.html Obrázky: www.designet.ru/context/history/?id=35330 www.parovoz.com/.../pg_view.php?ID=535&LNG=RU www.parovoz.com/.../pg_view.php?ID=535&LNG=RU www.parovoz.com/newgallery/?ID=134648 www.parovoz.com/newgallery/?ID=134648. www.parovoz.com/newgallery/?ID=29245&LNG=RU www.parovoz.com/newgallery/?ID=160707&LNG=RU www.parovoz.com/newgallery/?ID=160343&LNG=RU www.trcont.ru/fileadmin/template/images/railways/oktyabr.jpg www.parovoz.com/stories/chudovo/
