KRKDPWP

ICE 3

Nowa linia postawiła przed DB nowe wyzwania. Obsługę trakcyjną zapewniają pociągi nowej generacji serii ICE3, całkowicie zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech.

Do kursowania po nowej linii należało zaprojektować odpowiedni pociąg, wykorzystując jednocześnie doświadczenia z jazd testo­wych jednostek ICE-S i ICE-V z połowy lat 90. Założono, że po­ciąg będzie przystosowany do prędkości maksymalnej 300 km/h i maksymalnych wzniesień 40‰. Zgodnie z zaleceniami specyfi­kacji TSI, dopuszczalny nacisk na oś określono na 17 t. Wymóg ten pochodził od zapewnienia pociągom interoperacyjności, czy­li możliwości kursowania poza granicami Niemiec, np. na francu­skich czy belgijskich liniach dużych prędkości, a także negatyw­nych wyników z jazd testowych pociągów ICE1/ICE2 o nacisku 19–20 t/oś, z prędkościami 250–300 km/h. Przy takich prędko­ściach i nacisku na oś szybkiemu zużyciu ulegały tory i na­wierzchnia. Projektanci nowego pociągu, nazwanego ICE3, po­czątkowo zamierzali postawić na rozwiązanie: wagony silnikowe + pasażerskie, jednak bardziej użyteczne okazało się rozmiesz­czenie napędu w całym pociągu. Praktycznie zrealizowano to tak, że zamiast montować 2×4 silniki po 1200 kW w dwóch jednost­kach czołowych, jak w ICE1, zamontowano 16 silników po 500 kW. Sumaryczne moce wynosiły odpowiednio 9600 kW (ICE1) i 8800 kW (ICE3). W ten sposób uzyskano także większą liczbę miejsc dla pasażerów, lepsze rozmieszczenie masy, zmniejszenie masy pociągu w stosunku do jego mocy. Poprawiły się także własności dynamiczne pociągu, nacisk na oś zmniejszył się do ok. 16,5 t, a przez zastosowanie kół o mniejszej średnicy zmniejszono procent masy nieusprężynowanej. W opracowaniu nowego pociągu brali udział producenci niemieccy: Siemens, Adtranz i DWA Görlitz.

Pociąg ICE3 wyprodukowano przy użyciu wielu innowacyj­nych technologii. Do ich przetestowania skonstruowano dwa typy jednostek: ICE-D (D – Dauer-erprobung, testy wytrzymałościowe), oraz ICE-S (S – Schnellfahr-erprobung, pociągi testowe dużych prędkości). W ICE-D testowano nowe wózki i sposób przeniesienia napędu na koła poprzez wał drążony i sprzęgło ela­styczne oraz nowe silniki, całkowicie odsprężynowane. Zestawie­nie pociągu było takie, że między dwie głowice napędowe ICE1 wstawiono dodatkowe wagony z napędem oraz przetestowano w latach 1997–1999 r. Początkowo pociąg badano na torze do­świadczalnym Siemensa Wegberg-Wildenrath, a później na li­niach dużych prędkości.

ICE-S był zestawiony z dwóch wagonów silnikowych na obu końcach i trzech wagonów pośrednich, z których dwa były także silnikowe. Maksymalną prędkość konstrukcyjną ustalono na 330 km/h + 10%. Testowano takie elementy, jak: transformator, chłodzenie transformatora, przekształtniki, wózki napędne, chło­dzenie silników trakcyjnych, hamulce wykorzystujące prądy wiro­we, klimatyzację, system diagnostyki pokładowej i inne. Całą aparaturę pomiarową zlokalizowano w wagonie środkowym (nr 3). Tak zestawiony pociąg miał moc 13 600 kW i był zdolny rozwi­nąć prędkość do 400 km/h. Przeprowadzono próby z użyciem pociągu ICE-S i w grudniu 2001 r. osiągnięto prędkość 330 km/h między Frankfurtem a Montabaur, a podczas testów osiągnięto prędkość maksymalną 393 km/h.

 

Pociąg ICE3 w ostatecznej wersji składał się z ośmiu wago­nów, czyli 16 wózków, z których 8 jest napędnych. Podobnie jak w pociągu ICE2, pudło ICE3 wykonano ze stopu aluminium i nie montowano belek wzmacniających całą konstrukcję. Część elek­tryczną i mechaniczną ICE3 przystosowano do kursowania z pręd­kością maksymalną 330 km/h pod jednym lub czterema syste­mami zasilania (opcjonalnie): 15 kV 16,7 Hz, 25 kV 50 Hz, 3 kV DC i 1,5 kV DC.

DB zamówiły 37 jednonapięciowych jednostek ICE3 do ob­sługi ruchu krajowego, a także do kursowania na sieci kolejowej Austrii i Szwajcarii oraz 13 czterosystemowych ICE3M do obsługi połączeń z Holandią, Belgią i Francją. Właścicielem ICE3MF zo­stały także kolej holenderskie NS (4 szt.), które oznaczyły je jako 4650.

Wagony w ICE3 połączone są sprzęgami półautoma­tycznymi, a ich rozłączanie może być dokonywane tylko przez wykwalifikowany personel. Wagony skrajne mają sprzęgi automatyczne – pociągi ICE eksploatowane są także w trakcji wielokrotnej. Sprzęgi automatyczne za­pewniają połączenie przewodów elektrycznych i po­wietrznych oraz sterowania. Trzy wagony na każdym z dwóch końców pociągu mają niezależną część elek­tryczną (1–3 i 6–8), natomiast w wagonach 4 i 5, pozbawionych napędu, znajdują się transformatory. Jednostki jednosystemowe (seria 403) są wyposażone w dwa pan­tografy, znajdujące się na wagonach nr 2 i 7, natomiast wielosystemowe (seria 406 i 4650) – w sześć pantogra­fów:

  • stałoprądowy typu DSA350G ze ślizgaczem szeroko­ści 1600 mm: 3 kV (SNCB), 1,5 kV (SNCF + NS), na wagonach nr 3 i 6; ślizgacz jest wykonany z węgla i metalu;
  • zmiennoprądowy typu DSA380F ze ślizgaczem węglo­wym szerokości 1450 mm: 25 kV (SNCF + SNCB), 15 kV (SBB/CFF/FFS, BLS), wagony nr 4 i 5;
  • zmiennoprądowy typu DSA380D ze ślizgaczem wę­glowym szerokości 1950 mm: 15 kV (DB, ÖBB), 25 kV (NS), wagony nr 2 i 7.

Podczas jazdy pod napięciem 15 kV 16,7 Hz lub 25 kV 50 Hz przez pantograf płyną prądy maksymalne 1 kA, w systemie 3 kV – 2 kA i 1,5 kV DC – 2,4 kA.

Zmianą w stosunku do pociągów ICE1 i ICE2, było wykonanie pudła o bardziej aerodynamicznej sylwetce, co pomogło zmniejszyć opory powietrza o 10%. Zapew­nienie odpowiednio niskiej podłogi osiągnięto poprzez zamontowanie kół średnicy 920 mm. Usprężynowanie pierwszego stopnia stanowią cylindryczne sprężyny wraz z gumowymi wkładkami, natomiast drugi stopień – amortyzatory pneumatyczne.

W pociągu ICE3 przeniesienie sił trakcyjnych i hamo­wania z wózków na pudło odbywa się za pomocą podłuż­nego cięgła. Podczas jazdy pod prądem przemiennym, napięcie przechodzi przez pantograf i wyłącznik próżnio­wy i dalej do transformatora zamontowanego pod podło­gą (wagon nr 4 lub 5). Z uzwojenia wtórnego prąd prze­chodzi przez prostownik, po czym jest kierowany do przekształtników tyrystorowych GTO, chłodzonych wodą. Tam zostaje wygenerowane sterowane częstotliwościowo napięcie trójfazowe, które jest kierowane do asynchronicznych silników trakcyjnych. Silniki o mocy 500 kW każdy są połączone w grupy po cztery. Podczas jazdy pod prądem stałym, napięcie przechodzi przez kontroler napięcia (czoper), po czym jest kiero­wane do przekształtników głównych. Wózki napędne w ICE3/ /ICE3MF, dzięki mniejszej masie w stosunku do ICE1/ICE2, mają lepszą charakterystykę trakcyjną, prostsze przeniesienie napędu na koła, które dzięki temu korzystniej współpracują z szyną. Sil­niki trakcyjne oraz hamulce tarczowe mają wentylację powietrzną. Przekształtniki pomocnicze z tranzystorami IGBT przekształcają napięcie z wtórnego uzwojenia transformatora na napięcie 330 V. Dodatkowo w pociągu używane jest napięcie 650 V, o różnych częstotliwościach, do zasilania aparatury pomocniczej. Oświetlenie, sterowanie hamulcami, zamykanie/otwieranie drzwi, informa­cja dla pasażerów zasilane są napięciem 110 V, pochodzącym z baterii (350 kWh) zlokalizowanych w wagonie nr 5.

W ICE3 zamontowano trzy typy hamulców: elektrodynamiczny odzyskowy, elektrodynamiczny – wykorzystujący prądy wirowe (ang. eddy–current brakes) – oraz tarczowy. Tarcze hamulcowe zamontowano na osiach tocznych (nienapędnych) pociągu. Kon­trola hamulca w pociągu jest przeprowadzana automatycznie przez komputer. Hamulec ED na prądy wirowe składa się z płóz, na których zamontowane są magnesy, z zastrzeżeniem, że pod­czas hamowania nie dochodzi do fizycznego kontaktu płozy z szy­ną, a nagrzewanie się szyn podczas hamowania nie osiąga wskaź­ników krytycznych. Hamulce wykorzystujące prądy wirowe testowano w Niemczech już w połowie lat 80. XX w., lecz nie uzy­skano zadowalających rezultatów. Podobnie koleje francuskie, które w latach 70. również testowały ten typ hamulca w ekspery­mentalnym wagonie Z7001 Zébulon, nie wdrożyły go do jedno­stek TGV. Dopiero JR Central (Japan Railway Central) w latach 80. podczas jazd testowych jednostek Shinkansen serii 100 uzy­skały zadowalające rezultaty. Obecnie na sieci kolei japońskich ten typ hamulca jest stosowany między innymi w jednostkach Shinkansen serii 300. Główną trudnością w przypadku tego typu hamulca jest stosunkowy duży pobór mocy podczas hamowania (dla ICE3 wynosi on 12,5 MW), a także szybkie nagrzewanie się torów. Przykładowo, francuski wagon testowy Z7001 podczas ha­mowania rozgrzewał tory do temperatury 210°C w czasie 100 s. Obecnie udało się zlikwidować tę niedogodność i przy hamowa­niu nagłym szyna rozgrzewa się o 6–7°C. Wcześniej przejazd dwóch hamujących pociągów w bliskiej odległości od siebie mógłby doprowadzić do zbyt dużego zwiększenia temperatury to­rów. Kolejnym problemem jest mniejsza stabilność podkładów drewnianych podczas nagrzewania się torów w porównaniu z be­tonowymi. Z tego powodu używanie hamulca na prądy wirowe na torach ułożonych na podkładach drewnianych jest ograniczone, a na liniach dużych prędkości zamontowano czujniki mierzące temperaturę torów. Początkową masę tego hamulca udało się zmniejszyć z 1200 kg do 870 kg na wózek dzięki wyeliminowaniu baterii i zasilaniu hamulca na prądy wirowe odzyskowym hamo­waniem elektrodynamicznym. Hamulec na prądy wirowe był wy­magany do bezpiecznego kursowania pociągu powyżej prędkości 300 km/h (dla ICE3/ICE3MF wynosi ona 330 km/h) i po wznie­sieniach do 40‰.

Pociąg jest wyposażony w następujące systemy bezpieczeń­stwa ruchu:

  • Sifa, Indusi PZB90, LZB80 (ICE3),

natomiast ICE3MF dodatkowo w:

  • szwajcarskie: ZUB121, Integra;
  • francuskie: Crocodile, TVM430 i KVB;
  • ATBL (Francja/Belgia/Holandia);
  • Eurobalise (ECTS). 

W pociągach ICE3 za sterowanie otwieraniem/zamykaniem drzwi, klimatyzacją, hamulcami (elektrodynamicznym i tarczo­wym) odpowiada system mikroprocesorowy, natomiast łącza, dla zwiększenia niezawodności, są zdublowane. Pociąg jest wyposa­żony w system sygnalizacji kabinowej LZB (niem. LinienZugBe­einflussung, ciągła kontrola prędkości). W kabinie maszynisty za­montowany jest system ZSG (centralny system sterowania), któremu podporządkowane są systemy: DAVID (lokalizacja uste­rek, przygotowanie pociągu oraz wyświetlanie danych), ZWG (tra­sa przejazdu i pomiar prędkości), AFB (prowadzenie pociągu i kontrola hamulców). W ICE3 do procesu schładzania powietrza zastosowano po raz pierwszy klimatyzację bez używania środków chemicznych (pomysł zaczerpnięto z rozwiązań stosowanych w samolotach). W pierwszym etapie powietrze jest tłoczone przez sprężarkę do zbiornika, w którym następuje rozprężanie połączo­ne ze ochłodzeniem. W razie potrzeby, zimne powietrze jest mie­szane z ciepłym powietrzem z zewnątrz.

W pociągach ICE3/ICE3MF zrezygnowano z wagonu restaura­cyjnego na rzecz barowego, ponieważ okazało się, że zaledwie 5% pasażerów korzysta z usług wagonu restauracyjnego, a 1% zamawia pełny posiłek.

 

Więcej w artykule Marka Graffa ... 

Szukaj

Partnerzy

Aktualności

   Europa: Eurostar 18 października przedstawił aktualny program inwestycji w flotę nowoczesnych pociągów dużych prędkości -przewidywany koszt inwestycji to 700 milionów funtów. Produkcja dziesięciu zespołów trakcyjnych dużych prędkości Siemens Velaro e320 w Krefeld ,zaczęła się rok temu i przebiega bardzo dobrze.

Więcej…

Technika

Pierwsze pociągi serii TGV były przeznaczone do obsługi nowej linii, łączącej Paryż i Lyon, nazwanej TGV Sud-Est.

Więcej…