Artykuł ten poświęcony jest dwóm różnym, lecz równie fascynującym maszynom: elektrycznym zespołom trakcyjnym serii ED78 „Impuls” oraz ratrakom, pojazdom gąsienicowym do przygotowywania tras narciarskich. Przedstawiamy ich kluczowe cechy, rozwój technologiczny, zastosowania oraz kontekst historyczny i eksploatacyjny.
Elektryczne Zespoły Trakcyjne NEWAG „Impuls”
Elektryczny zespół trakcyjny serii ED78, oznaczony fabrycznie jako 31WE, to jeden z pierwszych niskopodłogowych pociągów zespolonych, stworzonych przez firmę NEWAG z Nowego Sącza. Spółka ta, podobnie jak bydgoska PESA, powstała na bazie dawnych Zakładów Naprawy Taboru Kolejowego na początku XXI wieku. Początkowo NEWAG dążył do zaistnienia na rynku poprzez produkcję elektrycznych zespołów trakcyjnych opartych na przestarzałych rozwiązaniach jednostek EN57, jednak szybko okazało się to drogą bez przyszłości. Zamawiający tabor kolejowy zaczęli wymagać dostawy pojazdów z obniżoną podłogą.
Rozwój i rekordy prędkości
W 2011 roku zaprojektowano, a z początkiem 2012 roku rozpoczęto produkcję rodziny jednostek ochrzczonych nazwą „Impuls”. Początkowo powstała wersja sześcioczłonowa, oznaczona fabrycznie jako 35WE, zamówiona przez Szybką Kolej Miejską w Warszawie. Pierwsza czteroczłonowa jednostka typu 31WE wyprodukowana została pod koniec 2012 roku.
Pociąg ten niemal od razu zapisał się na kartach historii polskiej kolei. Podczas jazd próbnych na Centralnej Magistrali Kolejowej w nocy z 18 na 19 lutego 2013 roku ustanowił on rekord prędkości dla pojazdów w całości zaprojektowanych i wyprodukowanych w Polsce, wynoszący 211,6 km/h. Rekord ten został pobity dwa lata później, tym razem przez pięcioczłonową jednostkę z rodziny „Impuls” (45WE), w nocy z 28 na 29 sierpnia 2015 roku, również na Centralnej Magistrali Kolejowej, osiągając prędkość 225,2 km/h.
Charakterystyka techniczna i wnętrze
Czteroczłonowe pociągi z rodziny „Impuls” to elektryczne zespoły trakcyjne z obniżoną podłogą, przeznaczone do obsługi ruchu regionalnego. Długość jednostek wynosi 74,4 m, natomiast masa około 135 ton, w zależności od modelu. Poszczególne wagony oparte są na wózkach, przy czym w miejscach połączeń znajdują się wózki toczne w systemie Jacobsa, a na końcach pociągu zlokalizowane są wózki napędowe.
Pojazdy posiadają cztery asynchroniczne silniki o mocy 500 kW każdy, sterowane falownikami w technologii IGBT, co umożliwia poruszanie się z prędkością eksploatacyjną 160 km/h. Wnętrze pociągu jest jednoprzestrzenne, bez ścian działowych między przedziałami i wagonami. Siedzenia pasażerskie, w zależności od lokalizacji, ułożone są parami zwróconymi do siebie lub w jednym kierunku. W pociągu znajduje się toaleta przystosowana do potrzeb osób niepełnosprawnych. Do środka pojazdu prowadzą drzwi umieszczone po obu stronach, a ich układ (jedna lub dwie pary w każdym członie) zależy od życzeń zamawiającego.
Wszystkie jednostki wyposażone są w klimatyzację wnętrza, gniazdka do podłączenia laptopów i innych urządzeń elektrycznych, a także Wi-Fi.
Eksploatacja jednostek „Impuls”
Pierwsze pięć jednostek 31WE rozpoczęło prace w Kolejach Dolnośląskich w 2013 roku. Początkowo kursowały na trasie Wrocław - Węgliniec, a z czasem zaczęły obsługiwać również relacje Wrocław - Jelenia Góra i Szklarska Poręba Górna. W 2015 roku sfinalizowano dostawę kolejnych pięciu pojazdów (31WEa) dla tego przewoźnika, przeznaczonych głównie do obsługi trasy Wrocław - Rawicz, ale widocznych także na innych dolnośląskich liniach. Różnią się one od wcześniejszych modeli zmienionym malowaniem i reflektorami LED.
W listopadzie 2013 roku Newag podpisał umowę z Zachodnią Grupą Zakupową na dostawę 14 jednostek 31WE, oznaczonych serią ED78. W latach 2013-2015 województwo Zachodniopomorskie otrzymało dwanaście jednostek, a województwo Lubuskie dwa. W 2015 roku oba województwa zamówiły i odebrały po jednym dodatkowym pociągu. W latach 2017-2018 województwo Zachodniopomorskie otrzymało dodatkowo 9 jednostek, a województwo Wielkopolskie 3. Zachodniopomorskie „Impulsy” kursują na trasach Świnoujście - Szczecin - Poznań oraz Szczecin - Słupsk, a niektóre połączenia, zwłaszcza do Świnoujścia latem, obsługiwane są przez składy złożone z dwóch lub nawet trzech jednostek ED78. Lubuskie „Impulsy” jeżdżą z Nowej Soli przez Zieloną Górę do Poznania.
W marcu 2015 roku Newag podpisał umowę z Szybką Koleją Miejską w Trójmieście na dostawę dwóch czteroczłonowych jednostek 31WE, dostarczonych wiosną 2016 roku. Obecnie kursują one na trasie Gdańsk Śródmieście - Wejherowo. W lipcu 2016 roku, podczas Światowych Dni Młodzieży w Krakowie, oba trójmiejskie pociągi 31WE wyruszyły z pielgrzymami na południe kraju.
Na przełomie 2016 i 2017 roku zrealizowano zamówienie dla województwa Małopolskiego, obejmujące 8 jednostek typu 31WE i 5 typu 45WE, oznaczonych odpowiednio seriami EN78 i EN79. Skierowano je przede wszystkim do obsługi pociągów na trasie Kraków Główny - Tarnów oraz wybranych połączeń do Nowego Sącza i Krynicy. Pojedyncze jednostki kursują także na trasie Wieliczka Rynek-Kopalnia - Kraków Główny - Kraków Lotnisko. Małopolskie EN78 kursują zarówno solo, jak i w składach złożonych z jednostek tej samej serii.
Dwie kolejne jednostki ED78 (029 i 030) zostały dostarczone dla województwa Świętokrzyskiego pod koniec 2018 roku.
Oznaczenia jednostek „Impuls”
W oznakowaniu poszczególnych jednostek 31WE i ED78 występuje pewne zamieszanie, pogłębione dodatkowo przez oznakowanie tych pociągów w województwie Małopolskim serią EN78. Pojazdy posiadające oznaczenie tylko typu fabrycznego 31WE są numerowane według kolejności wychodzenia z produkcji. Jednostki oznaczone kolejowymi seriami ED78 czy EN78 posiadają natomiast swoje numery, więc istnieją jednocześnie pojazdy: 31WE - 001, ED78 - 001 oraz EN78 - 001, które nie są tymi samymi jednostkami.
Impuls 2 - Nowa Generacja
Pod koniec września 2021 roku do liniowej eksploatacji wprowadzono jednostki Impuls 2, oznaczone serią EN78A. Prezentacja pierwszych dwóch pojazdów tego typu miała miejsce 29 września w Oświęcimiu. Elektryczne zespoły trakcyjne serii EN78A zostały wyprodukowane przez nowosądecki Newag na zamówienie władz województwa Małopolskiego. Pojazdy te należą do rodziny jednostek Impuls 2. Każdy z pociągów składa się z czterech członów i może zabrać na pokład 200 pasażerów na miejscach siedzących. Pod względem wyglądu zewnętrznego praktycznie nie różnią się od wcześniej eksploatowanych w Małopolsce jednostek EN78.
Spośród 9 zamówionych elektrycznych zespołów trakcyjnych, 4 pociągi trafiły do Kolei Małopolskich, a 5 do Polregio. Koleje Małopolskie otrzymały jednostki EN78A o numerach: 001, 002, 005 i 006. Początkowo nowe pociągi były kierowane do obsługi tras: SKA2 Skawina - Kraków Główny - Sędziszów, SKA3 Kraków Główny - Tarnów oraz Kraków Główny - Nowy Sącz - Krynica Zdrój. Polregio wysyłało swoje jednostki głównie na trasę Kraków Główny - Katowice. Wraz ze zmianą kolejowego rozkładu jazdy w grudniu 2021 roku, Koleje Małopolskie przejęły obsługę połączeń z Krakowa do Oświęcimia, i to właśnie do obsługi tej trasy skierowano jednostki EN78A.
Siła pociągowa w transporcie kolejowym
Maksymalna masa pociągu, jaką można zapiąć do konkretnej lokomotywy, zależy od wielu czynników, w tym przede wszystkim od siły pociągowej, wzniesienia, prędkości oraz oporów ruchu lokomotywy i wagonów. W przeszłości siłę pociągową często oznaczano literą „T”, co prawdopodobnie oznaczało tony, ale obecnie standardem jest podawanie jej w kiloniutonach (kN).
Ograniczenia i obliczenia oporów ruchu
Ważnym aspektem jest wytrzymałość sprzęgu. Mocna lokomotywa może porozrywać długi skład złożony z wagonów ze sprzęgami śrubowymi, których wytrzymałość teoretycznie ograniczona jest do 850 kN. Na polski tabor i warunki jest to na razie wystarczające, a zerwania haków są zazwyczaj wynikiem złego skręcenia składu lub niewłaściwego operowania nastawnikiem jazdy.
Obliczenia oporów ruchu wskazują, że do zrównoważenia oporu pustej węglarki o masie 20 ton na prostym torze potrzebna jest siła około 730 N (czyli około 73 kg), co potwierdza obserwacje, że dorosły człowiek jest w stanie przepchnąć taki wagon. Dla hipotetycznego składu o masie 10 000 ton, ze współczynnikiem łożysk tocznych wynoszącym 6,5, do zrównoważenia oporów ruchu wystarczyłoby 150 kN. Teoretycznie lokomotywa ET22 wprawiłaby w ruch taki skład na prostym torze. Jednak już na wzniesieniu 3‰ potrzebne jest 523 kN, a na 5‰ teoretycznie mogłoby dojść do zerwania haka cięgłowego - są to jednak czysto teoretyczne rozważania.
W obliczeniach siły potrzebnej do poruszenia składu należy uwzględnić fakt, że oś wygina szynę w dół, co zawsze skutkuje efektem "jazdy pod górę". Im większy nacisk na oś, tym większy ten efekt. Dodatkowo, opór łożysk nie jest liniowy i jest większy podczas rozruchu.
Lokomotywa spalinowa 6Da - zastosowanie i parametry
Lokomotywa typu 6Da to 4-osiowa, 2-wózkowa lokomotywa spalinowa z przekładnią elektryczną, spełniająca wymagania skrajni UIC 505-1. Jej podstawowym przeznaczeniem jest średnia i ciężka praca manewrowa na stacjach i górkach rozrządowych. Dzięki odpowiedniej konstrukcji układu elektrycznego, pozwalającej na osiągnięcie maksymalnej prędkości 90 km/h, lokomotywa może być wykorzystana do prowadzenia pociągów osobowych lub lekkich towarowych.
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Szerokość toru | 1435 mm |
| Układ osi | Bo-Bo |
| Masa służbowa | 70 + -3% t |
| Nacisk zestawu na tor | 17,5 t |
| Średnica kół | 1100 mm |
| Długość ze zderzakami | 14240 mm |
| Największa szerokość | 3160 mm |
| Największa wysokość | 4285 mm |
| Prędkość maksymalna | 90 km/h |
| Prędkość ciągła | 13,0 km/h |
| Siła pociągowa rozruchu (teoret.) | 219 kN |
| Siła pociągowa przy prędkości ciągłej | 112 kN |
| Prędkość godzinna | 10,2 km/h |
Wzory do obliczania oporów ruchu
Do obliczania oporów ruchu dla lokomotyw ze składami o różnych masach stosuje się złożone wzory. Jeden z nich, dotyczący wagonów, to: Ww = (K + 1,5 * v/10) * mw + 150 * no + f * (2,5 + n) * (v/10)^2, gdzie:
- K - współczynnik rodzaju łożysk,
- mw - masa wagonów,
- no - liczba osi w pociągu,
- f - współczynnik.
Programy doboru lokomotyw do konkretnego szlaku wymagają szczegółowych plików wsadowych, zawierających dane charakterystyk lokomotyw i wagonów (opory, opory toczenia itp.) oraz dane szlaku (profil, WOS itp.).
W Rosji testowana jest lokomotywa na gaz ziemny GTh 1 z mocą turbiny 8300 kW, przeznaczona do transportu 12 000 ton brutto.
Ratrak - maszyna do przygotowywania stoków narciarskich
Ratrak to nazwa przyjęta w Polsce, Bułgarii i Rosji (rzadziej na Słowacji) dla pojazdu gąsienicowego służącego do przygotowywania tras narciarskich. W wersji podstawowej z przodu jest zaopatrzony w lemiesz, a z tyłu - w płytę dociskową wyrównującą stok lub multifrez o szerokości nieco większej niż sam pojazd. Ratrak może być wyposażony w półkolisty multifrez do śniegu, służący do budowy funparków dla snowboardzistów oraz do zwykłego zagładzania tras. Może również posiadać wirnik do przerzucania śniegu.
Technologia i osiągi ratraków
W ratrakach środek ciężkości jest przesunięty do przodu, co pozwala na pokonywanie bardzo stromych wzniesień. Jeśli nachylenie stoku przekracza możliwości pojazdu, ratrak może skorzystać z wciągarki, która jest częścią jego wyposażenia. Nowoczesne ratraki, takie jak LEITWOLF X firmy Prinoth, są wyposażone w automatyczną windę o maksymalnej sile uciągu do 4,5 tony, co pozwala na wjazd na stoki o nachyleniu do 45 stopni (100%).
Napędzane są przez potężne silniki diesla, które, w zależności od modelu, oferują moc przekraczającą 500 koni mechanicznych. Jednostka napędowa D3876 firmy MAN Truck & Bus, wprowadzona w 2014 roku, jest najmocniejszym sześciocylindrowym silnikiem rzędowym w portfolio MAN Engines, zapewniającym wyjątkową siłę nacisku do przygotowania stoków. Dzięki turbosprężarce VTG ze zmienną geometrią turbiny, optymalizowana jest dynamika reakcji w specyficznych terenowych zakresach prędkości, co zapewnia maksymalną moc i moment obrotowy w szerokim zakresie prędkości. Silniki te są przystosowane do rozruchu nawet w temperaturze minus 30°C i zoptymalizowane do pracy na dużych wysokościach.
Wszystkie silniki D3876 wyposażone są w system wtrysku common rail, który pracuje przy ciśnieniu wtrysku 2500 barów, co gwarantuje optymalną jakość rozpylania paliwa i znaczne oszczędności w spalaniu. Spełniają one surowe przepisy UE dotyczące emisji Stage V i są dopuszczone do pracy na HVO (uwodorniony olej roślinny) zgodnie z normą EN15940.
MAN Engines pracuje również nad koncepcją silnika spalinowego do zastosowań terenowych, napędzanego czystym wodorem, aby w przyszłości całkowicie wyeliminować emisję CO2.
Sterowanie i komfort pracy operatora
Współczesne ratraki często wyposażone są w joysticki, ekrany dotykowe i setki przycisków. Odchylany ekran dotykowy o przekątnej 12 cali i unikalna konstrukcja "joystick-in-joystick" zapewniają precyzyjną kontrolę i komfort pracy. Dobrze wyciszona kabina z obszerną przestrzenią na nogi, ogrzewaniem i opcjonalną klimatyzacją zapewnia komfortowe miejsce pracy.
Funkcje specjalne i ekologia
Ratrak LEITWOLF X posiada funkcje specjalne dla snowparków. Opatentowane przesunięcie równoległe tylnej ramy osprzętu umożliwia przesunięcie freza do 45 cm w dowolną stronę od środka, co ułatwia pracę poza zakresem gąsienic i poprawia efekt końcowy. Możliwość podnoszenia lub opuszczania zawieszenia pozwala na zwiększenie lub zmniejszenie nacisku na podłoże, wpływając na przyczepność i zwrotność.
Producenci ratraków stawiają na zrównoważony rozwój. Niektóre ośrodki narciarskie testują przejście na biopaliwa, w tym paliwa wytwarzane z odpadów roślinnych, co może zmniejszyć emisję CO₂ nawet o 90%. Firmy Prinoth i Kässbohrer oferują modele z napędem spalinowo-elektrycznym (redukcja emisji CO₂ o 20%) oraz mniejsze modele z napędem elektrycznym (około 250 KM) do celów testowych. W 2020 roku zaprezentowano prototyp napędzany ogniwem paliwowym na wodór (544 KM), a w 2022 roku - nowy model LEITWOLF h2MOTION z wodorowym silnikiem spalinowym (460 KM).
Historia ratraków
Za prekursora ratraków uważa się Kanadyjczyka Armanda Bombardiera, którego firma do dziś produkuje pojazdy, pociągi i samoloty. W 1922 roku skonstruował on pierwszy skuter śnieżny, a w 1935 roku zaprezentował innowacyjny pojazd gąsienicowy SnowCoach, który stał się niezastąpionym środkiem transportu w warunkach kanadyjskiej zimy. Pojazd ten był wyposażony w skrętne płozy z przodu oraz napęd łańcuchowy na tylnej osi.
Wraz ze wzrostem popularności narciarstwa w latach 50. XX wieku, tereny narciarskie musiały dostosować swoje stoki. Początkowo śnieg ubijano ręcznie ciągniętymi walcami. Aby ułatwić tę pracę, w Ameryce Północnej firma Bombardier oraz inne przedsiębiorstwa opracowały pojazdy gąsienicowe wyposażone w walce stokowe. W Europie, w latach 60., Kanadyjczycy nawiązali współpracę z austriacką firmą z Grazu, co zaowocowało wspólnym projektem i prezentacją modelu BS 01 - pierwszego europejskiego ratraku.
Sprzęt roboczy kierowcy ratraka
Ratraki mogą ważyć nawet 14 ton. Poruszają się z prędkością od 10 do 15 km/h, a zużycie paliwa wynosi od 30 do 40 litrów zimowego oleju napędowego na godzinę. Zimowy olej napędowy zawiera specjalne dodatki chemiczne, które zapobiegają flokulacji i zamarzaniu w ekstremalnych warunkach.
Na początku najbardziej stromych stoków instalowane są specjalne punkty kotwiczenia, do których można przymocować stalowe liny o długości do 1500 m. Liny te są zwijane na wciągarkach zamontowanych w pojazdach gąsienicowych, co stanowi kluczowy element bezpieczeństwa, umożliwiając wspinaczkę i zapobiegając poślizgnięciu się sprzętu. Wspomniane wciągarki linowe charakteryzują się łączną siłą uciągu wynoszącą niemal 4,5 tony.
Nazewnictwo ratraków
Termin „Pistenraupe” jest powszechnie używany w krajach niemieckojęzycznych. Czasami używa się również określeń „ratrak” lub „walec stokowy”. „Pistenbully” to w rzeczywistości nazwa marki niemieckiego producenta Kässbohrer. Termin „Schneekatze” jest również często używany, będąc bezpośrednim tłumaczeniem z angielskiego „snow cat”.
Liczba ratraków na terenie narciarskim zależy od wielkości obszaru naśnieżania. Na przykład w Obergurgl na 112 km tras narciarskich używanych jest 7 ratraków, natomiast w Serfaus-Fiss-Ladis (198 km tras narciarskich) flota obejmuje 21 ciężkich pojazdów gąsienicowych.
Praca kierowcy ratraka
Kierowcy ratraków to „nocne marki”. Zmiana kierowców ratraków zwykle rozpoczyna się około godziny 16:00. Po sprawdzeniu stanu pojazdów i tankowaniu, około 17:00, tuż po zamknięciu stoków, ruszają na trasy. Wykorzystują nowoczesne systemy GPS, które wyświetlają głębokość pokrywy śnieżnej w czasie rzeczywistym, wskazując, gdzie należy dokonać korekt. Praca jest niezwykle precyzyjna i wymaga dużego nakładu czasu, aby rano goście mogli cieszyć się idealnie przygotowanymi stokami.
Pod osłoną nocy na szczyrkowskich stokach. Tak wygląda praca operatora ratraka!
Wymagania i kwalifikacje
Praca operatora ratraka nie wymaga specjalnego wykształcenia. Pracownicy kolei górskich lub wyciągów, którzy chcą dołączyć do zespołów zajmujących się pielęgnacją tras, są szkoleni przez doświadczonych kolegów. Niezbędne jest posiadanie prawa jazdy, a w Szwajcarii dodatkowo licencja do prowadzenia pojazdów ciężarowych. Przydatna jest również wiedza techniczna, zręczność manualna, dobra orientacja w fizyce oraz zainteresowanie meteorologią. Praca ta jest sezonowa, pełnoetatowa zimą (40 godzin tygodniowo, również w weekendy i święta), a średnie miesięczne wynagrodzenie wynosi ponad 2100 euro brutto, z możliwością wzrostu wraz ze zdobywaniem kwalifikacji i doświadczenia.
Kierowcy ratraków jako „artyści na śniegu”
Oprócz przygotowywania tras, kierowcy ratraków wykorzystują ciężkie pojazdy gąsienicowe do kształtowania przeszkód i kickerów w funparkach, a także do tworzenia half-pipe’ów dla narciarzy i snowboardzistów uprawiających freestyle. Dodatkowe narzędzia, takie jak metrowe, zakrzywione specjalne frezy śnieżne, mogą być montowane na ratrakach, aby precyzyjnie rzeźbić profile spektakularnych przeszkód, np. światowej sławy superpipe w Laax.
Ratraki są również nieocenionym narzędziem do utrzymywania zimowych szlaków turystycznych oraz transportu ciężkich ładunków. Dostarczają tonami żywność i napoje do schronisk i górskich restauracji, a także transportują sprzęt techniczny i materiały budowlane, zapewniając wszystko, co potrzebne do utrzymania infrastruktury w górskich ośrodkach narciarskich.