|
Pod maską TGV
Na drodze pomiędzy pantografem, a silnikami TGV istnieje system elektroniczny którego zadaniem jest przetworzenie napięcia z trakcji (jednofazowa AC lub DC) na energię mechaniczną podawaną na koła. Zajmuje on całkiem sporo miejsca w lokomotywie.
Prześledzimy drogę przepływu energii od pantografu do kół na podstawie lokomotywy TGV Atlantique serii 24000. Lokomotywa TGV 24000 zasadniczo zawiera wiele nowoczesnych części elektrycznych powszechnie stosowanych także i w innych lokomotywach SNCF. Rysunek poniżej pokazuje przekrój lokomotywy 24000 z opisami wielu jej elementów. Pociąg zawiera dwie lokomotywy każda o mocy 4400 kW o wadze 68 ton.
|
Rysunek: B. Bayle (SNCF Direction du Matériel) in Revue Générale des Chemins de Fer. |
Elementy trakcji
Pantografy GPU : GPU oznacza Grand Plongeur Unique (duży, pojedynczy przepychacz). Pantograf GPU został specjalnie zaprojektowany dla pociągów TGV, zawiera część cierną która pracuje jak tłumik hydrauliczny o krótkim skoku tak aby utrzymać właściwy docisk do przewodu jezdnego i jednocześnie zredukować podskoki do minimum. Nacisk na przewód jezdny wynosi około 70 N.
Główny transformator : jednofazowy 25/1.5 kV 50Hz. Transformator jest jednym z najcięższych elementów, waży około 8 ton. Umieszczony jest w dolnej części lokomotywy w kadzi obłożonej wentylatorami I wypełnionej olejem którego krążenie wymuszają pompy.
Prostownik : Jako element prostowniczy wykorzystuje się mostek tyrystorowy który daje napięcie 1500V DC. Zastosowanie tyrystorów (sterowanych zaworów elektronicznych) zamiast diod prostowniczych daje możliwość regulacji napięcia wyjściowego. Są dwa tyrystorowe mostki prostownicze, jeden na parę silników. Istnieją dwa niezależne obwody na każdą z dwóch lokomotyw w celu uzyskania większej niezawodności. W większości nowoczesnych lokomotyw używa się napędy tyrystorowe. Zastosowanie tyrystorów - elektronicznych zaworów - zrewolucjonizowało technikę napędów elektrycznych ze względu na duże możliwości regulacji mocy oddawanej do silnika.
Obwód prądu stałego: składa się z wyłączników obwodu DC (dwa z nich pracują w tandemie) główny kondensator filtrujący który wygładza napięcie 1500V DC.
Inwenter : Napięcie stałe zamieniane jest przy pomocy systemu komputerowego na 3-fazowe napięcie przemienne. Inwentery - falowniki zbudowane są na tyrystorach. Na każdy wagon przypada dwa invertery / silniki. Energoelektronika powiązana jest z wagonem tworząc blok silnika lub też blok mocy. W lokomotywie zainstalowane są dwa takie bloki. Jeśli jeden z nich się uszkodzi następuje automatyczna izolacja go od obwodu pracującego. Mechanik może załączyć go ponownie ale tylko raz. Ponowne załączenie jest dalej nie możliwe. W praktyce nie jest to problem ponieważ można kontynuować jazdę na trzech pozostałych blokach (TGV ma dwie lokomotywy na obu końcach składu).
Synchroniczne silniki prądu przemiennego : Prędkość obrotowa silnika uzależniona jest częstotliwości napięcia zasilania. Zastosowanie lekkich silników (każdy silnik waży 1460 kg ) umożliwia rozwijanie prędkości ponad 300 km/h, oraz wyjątkową stabilność składu. Silniki umieszczone są pomiędzy wózkami, na poziomie osi. Każdy silnik może rozwinąć moc 1100 kW i maksymalnej prędkości obrotowej 4000 obr/min.
Mechaniczne przeniesienie napędu : wał silnika podłączony jest do przekładni za pomocą kardana.
|
Rysunek wózka TGV typu: Y230 |
|
Schemat transmisji napędu TGV |
Czujniki w sposób ciągły porównują prędkość silnika z prędkością osi. Rozbieżność pomiędzy prędkością zmierzoną wskazuje na awarię awarie wału napędowego i jest sygnalizowana w kabinie mechanika. Jeśli wał napędowy wpada w niebezpieczne wibracje uruchamiany jest system hamulcowy i pociąg jest zatrzymywany.
Inne elementy
Hamowanie za pomocą oporników nastawczych : to wielkie chłodzone rezystory zlokalizowane na dachu jednostki służą do rozpraszania mocy powstałej w wyniku hamowania. Znane także pod nazwą hamulce dynamiczne używane przy dużych prędkościach wraz z konwencjonalnymi hamulcami przy kołach. Mogą one pochłonąć prawie połowę energii podczas zatrzymywania pociągu przy pełnej prędkości. Są dwa zestawy oporników nastawczych jeden na jeden blok mocy. Dobór rezystancji uzależniony jest od zamierzonego efektu hamowania.
Blok pneumatyki i hamulce w kołach : główny kompresor używany jest do napełniania zbiornika sprężonego powietrza który służy do zasilania systemu hamulcowego. Zbiornik ten umiejscowiony jest pod ramą jednostki. Tak jak w wielu pociągach pasażerskich używane są dwa obwody sprężonego powietrza. Pierwszy główny o ciśnieniu 8 - 9 atm zasila cały czas zbiorniki w każdym wagonie w pociągu. Drugi pomocniczy reguluje poziom ciśnienia-hamowania od 3.5 do 5 atmosfer.
Pomocnicze napięcie zasilania : otrzymywane jest z konwertera. HEP (hotel power) to napięcie 380V 50Hz, oświetlenie wnętrz napięciem 72V DC. Konwerter zasila także kilka innych elementów lokomotywy : pompy oleju w kadzi transformatora i wentylatory chłodzące, wentylatory chłodzące oporników nastawczych hamowania dynamicznego, wentylatory chłodzące tyrystory itp.
Automatyczne sprzęgi : typu Scharfenberg umożliwiają pneumatyczne i elektryczne połączenie pociągów bez zewnętrznej pomocy. Umożliwiają połączenie pociągów TGV nos w nos do jazdy normalnej (nawet do jazdy przy dużych prędkościach) oraz holowania. Gdy nie są używane zakrywają je osłony uformowane jako koniec nosa.
Blok amortyzatora uderzeń : cienka aluminiowa osłona o konstrukcji plastra miodu - pochłania energię i chroni kabinę przed uderzeniami podczas uderzenia dużych obiektów.
Rama : wykonana z wytrzymałej na naprężenia stali o sztywnej konstrukcji która w przypadku wykolejenia dobrze absorbuje energię
Anteny sygnalizacji : zamontowane pod przednią osłoną powietrzną, dwie anteny czytają TVM 300 (i najnowszy TVM 430) informacje sygnalizacji kabinowej z szyn, następnie informacja przekazywana jest do komputera centralnego i dalej podawana jest do kabiny mechanika.
Komputer pokładowy : zarządza wszystkimi systemami. Pomaga diagnozować awarie i usterki oraz może tworzyć raporty z pracy zarządzanych urządzeń i podawać je dalej droga radiową do warsztatu przed jego przybyciem. Obecne oprogramowanie komputera
TGV Atlantique jest znacznie doskonalsze I stabilniejsze niż stosowane w starszych wersjach.
Wagony TGV
|
Przekrój wagonu TGV
(by B. Bayle) |
Lokomotywa TGV nie jest jedynym miejscem gdzie można znaleźć interesujące urządzenia. Powyższy przekrój to potwierdza. Jest on już nieaktualny ponieważ zmieniono konstrukcje zawieszenia. Główne zmiany polegały na zmianie tłumika drgań ze sprężynowego na pneumatyczny
|
Wózek TGV z widocznymi
tłumikami |
Wstęp i zarys historyczny pociągów TGV
TGV to Francuski skrót od Train a Grande Vitesse oznaczającego pociąg dużej prędkości. Pociąg TGV to jednostka, system który zawiera w sobie dwie lokomotywy - zwane głowicami napędowymi i wagony w systemie wspólnych wózków. Właścicielem i operatorem systemu TGV jest SNCF (Société Nationale des Chemins de fer Français) - Spółka Państwowa Francuskich Kolei, która jest jej integralną częścią.
Program TGV zapoczątkowany został już w późnych latach 60-tych. Niestety, już na początku uważano iż szybko zabrnie on w technologiczna ślepą uliczkę, ponieważ stan ówczesnej wiedzy pozwalał już raczej na rozpoczęcie badań nad innymi inowacjami technologicznymi, takimi jak poduszki magnetyczne czy powietrzne. Zajmowanie tą stara formułą transportu jaką kolej oparta na stalowych kołach i szynach uznano za bezcelowe, w rezultacie czego projekt początkowo nie otrzymał poparcia finansowego państwa.
Pomysł SNCF na pociągi TGV został jednak rozwinięty, i jako system kompatybilny z istniejącą infastruktura kolejowa. Ważną korzyścią tego faktu było to, iż pociągi dużych prędkości używały istniejącej infrastruktury w miastach takich jak np. dworce. Inną korzyścią było wykorzystanie istniejących linii kolejowych i ich integracja z budowanymi w przyszłości odcinkami specjalnych linii pod pociągi TGV.
Pierwszy prototyp, pociąg TGV 001, rozpoczął testy we wczesnych latach 70-ch. Napędzany był turbiną gazową, zresztą podobnie jak jego starszy brat - Japoński Shinkansen. 8 grudnia 1972, ustanowił on rekord prędkości 318 km/h, który obowiązywał przez najbliższe 23 lata.. (Najszybszym pociągiem o napędzie dieslowym był wtedy Rosyjski TEP80 273 km/h )
TGV 001 dla potrzeb przebadania torów i trakcji wykonał pond 175 jazd przy prędkościach przekraczających 300 km/h dostarczając inżynierom wielu cennych danych przydatnych przy produkcji TGV. Kompletna, nowa linia dużych prędkości została wybudowana w końcu lat 70-ych - wiodła z Paryża do Lyonu. 27 września 1981, pierwszy odcinek został otwarty przez prezydenta François Mitterranda, który zresztą uczestniczył podczas inauguracyjnej jazdy - w kabinie mechanika. Opływowy jasno pomarańczowy pociąg stał się sławny zwłaszcza, że parę miesięcy wstecz jeden z nowych pociągów ustanowił światowy rekord prędkości wynoszący 380 km/h (poprzedni z roku 1955 przy pomocy pary Francuskich lokomotyw)
TGV odniosło niewiarygodny sukces przyczyniając się do załamania lotniczego biznesu na trasie Paryż - Lyon. SNCF zanotowała znaczące zyski na tej linii, a inwestycja zwróciła się całkowicie (w ciągu dekady). Francuski rząd w obliczu sukcesu zaoferował poparcie dla dalszego rozwoju sieci TGV. TGV stał się też technicznym symbolem Francji.
Odtąd TGV rozpoczęły swój rozwój oraz wprowadzono kolejne innowacje w każdej następnej generacji pociągów. W 1989 zadebiutował TGV Atlantique łączący zachód Francji z Paryżem. Pociąg ten zawierał wiele nowych rozwiązań w stosunku do wcześniejszego Sud-Est - to wynik ciągłych badań i rozwoju SNCF i jego kooperantów. Godnym uwagi jest fakt ustanowienia 18 maja 1990, światowego rekordu prędkości 515.3 km/h. Pobitego 16 lat później też przez TGV - przez rekordową jednostkę V150, która 3 kwietnia 2007 na odcinku LGV Est Européen ustanowiła nowy rekord prędkości wynoszący 574.8 km/h.
Aktualnie istnieją 4 główne linie LGV (Ligne ŕ Grande Vitesse) wychodzące z Paryża. Nord-Europe otwarta w 1993 łącząca Paryż z Lille, Belgię, Niderlandy, Niemcy i Wielką Brytanię tunelem pod kanałem La Manche. Atlantique na zachód od Paryża prowadząca do Tours i Nantes, linie Sud-Est, Rhône-Alpes, Méditerranée stanowiące połączenie Paryża z Marsylią, oraz Est Européen linię z Paryża do Strasbourga.
Buduje się też nowe odcinki aczkolwiek aktualny budżet TGV kontrastuje z jego początkami.
Technika TGV jest przedmiotem przedsięwzięć eksportowych - Hiszpania, Południowa Korea, USA, Taiwan , Chiny. Pociągi TGV odwiedzają wiele zakątków Europy - Niemcy, Wlk. Brytania, Włochy, Belgie, Holandie i Szwajcarie.
Światowy rekord predkości w jeździe non-stop
( Calais Frethun - Marseille )
Otwarcie piątej linii dużej prędkości LN5 - LGV Méditerranée , zakończyło pewien etap w historii kolei dużej prędkości we Francji, który zapoczątkowany został jeszcze przed 20 laty budową pierwszej linii między Paryżem a Lyonem - LN1 Paris Sud Est. Po raz pierwszy utworzony został ponad 1000 km ciąg linii LGV, łączący kanał La Manche z morzem Śródziemnym.
Uruchomienie LGV Méditerranée i początek prób prędkościowych mających trwać kilka miesięcy, nastąpiło 17 stycznia 2001 r.
Do testów użyto TGV Réseau 531, który z wielką pompą, przy udziale mediów został uruchomiony przez ministra transportu Jeana Claude Gayssota - tego samego, który kilka miesięcy wcześniej, z nie mniejszym rozgłosem przykręcił ostatnią symboliczną śrubę, łączącą kanał La Manche z morzem Śródziemnym. Seria jazd próbnych była oczywiście była pokazywana w TV, a szczególnie moment, kiedy mechanik prowadził TGV Réseau 531 mając przed sobą szklankę wody, która stała prawie nieruchomo, potwierdzając perfekcjonizm wykonania linii dużych prędkości we Francji.
Testy odbywały się przy prędkości 350 - 360 km/h, większej niż tej przy której linia będzie w przyszłości eksploatowana. Próby trwały od stycznia do maja 2001 r, na zakończenie których ten sam TGV Réseau 531, 26 maja zainaugurował jazdę od kanału La Manche po Morze Śródziemne, czyli od Calais do Marseille St. Charles, pokonując 1067.2 km odcinek. Wg. SNCF ów przejazd nie miał być próbą pobicia jakiegoś rekordu, a jedynie testem wytrzymałościowym - sprawdzeniem zachowania się jednostki TGV na tak długim dystansie jakim jest ponad 1000 km odcinek.
Testy, testami a na drugi dzień, we wszystkich mediach podano informację o nowym światowym rekordzie pociągu TGV, jakim jest jazda non-stop, przy której TGV Réseau 531 uzyskał średnią prędkość 306 km/h.
1067.2 km odcinek z Calais Frethun - Marsylia pokonał w czasie 3 h i 29 minut, a 1000 km pokonał w czasie 3h i 9 min uzyskując średnią predkość 317.46 km/h.
|
TGV Réseau 531
LGV Méditerranée
fot. SNCF* |
|
TGV Réseau 531
LGV Méditerranée
fot. SNCF* |
* - autor zdjęć : Philippe Giraaud, zdjęcia pochodzą z filmu DVD L'Odyssee Du TGV Mediterranee
Rekordowy skład z Calais Frethun wyjechał o godzinie 16:30 - na LGV Nord jechał w granicach 340 km/h (z ograniczeniem do 200 km/h w okolicach Lille) na LGV Interconnexion 300 km/h (z ograniczeniem do 230 km/h na Aeroport CDG i Marne la Vallee Chessy ) na LGV Paris Sud Est 330 km/h (z ograniczeniami do 250 km/h) na Rhône-Alpes 335 km/h, a na LGV Méditerranée ok. 360 km/h, gdzie tuż przez wiaduktem Garde Adhemar osiągnął prędkość 366, 6 km/h. Na dworzec Marseille St. Charles wjechał o 19:59. Zdaniem SNCF mógł przyjechać o kilka minut wcześniej, gdyby nie problemy z zajętością linii, na której odbywał się normalny ruch.

Należy dodać iż w pociągu TGV Reseau 531 nie przeprowadzano żadnej modyfikacji - był to normalny, wyprodukowany 8 lat temu skład, który miał za sobą 2,5 mln km jazdy. W wagonach zainstalowano jedynie aparaturę pomiarową i kamery, rejestrujące przebieg jazdy. Obecnie TGV Reseau 531, podobnie jak jego brat - rekordzista TGV Atlantique 325 na nosie ma niebieski pasek z napisem :
| Calais - Marseille 1067.2 - 3h29 26/05/2001 |
|
Rekordowy TGV Reseau 531
Paris Gare du Nord |
|
Rekordowy TGV Reseau 531
na pasku napis : Calais - Marseille 1067.2 - 3h29 26/05/2001 |
|
TGV Reseau 531 na Champs Elysees
impreza SNCF Le Train Capitale
w dniach 17 maja do 15 czerwca 2003 |
|