Trakcje elektryczne - Elektrotechnika w transporcie kolejowym

Brak polityki transportowej państwa powoduje, że kierunki rozwoju transportu krajowego i międzynarodowego w Polsce rozwijają się w sposób niekorzystny dla gospodarki krajowej, bo transport samochodowy rozwija się dynamicznie, a transport kolejowy jest słownie popierany, ale w rzeczywistości ulega eliminacji. Taka polityka Państwa jest prowadzona mimo, że towarowy transport samochodowy jest ponad dwukrotnie bardziej energochłonny, niż transport kolejowy i generuje bardzo wysokie koszty zewnętrzne. Niezbędne jest więc pilne wykonanie rzetelnej Polityki Transportowej Państwa w dwóch wersjach: krótkoterminowej – na przykład na okres 5 lat i długoterminowej – na 20 – 30 lat i potem konsekwentnie jej realizowanie.

Rola transportu w gospodarce

Od niepamiętnych czasów transport ludzi i towarów miał istotny wpływ na jakość życia mieszkańców. W dawnych czasach przemieszczanie się ludzi i towarów było bardzo utrudnione, bo podróże i przewóz towarów mogły być realizowane tylko na wozach, zaprzężonych w konie lub woły. Dopiero w XIX wieku – wieku pary i elektryczności – kiedy powstały pierwsze linie kolejowe, możliwości transportowe zwiększyły się wielokrotnie, a transport kolejowy zdominował przewozy wszelkiego rodzaju, osobowe i towarowe, bo pozwalał przewozić dużą liczbę ludzi i znaczne masy towarów z prędkością kilka razy większą niż dotychczasowy transport konny. W ciągu kilkudziesięciu lat XIX wieku w Europie i na świecie zbudowano wiele tysięcy kilometrów linii kolejowych i to był dominujący środek transportu aż niemal do połowy XX wieku. Od początku XX wieku aż do czasów współczesnych zapotrzebowanie na przewozy wzrastało lawinowo; w I połowie XX wieku w wielu krajach europejskich napęd parowy zastępowano napędem elektrycznym, bo ten rodzaj napędu okazał się korzystniejszy; pozwolił na zwiększenie prędkości jazdy i zwiększenie ciężaru prowadzonych pociągów. W trakcji elektrycznej stosowano w różnych krajach 5 rodzajów zasilania: 600 lub 800 V prądu stałego (w tramwajach, metro i na nielicznych liniach kolejowych) 1500 V prądu stałego, 3000 V prądu stałego oraz 15 000 V prądu przemiennego o obniżonej częstotliwości 16 2/3 Hz. W wyniku postępu technicznego po II wojnie światowej dzięki wprowadzeniu półprzewodników mocy możliwe stało się zasilanie trakcji kolejowej napięciem 25 kV 50 Hz. Wszystkie wymienione wyżej systemy są obecnie stosowane w różnych krajach, ale w II połowie XX wieku dominującą stała się trakcja 25 000 V 50 Hz. Obecnie od wielu już lat nie ma już lokomotyw parowych, tylko elektryczne, bo nawet lokomotywy spalinowe są praktycznie lokomotywami elektrycznymi z autonomiczną elektrownią. Elektryczne i elektroniczne są także systemy sterowania ruchem pociągów i systemy zabezpieczeń.

Transport w Polsce w XX wieku i obecnie – porównanie

Na początku XX wieku Polska była podzielona między trzech zaborców. Transport kolejowy rozwijał się we wszystkich zaborach, ale linie kolejowe były podporządkowane potrzebom
tych krajów. Odzyskanie niepodległości w 1918 roku postawiło przed władzami zadanie dostosowania gospodarki do nowych warunków. Za jedno z najważniejszych zadań uznano wtedy rozwój transportu i oczywiście był to transport kolejowy. Już w 1919 roku podjęto wiele prac studialnych dla określenia kierunków rozwoju kolei. Na bazie tych opracowań modernizowano istniejącą po zaborach sieć kolejową i budowano nowe linie kolejowe. Propagatorem rozwoju kolei był prof. Aleksander Wasiutyński, który między innymi wykonał projekt przebudowy Warszawskiego Węzła Kolejowego z dwupasmową, czterotorową linią średnicową, przebiegającą częściowo w tunelu przez centrum miasta. Natomiast wielkim zwolennikiem i propagatorem elektryfikacji kolei był prof. Roman Podoski. Dzięki jego staraniom, uzasadnianym koniecznością wyeliminowania parowozów z tunelu linii średnicowej władze państwowe poparły projekt elektryfikacji Warszawskiego Węzła Kolejowego. Przygotowania do elektryfikacji i potem sama elektryfikacja zostały prowadzone tak sprawnie, że wzbudziły podziw zagranicznych specjalistów, którzy współpracowali z polskimi inżynierami przy projektowaniu, samej elektryfikacji i budowie odpowiedniego zaplecza obsługowego. Pierwszy pociąg elektryczny na zelektryfikowanej trasie z Pruszkowa do Otwocka pojechał 15 grudnia 1936 roku, a do końca 1937 roku uruchomiono trakcję elektryczną jeszcze do Żyrardowa i Mińska Mazowieckiego. Do wybuchu II wojny światowej praktycznie wyeliminowano poważniejsze wady „wieku dziecięcego” trakcji elektrycznej
i planowano dalszą rozbudowę sieci kolejowej i elektryfikację. Wojna pokrzyżowała te plany.
Po wojnie odbudowano zniszczoną infrastrukturę kolejową i zelektryfikowano główne linie kolejowe zapewniając w miarę sprawny transport ludzi i towarów aż do lat 80-tych
ubiegłego wieku, kiedy wraz z lawinowym rozwojem motoryzacji zwiększał się udział przewozów, zwłaszcza towarowych, samochodami. Polityka transportowa Polski, a raczej jej brak po roku 1990 zaowocował drastycznym spadkiem przewozów kolejowych, a przewozy samochodowe zwiększyły się ponad trzykrotnie. Władze państwowe zdecydowanie preferowały transport samochodowy kosztem kolejowego i tendencja ta wciąż się utrzymuje. Obecnie samochodami ciężarowymi przewozi się ponad trzykrotnie więcej towarów niż kolejami. Przy niedorozwoju infrastruktury drogowej (brak sieci autostrad i linii szybkiego ruchu, niezadowalający stan istniejących dróg krajowych) zatłoczenie dróg osiągnęło wielkości niebezpieczne, zagrażające bezpieczeństwu ludzi i powodujące dużą liczbę wypadków i straty w przewożonych towarach.

Udział trakcji elektrycznej w transporcie osobowym i towarowym w II połowie XX wieku i na początku XXI wieku

Zniszczenia na kolei, a szczególnie w trakcji elektrycznej, po zakończeniu wojny były ogromne. Uciekający Niemcy celowo zniszczyli infrastrukturę i pozostawiony tabor kolejowy. Specjaliści kolejowi, którzy przeżyli, niezwłocznie przystąpili do odbudowy kolei i przywrócenia trakcji elektrycznej w WWK. Czas bezpośrednio po II wojnie światowej niezależnie od uwarunkowań politycznych był dobrym okresem dla kolei i rozwoju
trakcji elektrycznej. Duża w tym była zasługa pierwszego Ministra Komunikacji, Jana Rabanowskiego, który popierał plany elektryfikacji sieci kolejowej. Opracowane wtedy plany
przewidywały elektryfikację około połowy (około 11 000 km) wszystkich linii i plan ten został niemal w całości zrealizowany. Poniżej przedstawiono elektryczny zespół trakcyjny produkcji polskiej z roku 1936, odbudowany po wojnie i eksploatowany jako EW51.

W latach 50 – 60-tych kupiono w Czechosłowacji i w NRD serię lokomotyw i zespołów trakcyjnych, w Anglii licencję na lokomotywy EU07, a w kraju poza produkcją tych licencyjnych lokomotyw uruchomiono produkcję elektrycznych zespołów trakcyjnych, początkowo EW55, potem EN57, a jako wersja 4-wagonowa – EN71.
Do końca lat 60. rozwiązania techniczne na kolei w Polsce nie odbiegały zasadniczo od innych europejskich kolei. Było to zasługą jeszcze przedwojennych specjalistów kolejowych, zajmujących do końca lat 60. znaczną część stanowisk kierowniczych.
Nasuwa się pytanie, dlaczego obecny standard kolei jest tak niezadowalający. Regres decyzyjny na kolei zaczął się w latach 70., kiedy stanowiska kierownicze przydzielano
ludziom z nomenklatury. Podejmowano nietrafne decyzje, zwłaszcza w dziedzinie taboru trakcyjnego, czego przykładem było niepowodzenie w produkcji elektrycznych zespołów
trakcyjnych (zespoły EW58 i EW60). W latach 70. planowano produkcję ponad 200 zespołów EW58 dla Warszawy i Gdańska, ale produkcję przerwano po wykonaniu 28 pojazdów,
ponieważ zastosowano błędne rozwiązania techniczne i nie udało się usunąć ich wad. Także decyzja z roku 1980 o podjęciu opracowania zespołu EW60 okazała się błędna; po 10
latach (na początku lat 90.) wykonano dwa prototypy, które z najwyższym trudem i przy dużych kosztach uruchomiono na początku lat 90., ale wkrótce wycofano z eksploatacji.
Kolejnym „niewypałem” okazała się elektryczna lokomotywa manewrowa EM10 ze sterowaniem energoelektronicznym, która w założeniu decydentów miała służyć także do prowadzenia pociągów pasażerskich na drugorzędnych liniach. Niepowodzeniem zakończył się kontrakt na zakup lokomotyw dużej mocy (6000 kW), zawarty w latach 90.
W XXI wiek Polskie Koleje Państwowe weszły z taborem trakcyjnym, wykonanym w technice z połowy XX wieku. Dopiero po 2000 roku podjęto modernizację niektórych rodzajów taboru. Zmodernizowano serię zespołów trakcyjnych EN57, ale modernizację ograniczono do zmiany wystroju wewnętrznego i wymiany wózków; napęd pozostał z połowy XX wieku. Poniżej pokazano zmodernizowany zespół EN57.