Zima stanowi jedno z największych wyzwań dla kolei. Mróz połączony z marznącym deszczem prowadzi do oblodzenia sieci trakcyjnej, pękania szyn i zamarzania układów zwrotnic. Jednak to śnieg, szczególnie nawiewany przez wiatr, potrafi w nadmiernej ilości skutecznie wyłączyć trasę z ruchu kolejowego. Niemal od samego początku istnienia kolei próbowano na różne sposoby walczyć z zaspami na torowiskach.
Historia rozwoju pługów śnieżnych
Początki odśnieżania i pierwsze konstrukcje
Niemal do połowy XIX wieku walka ze śniegiem odbywała się głównie za pomocą siły ludzkiej, wymagając sporej liczby pracowników wyposażonych jedynie w łopaty. Było to rozwiązanie czasochłonne i mało efektywne. Dopiero wybudowanie nowych, mocniejszych lokomotyw parowych umożliwiło nie tylko przyspieszenie odśnieżania, lecz także wyeliminowanie tzw. czynnika ludzkiego z torowisk.
Pierwsze efektywne kolejowe pługi odśnieżne powstały w Wielkiej Brytanii jeszcze przed 1865 rokiem, zbudowane na potrzeby Highland Railway i North Eastern Railway, które operowały w zaśnieżonej Szkocji. Od razu budowano trzy typy pługów:
- Małe pługi: Mocowane bezpośrednio z przodu lokomotyw, mogły odgarniać śnieg o wysokości do 60 cm.
- Potężne pługi czołowe: Kiedy grubość śniegu dochodziła do 150 cm, przed pociąg wprzęgano dodatkową mocną lokomotywę z potężnym pługiem czołowym.
- Pługi pchane przez cztery lokomotywy: Kiedy warstwa śniegu przekraczała 2 metry i więcej, wysyłano na trasę pług, dla którego właściwie nie było zaspy nie do pokonania.
Jeden z oryginalnych egzemplarzy tego potężnego pługa zachował się do dziś. Godna uwagi jest jego budowa - stalowy pług obłożono drewnianymi deskami. Takie rozwiązanie miało zmniejszyć przyczepność śniegu do lemieszy, głównie ze względu na niezmienną i trudną do obniżenia ciepłotę własną drewna. Stal szybciej można schłodzić do temperatury poniżej zera, co sprzyja przywieraniu śniegu.
Co ciekawe, brytyjskie rozwiązania początkowo nie przypadły do gustu niemieckim i austrowęgierskim specjalistom od kolei. Dopiero podczas zjazdu techników kolejnictwa w Dreźnie w 1865 roku dostrzeżono ich zalety i część pomysłów zaczęto stosować we własnych rozwiązaniach, choć częściej stosowano rozwiązania norweskie i amerykańskie.
Innowacyjne konstrukcje pługów
Jednym z pierwszych był pług według koncepcji inż. Marinera, klasyfikowany jako tzw. kołowy pług holowniczy. Zasadniczo nie służył on do usuwania śniegu nawianego na torowisko, lecz do usuwania spokojnych opadów zalegających na torach i przy torowisku. Odśnieżarka była skonfigurowana w taki sposób, że można jej było używać do odśnieżania nie tylko samego toru, lecz w razie potrzeby także górnej części toru na całej szerokości 5,50 m, z ominięciem wszelkich przeszkód, które były zbyt blisko. Była ciągnięta za lokomotywą i nie nadawała się do usuwania zasp.
Pług holowniczy DOT w akcji
Podczas projektowania pługów mocowanych na przodzie lokomotywy wiele uwagi poświęcono zaprojektowaniu lemieszy i ich kątów, aby nie tylko zmniejszyć opór śniegu, ale także szybko i skutecznie rozrzucać go na boki.
Jedną z ciekawszych konstrukcji był pług według projektu Maxa Szarbinowskiego z około 1889 roku. Dzięki bardzo płaskiej, nachylonej płaszczyźnie śnieg był wycinany i lekko unoszony, następnie dzielony i wyrzucany przez klin umieszczony na wysokości około 1 metra nad górną krawędzią szyny. Przy szybkiej jeździe śnieg był wyrzucany na boki na 5-6 metrów. Szarbinowski zachował szczególną ostrożność, aby uniknąć momentów wywracających lokomotywę, takich jak te, kiedy śnieg leży pod kątem - umieścił przed krawędzią tnącą górnego klina specjalną ruchomą krawędź tnącą, którą można wykręcić niczym ster w taki sposób, aby przekroje poprzeczne następujących ilości śniegu do wyrzucenia po obu stronach były takie same. Ta ruchoma krawędź tnąca była sterowana z lokomotywy połączonej z pługiem. Jak na tamte czasy, była to naprawdę ponadczasowa konstrukcja, którą dość szybko zastosowały austriackie i szwajcarskie koleje.
Pługi wirnikowe i ich rozwój
Niemal równolegle w tym czasie w USA powstawały pierwsze parowe pługi wirnikowe. Już w 1869 roku dentysta z Toronto, J.W. Elliott, zaprojektował pierwszy pług wirnikowy przypominający wentylator na wózku wagonu towarowego. Jednak nikt nie odważył się stworzyć prototypu na podstawie rysunku.
Dopiero około 1884 roku kanadyjska firma Orange Jull jako pierwsza opracowała praktyczny projekt. Pełnowymiarowy działający model mieli skonstruować John i Edward Leslie, właściciele warsztatu mechanicznego w Orangeville w Ontario. Nowy „obrotowy” model składał się z koła z dwoma rzędami przechylnych łopatek, które rozdrabniały śnieg i wciągały go do drugiego obracającego się wentylatora - ten z kolei wyrzucał śnieg z torów przez górną rynnę. Koło i wentylator napędzane były przez parę cylindrów parowych odbierających parę z kotła zamontowanego na tym samym nadwoziu. Do pchania pługa przez śnieg potrzebna była lokomotywa. Projekt odniósł ogromny sukces, a bracia Leslie opatentowali rozwiązanie, uzyskali prawa produkcyjne od Orange Jull i założyli firmę Rotary Steam Snow Shovel Manufacturing Company w Paterson w stanie New Jersey. Tylko do 1900 roku firma zbudowała ponad 160 pługów wirnikowych.
Na podstawie patentów Lesli jeszcze przed 1900 rokiem powstały w Europie pierwsze pługi wirnikowe. Jeden z pierwszych zbudowała firma Henschel & Sohn w Kassel dla kolei Gotarda, która sprawdziła się zarówno na wspomnianej linii, jak i na pruskich kolejach państwowych. Odśnieżarka mogła oczyszczać torowisko z zasp nawet do 3 metrów wysokości z prędkością 15 km/h, co było niebywałym osiągnięciem. Drugim dużym producentem pługów była Fabryka Wagonów w Goerlitz.
Pługi śnieżne w Polsce
Okres przedwojenny i „zima stulecia”
Po 1918 roku polskie koleje odziedziczyły kilka mocno wiekowych pługów śnieżnych, głównie po kolejach pruskich. Nie przywiązywano do ich konserwacji zbytniej wagi, gdyż zimy były w miarę łagodne i mało śnieżne.
Jednak w pierwszych dniach grudnia 1928 roku śnieżna i mocno mroźna zima zawitała do Polski i sparaliżowała po kilku tygodniach niemal całą komunikację kolejową i drogową. Na niektórych trasach kolejowych zaspy śnieżne sięgały nawet 3-4 metrów wysokości. Okazało się, że posiadane kolejowe pługi nie dawały sobie z nimi rady, nie mówiąc już o tym, że było ich za mało. Aby ratować sytuację, na niektóre szlaki wysłano wojskowych saperów, by materiałami wybuchowymi przetarli szlak kolejowy (Radymno - Żurawica). Nawet interwencyjny zakup francuskich czołgów Renault FT17 dostosowanych do odśnieżania dróg na niewiele się zdawał.
Zima nazwana „zimą stulecia” z końcem marca odeszła do historii, a władze kolejowe zaczęły wyciągać stosowne wnioski - nie tylko o potrzebie zakupu nowych, wydajnych kolejowych pługów śnieżnych, lecz także o podjęciu przez polskie fabryki decyzji o produkcji krajowych maszyn do odśnieżania torowisk: od najprostszych ciągniętych lub pchanych małych pługów, po duże wirnikowe. Powstało kilka ciekawych projektów, z których zrealizowano te najmniejsze, lemieszowe, dokładane do lokomotyw. O ile dla kolei normalnotorowych zbudowano dwa prototypy dużych pługów opartych o maszyny parowe i będące wraz z pchającą lokomotywą skutecznym zestawem, o tyle dla kolei wąskotorowych powstała cała flota pługów. Praktycznie każda z większych spółek kolejek wąskotorowych miała swój wydajny i skuteczny pług. Kolejne zimy do 1939 roku były łagodne i mało śnieżne - i właściwie nie było jak sprawdzić wszelkich prototypów i ulepszeń, ale zasadniczo PKP były przygotowane na kolejną zimę stulecia.
Pługi w powojennej Polsce i współczesność
Okres II wojny światowej znacznie zniweczył ilość posiadanego przez PKP sprzętu do walki z zimą, ale w ramach reparacji wojennych PKP weszły w posiadanie dużej liczby poniemieckich maszyn odśnieżnych, wśród nich bodajże pierwszego w historii polskiego kolejnictwa parowego pługu wirnikowego firmy Henschel (jest on eksponatem skansenu w Chabówce).
Współcześnie wysłużony sprzęt kolejowy o wartości ekspozycyjnej lub dydaktycznej, tak jak pługi śnieżne, jest przekazywany przez PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. szkołom, muzeom, stowarzyszeniom związanym z koleją. Przykładem jest pług do odśnieżania kolejowych szlaków, który pracował ponad 40 lat i spędzi emeryturę jako eksponat Choszczeńskiego Stowarzyszenia Miłośników Kolei "Semafor" przy kolejowej wieży ciśnień w Choszcznie. Tam też stanie kilka innych pojazdów kolejowych.
Wyposażenie kolejowych posterunków trafia również na politechniki i do szkół. Urządzenia sterowania ruchem kolejowym, przekazane od Polskich Linii Kolejowych do placówek oświatowych kształcących przyszłych kolejarzy, wzbogacają szkolne pracownie i przygotowują do pracy. Politechnika Wrocławska otrzymała m.in. semafor kształtowy oraz świetlny, tarczę manewrową, ławę nastawczą, skrzynię zależności i dźwignię zwrotnicową. Zespół Szkół Komunikacji imienia Hipolita Cegielskiego w Poznaniu otrzymał nastawnicę mechaniczną scentralizowaną - urządzenie m.in. do nastawiania sygnałów na semaforach. Bezpośredni kontakt ze sprzętem pozwala uczniom na lepsze przygotowanie do zawodu technika automatyka sterowania ruchem kolejowym.
Darowizny od PLK służą promocji kolejowych tradycji w różnych rejonach Polski. Niewykorzystywane elementy infrastruktury kolejowej i nieużywany tabor trafiają do jednostek kulturalnych, oświatowych i ośrodków. W 2020 roku PLK przekazały Żuławskiej Kolei Dojazdowej i Koszalińskiej Kolei Wąskotorowej elementy torów (szyny, śruby, wkręty), które pozwalają na przygotowanie atrakcyjnych połączeń dla mieszkańców i turystów. Koło Miłośników Kolei w Pile otrzymało mechaniczne urządzenia sterowania ruchem, dzięki którym powstanie wyjątkowa ekspozycja z okazji 170-lecia kolei w mieście. Polskie Towarzystwo Krajoznawcze w Zielonej Górze pozyskało od PLK mechaniczne urządzenia sterowania ruchem do skansenu kolei powiatowych w Parku Kolei Szprotawskiej w Zielonej Górze. W zeszłym roku szyny otrzymało Towarzystwo Przyjaciół Kolejki Średzkiej „Bana”. Dzięki darowiźnie przejazdy Średzką Kolejką Wąskotorową nadal będą sprawne i bezpieczne. Pamiętające „dawną kolej” elementy oraz wyeksploatowane wagony trafiły do Stowarzyszenia Miłośników Kolei w Jaworzynie Śląskiej, a wagon techniczno-gospodarczy, urządzenia sterowania ruchem kolejowym i pulpity sterownicze do Muzeum Parowozowni Jarocin. W 2019 roku sprzęt wzbogacił szkolne pracownie dydaktyczne Zespołu Szkół Ponadgimnazjalnych nr 6 w Siedlcach.
Sygnalizacja świetlna na pojazdach kolejowych
Sygnały na pociągach i innych pojazdach kolejowych eksploatowanych w Polsce określa Instrukcja Sygnalizacji Ie-1 (E1) PKP PLK SA oraz Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 18 lipca 2005 r. w sprawie ogólnych warunków prowadzenia ruchu kolejowego i sygnalizacji (Dz. U. Nr 172, poz. 1444) z późniejszymi zmianami - rozporządzenie zmieniające z dnia 26.04.2019.
Wymagania Technicznych Specyfikacji Interoperacyjności (TSI)
Zgodnie z wymaganiami Technicznych Specyfikacji Interoperacyjności (TSI) dla lokomotyw i pojazdów pasażerskich (Rozporządzenie Komisji Europejskiej 1302/214 z późniejszymi zmianami) w oświetleniu zewnętrznym nie może być stosowane oświetlenie barwy zielonej, z wyjątkiem przycisków pasażerskich do sterowania drzwiami (nie są zapalone na stałe i zabudowane są na bokach pojazdów). Zakaz stosowania światła zielonego wpływa na poprawę bezpieczeństwa, eliminując ryzyko pomylenia zielonego sygnału świetlnego pojazdowego z sygnałem zezwalającym na jazdę na sygnalizatorze przytorowym.
Zgodnie z TSI oraz normą EN15153 każdy pojazd kolejowy wyposażony w kabinę maszynisty musi posiadać światła czołowe, czyli reflektory (lampy) zamontowane na ścianach czołowych pojazdów, służące do wizualnego ostrzegania pojazdów/pociągów jadących z przeciwka oraz oświetlania torów. Wymagane jest zastosowanie dwóch świateł, które zapewnią maszyniście właściwą widoczność szlaku. Światła te muszą być zabudowane symetrycznie względem osi wzdłużnej pojazdu i na wysokości między 1500 mm a 2000 mm powyżej poziomu główki szyny oraz w rozstawie poziomym wynoszącym minimum 1000 mm. Światła czołowe muszą zapewniać dwa poziomy światłości, czyli tryb pełnego światła oraz tryb przyciemniony, co odpowiada samochodowemu układowi świateł mijania/drogowych.
Przełącznik trybu świateł czołowych (pełna światłość/przyciemnione) oraz czołowe/sygnałowe jest standardem w pojeździe zgodnym z TSI.
Światła sygnałowe i końca pociągu
Pojazdy kolejowe z kabinami maszynisty muszą być również wyposażone w światła sygnałowe, czyli reflektory (lampy) zamontowane na ścianach czołowych pojazdów przeznaczone do wskazywania obecności pojazdu/pociągu i wizualnego ostrzegania pociągu jadącego z przeciwka oraz do oświetlania wskaźników przytorowych. Wymaga się stosowania na czole pojazdu trzech świateł sygnałowych barwy białej. Dolne światła sygnałowe muszą być umieszczone w analogicznych wartościach wymiarowych jak światła czołowe. Trzecie światło znajdować się musi w osi wzdłużnej pojazdu z zachowaniem minimalnej odległości między światłami dolnymi, wynoszącym 600 mm. Dopuszcza się stosowanie świateł czołowych i sygnałowych w ramach tego samego składnika.
Tył pojazdu kolejowego/ostatni pojazd składu pociągu musi być wyposażony w dwa światła barwy czerwonej - sygnały końca pociągu. Światła czerwone muszą być umieszczone w poziomie na wysokości 1500-2000 mm ponad poziomem główki szyny i rozstawie niemniejszym niż 1000 mm. W przypadku pojazdów niewyposażonych w zasilanie elektryczne (np. wagony towarowe), zamiast sygnałów świetlnych końca pociągu, stosuje się przenośne tarcze odblaskowe.
Wymagania wymiarowe i przykładowe światła:
- d1 - 1500-2000 mm
- d2 - min. 1000 mm
- d3 - min. 600 mm (dla trzeciego światła sygnałowego)
Wspomniane przepisy europejskie podają wytyczne dla wymagań jasności, natężenia światła, minimalnych i maksymalnych gabarytów powierzchni świecącej oraz określają metodykę badań certyfikacyjnych komponentów oświetlenia zewnętrznego. To są podstawowe wymagania, które muszą być spełnione dla pojazdów obecnie produkowanych w ramach rynku Unii Europejskiej. Każdy kraj ma jednak wewnętrzne przepisy (wynikające z historii rozwoju kolejnictwa), dotyczące sygnalizacji, w tym konfiguracji oświetlenia zewnętrznego w odniesieniu do aktualnej sytuacji ruchowej.
Sygnały stosowane na polskich kolejach (Instrukcja Ie-1)
Poniższe schematy przedstawiają sygnały stosowane na pociągach i innych pojazdach kolejowych, eksploatowanych na polskiej sieci kolejowej według wytycznych instrukcji Ie-1 i rozporządzenia:
- Sygnał Pc2: Oznaczenie czoła pociągu lub innego pojazdu kolejowego jadącego w kierunku przeciwnym do zasadniczego po torze szlaku dwutorowego lub wielotorowego. W przypadku, gdy pojazd nie jest wyposażony w górne światło sygnałowe, omawiany sygnał jest wyświetlany tylko reflektorami dolnymi.
- Sygnał Pc3: Oznaczenie czoła pociągu jadącego wagonami naprzód.
- Sygnał Pc4: Oznaczenie czoła pociągu, który jedzie wagonami naprzód.
- A - wersja dzienna - dwie tarcze odblaskowe lub świetlne analogiczne jak przy sygnale Pc5.
- B - wersja dzienna lub nocna - dwa białe światła.
- Sygnał Pc6: Stosuje się w sytuacji, gdy na szlaku dwutorowym lub wielotorowym z niewiadomych przyczyn nastąpi zatrzymanie pociągu z jednoosobową obsadą trakcyjną (sam maszynista). Sygnał ten dotyczy pociągów towarowych. Maszynista wyświetla go, gdy opuszcza kabinę w celu ustalenia przyczyny zatrzymania.
- Sygnał Tb1: Oznaczenie przodu i tyłu pojazdu trakcyjnego, poruszającego się w trybie manewrowym. Zapalone powinno być jedno białe światło na obydwu czołach po stronie obsadzonego stanowiska maszynisty. Dzięki temu pracownicy kolejowi (manewrowi/ustawiacze) podczas jazd manewrowych wiedzą, z której strony kabiny jest maszynista, i w którą stronę przekazywać do nich sygnały ręczne. Ma to szczególne znaczenie w lokomotywach manewrowych jednokabinowych, w których jazdę można prowadzić z jednej kabiny w dwóch kierunkach.
- Sygnał Tb2: Dotyczy oznaczenia wagonów pocztowych z funkcjonariuszami, wagonów restauracyjnych, sypialnych i innych wagonów specjalnego przeznaczenia oraz wagonów z podróżnymi na stacji, jeżeli te wagony nie są złączone z pociągiem. Sygnał ten może być podawany niebieskimi chorągiewkami, po jednej na każdą ścianę czołową wagonu, lub niebieskimi światłami (jednym lub dwoma).
- Sygnał Tb3: Dotyczy oznaczenia wagonów pocztowych w pociągach podczas postoju na czas załadowania i wyładowania przesyłek. Niebieska chorągiewka lub niebieskie światło przy drzwiach bocznych wagonu.
- Sygnał Tb4: Dotyczy oznaczenia pojazdu pomocniczego. Wykorzystywany jest do osygnalizowania tych pojazdów, które nie realizują kursów na zasadach ustalonych dla pociągów. Sygnał ten składa się z dwóch świateł białych z przodu i dwóch świateł czerwonych z tyłu.
- Sygnał "Niebezpieczeństwo": Stosuje się w celu powiadomienia pracowników kolejowych o istniejącym lub możliwym zaistnieniu niebezpieczeństwa. Należy go podawać aż do ustania stanu niebezpieczeństwa. Sygnał ten podaje drużyna pojazdu trakcyjnego w przypadku zatrzymania się pociągu z niewiadomej przyczyny na torze szlaku dwutorowego lub wielotorowego oraz w sytuacji, gdy stwierdzona zostanie nieosygnalizowana przeszkoda na torze szlakowym.
Sygnały Pc1, Pc2, Pc3, Pc4 i Pc5, podawane światłami i tarczami, stosuje się do oznaczania czoła i końca składu pociągu i innych pojazdów kolejowych. W przypadku pojazdów niewyposażonych w górne światło sygnałowe, stosuje się przy jeździe pociągowej sygnały Pc1 i Pc2 bez użycia tego światła.
Rodzaje reflektorów i sterowanie oświetleniem
W starszego typu pojazdach stosowano reflektory z żarowymi źródłami światła. Aby uzyskać wymaganą moc światła, konieczne było stosowanie odbłyśników o dużej średnicy. Dolne reflektory, poza białym światłem, wyposażone zostały w komory światła czerwonego. Reflektory takie potocznie nazywane są "wiadrami".
W nowych pojazdach stosowane są rozwiązania oparte o źródła światła halogenowe dla świateł białych (czołowych) i LED dla świateł sygnałowych, lub stosowane są źródła światła w pełni wykonane w technologii LED, w tym takie, w których w ramach jednej oprawy emitowane może być światło białe lub czerwone, zarówno czołowe, jak i sygnałowe.
Załączanie oświetlenia zewnętrznego w pojeździe trakcyjnym realizuje się z pulpitu maszynisty odpowiednimi przełącznikami. W starszych pojazdach każdy reflektor ma swój indywidualny wyłącznik. W nowych pojazdach stosuje się przełączniki z programem łączeń odpowiadającym poszczególnym sygnałom, lub też uruchamianie świateł jest częściowo zautomatyzowane z uruchamianiem pojazdu i wybieraniem kierunku i trybu jazdy.
Elektryczne sygnały w wagonach pasażerskich załącza się wyłącznikami znajdującymi się wewnątrz pojazdu, w przedsionkach wagonu. Reflektory (lampy) oświetlenia zewnętrznego muszą mieć możliwość ustawiania tak, by emitowany przez nie strumień światła przebiegał zgodnie z wymaganiami przepisów. Według normy EN15153 strumień świateł czołowych ma przebiegać równolegle do osi toru w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Dla świateł sygnałowych dopuszcza się tolerancję +/- 1 stopień.