A modern tehervonatok áttekintése és a vasúti innovációk

A vasúti közlekedés, melynek gyökerei közel 200 évre nyúlnak vissza, az idők során hatalmas fejlődésen ment keresztül. A világ első gőzhajtású, utasokat és árukat egyaránt szállító városközi vasútja, amely Manchestert és Liverpoolt kötötte össze az Egyesült Királyságban, jelentette a kezdetet. Azóta az iparág számos új technológiai innovációt vezetett be, mint például az automatikus jelzések, a villamosított vasutak, az automatikus félsorompók és a figyelmeztető rendszerek. Manapság a vonat az egyik leggyakrabban használt közlekedési lehetőség, és általában a legmegfelelőbb eszköz a városok közötti utazáshoz.

A vasúti ágazat mérnökei és tervezői számára az egyik fő prioritás a sebesség, amely mindig javítható, ha jobb technológiát fejlesztenek ki. Ez különösen akkor fontos, ha nagy az utaskereslet a vonatok iránt, mivel hatékonyabban tudnak nagyobb létszámot szállítani. Az EU küldetése, hogy 2050-ig szén-dioxid-semlegessé váljon, és a vasúti ágazatnak is szerepe van abban, hogy az EU elérje ezt a célt. Egyes technológiák támogatják a villamosított vasutak használatát, ami jelentősen csökkentené a hagyományos vonatok által keletkező károsanyag-kibocsátást. Egy másik szempont, amely a jobb technológia révén fejlődik, a biztonság, mivel az emberi hiba kockázata automata folyamatok bevezetésével helyettesíthető.

Nagysebességű teherszállítás Németországban

Németország nagy területű ország, így a gyors közlekedés mindig is fontos szempont volt. A 327 km hosszúságú Hannover-Würzburg nagysebességű vasútvonal szinte az egész országot átszeli észak-dél irányban, jelentősen lerövidítve az utazási időt az ország északi és déli része között. A vasútvonalat már eredetileg is úgy tervezték, hogy a teherszállítás igényeit is ki tudja elégíteni. Egy új nagysebességű vonal építésének alapvető oka a Hannover és a Majna folyó völgye közti észak-déli hagyományos vasúti pálya szűkös kapacitása volt: a Fulda és Flieden közti vonalszakaszon 1970-ben átlagosan 142 vonat közlekedett irányonként naponta, miközben 1967-ben ez a szám 123 vonat/irány/nap volt. Hannover és Flieden közt a napi 150-159 tehervonat 43%-a szenvedett el több, mint 30 perces kését. Northeim és Nörten-Hardenberg közt 1973 júniusában hétköznaponta 367 vonat közlekedett, miközben a számítások szerint csak 288 vonat esetében lett volna biztosítható a problémamentes üzem. A 70-es évek végére Hannover és Würzburg közt a német vasút adatai szerint munkanapokon irányonként 160 vonat közlekedett, 40-nel több, mint ami technikailag gazdaságosan megoldható lett volna. Az új vasútvonal megépítése alaposan átrendezhette az ország forgalmi viszonyait: azzal, hogy a nagysebességű, távolsági vonatok átkerültek az új vonalra, a meglévő vasútvonalakon pedig kapacitás szabadult fel.

Azért, hogy a pálya megfeleljen a teherforgalom igényeinek is, 5-7 kilométerenként nyíltvonali vágánykapcsolatokat, valamint kb. 20 kilométerenként összesen tizenegy forgalmi kitérőt alakítottak ki. A lejtőket, emelkedőket, az ívsugarakat, a vágánytengely-távolságot és a vágányok túlemelését szintén a teherforgalom igényeihez méretezték. Az ICE vonatok elindítása után egy nappal, 1991 június 3-án indultak az első expressz tehervonatok Németországban két útvonalon: az első a München-Hamburg, a második pedig a Bremenhaven-Stuttgart viszonylat volt. A vonatok konténereket és expresszárukat továbbítottak. Összesen napi négy járat közlekedett maximum 160 km/h sebességgel. Azokon a szakaszokon, ahol induktív vonatvezérlés és 1000 méteres térközök voltak, a megengedett sebesség csak 140 km/h volt. A Hamburg-München közötti menetidő a korábbi 8 és fél óráról két órával kevesebbre, 6 és fél órára csökkent, akár csak Bremen és Stuttgart között. A szolgáltatás gazdasági okok miatt 1995-ben megszűnt. A konténerszállítókat azóta a Parcel InterCity, míg az eltolható oldalfalú kocsikat a svájci posta Svájcban használja.

Az expressz tehervonatokhoz használt mozdonyok a személyszállításnál már jól ismert típusból kerültek ki. A DB 120 sorozatú univerzális villamos mozdony egyaránt alkalmas a 200 km/h sebességű InterCity- és a 100-120 km/h sebességű tehervonatok vontatására. Ez a típus volt az alapja az első generációs ICE vonatok vonófejéhez, még ha a külsejéből ez nem is látszik egyértelműen. A teherkocsik két típusba tartoztak. Az első típus a zárt, kéttengelyes, eltolható oldalfalú Hbillns sorozatba, míg a konténerszállítók négytengelyes pőrekocsik voltak a Kombiwaggon GmbH-tól. A kocsik új fejlesztésű, 160 km/h sebességre is alkalmas forgóvázakat kaptak. A flotta összesen 90 db 50 tonnás hasznos terhelésű konténerszállítóból és 13 db 18 tonnás terhelhetőségű zárt kocsiból állt. A beszerzési költségük kb. 25 millió német márka volt, ami 10 millió márkával több, mint ha hagyományos teherkocsikat vásároltak volna. 1991. A szolgáltatás gazdasági okok miatt 1995-ben megszűnt, a zárt kocsikat a svájci posta vette át, a konténerszállítókat pedig a Parcel InterCity társaság üzemelteti tovább Németországban. A tehervonatok a fontosabb csomagelosztó-központok között közlekednek 140-160 km/h maximális sebességgel, így jelenleg ezek a német vasút leggyorsabb tehervonatai.

Hosszabb tehervonatok tesztelése Európában

Megkezdődött a másfél kilométeres tehervonatok tesztelése az európai hálózaton. Az elmúlt hétvégén elkezdődött az UIC legújabb tesztje: a minden eddiginél hosszabb európai tehervonat rója már a síneket. A tervek szerint 1500 méter hosszú szerelvény 4000 tonna elegysúllyal bír és két, az Akiem flottájából származó Alstom Prima, az SNCF-nél BB 37000-es sorozatszámot viselő villanygép vagy két Vossloh Euro 4000-es továbbítja a szerelvényt. A kísérlet érdekessége, hogy a szerelvények élén nem két, hanem csak egy mozdony dolgozik. A másik gép, amelyet rádiós úton távvezérelnek, nagyjából a vonat egyharmadánál van. Először egy 410 és egy 620 méteres tehervonatot kapcsoltak össze - az elméletileg elérhető legnagyobb hossz pedig 1500 méter lehet. Az idea egyébként nem új: a tengerentúlon a teherszállítási korridorokon már negyven éve rutinnak számít a „distributed power” üzem - ilyenkor nem csak a vonat élén, hanem középütt és/vagy a vonat végén is üzemel egy vagy több, vezeték nélkül távvezérelt mozdony.

Az UIC projektjében tizenhat vezető vasúti járműgyártó, operátor és egyéb társaság vesz részt. Az EU által támogatott kísérlet célja, hogy az európai sínpárokon 2016-ra már üzemszerűen megjelenjenek a hasonló szerelvények. Sylvie Charles, az SNCF Fret igazgatója a projekt kapcsán úgy fogalmazott: a dupla hosszúságú tehervonatokkal szeretnék felgyorsítani a franciaországi és az európai áruforgalmat. A projektfelelősök szerint pedig a hosszabb vonatok fajlagosan mintegy 5 százalékkal kevesebb energiát fogyasztanak, mint két különálló szerelvény és egyben a pályakapacitásokat is kevésbé foglalják le. Ez összességében a két vonathoz képest 30 százalékos költségmegtakarítást jelent az operátoroknak a számítások szerint.

Nagysebességű vasúti technológiák és a jövő

A nagy sebességű vasút a leggyorsabb módja a nagyobb városok közötti utazásnak. Egyes nagy sebességű vonatok, mint például a Shinkansen (bullet train) Japánban és a TGV Franciaországban, akár 320 kilométeres óránkénti sebességet is képesek elérni. Megfelel az A pontból B-be történő és a városi területeken zajló gyorsabb és jobb utazás iránti igényeknek, csökkenti a torlódásokat és javítja a mobilitást. Jelenleg csak a világ 16 országában közlekednek nagy sebességű vonatok. A legtöbb országban külön vágányokat és útvonalakat szentelnek a nagy sebességű vonatok számára, de csökkentett sebességgel a hagyományos vágányokon is közlekedhetnek. A mérnökök mára már felismerték, hogy a drágán kiépített infrastruktúrát pazarlás csak személyszállító vonatok számára megépíteni, így néhány új nagysebességű vasútvonal építésénél már a jövőbeli teherfuvarozás érdekeit is szem előtt tartják.

Maglev vonatok

A maglev, a mágneses levitáció rövidítése, olyan vonatokra utal, amelyek körülbelül 10 cm-rel a talaj felett lebegnek. A hagyományos vasúti technológiától eltérően a maglev vonatoknak nincs kereke, hanem elektromágneses erőkkel emelik a vonatot a sínek fölé. A maglev vonatokhoz használt mágnesek szupravezetők, ami azt jelenti, hogy -267 °C-ra (-450 ℉-re) hűtve a hagyományos elektromágneseknél tízszer erősebb mágneses teret tudnak generálni, ami lehetővé teszi a vonat felemelését és előrehajtását. Ez azt jelenti, hogy az ilyen típusú vonatoknál nincs súrlódás, így elképesztő sebességgel képesek közlekedni. De nem csak a nagy sebesség teszi vonzóvá a maglev vonatokat. Az elektronikus hajtásrendszerek használata csökkenti a fosszilis tüzelőanyagok energiatermeléshez való felhasználását, és korlátozza a kibocsátást. Mivel a síneken nincs súrlódás, a maglev vonatok általában kevesebb energiát igényelnek a sebesség fenntartásához, a regeneratív fékrendszer pedig újra felhasználja azt az energiát, amely a hagyományos vonatoknál elveszne.

Hyperloop technológia

A Hyperloop technológia fogalmát először a 18. században vezette be George Medhurst angol feltaláló. Azóta mérnökök és kutatók hosszú évekig dolgoztak hasonló koncepciókon, és később Elon Musk milliárdos vette át ezeket 2013-ban, saját elképzelésével a Hyperloop Alpha projektjéhez. 2021-ben a globális hyperloop piac értéke 1,2 milliárd USD volt, és 2026-ra várhatóan eléri a 6,6 milliárd USD-t, ami 40,4 százalékos összesített éves növekedési ütemet jelent ebben az öt évben. A Hyperloop nagy sebességű utazást tesz lehetővé azáltal, hogy alacsony nyomású csöveket használ a kapszulák szállításához. A kapszulák vákuumon haladnak át, ami szinte kiküszöböli a légellenállást, és hihetetlenül nagy, akár 1100 km/h sebességet tesz lehetővé. A kapszulák szállítása a már említett mágneses levitációs technológiával történik, ami azt jelenti, hogy bár az utasok nagy sebességgel közlekednek, mégis kényelmes és csendes utazásban lehet részük. Jelenleg számos vállalat teszteli és fejleszti aktívan a Hyperloop technológiát. Azonban még mindig legalább 7-8 év van hátra addig, amíg a hyperloop vasúti technológia elkészül. Európa egyetlen Hyperloop tesztelési helye Münchenben, Németországban található, a neve TUM Hyperloop.

Automatizált vasúti rendszerek

Az ATO-rendszerek arra a technológiára utalnak, amely lehetővé teszi, hogy a vonatok minimális emberi beavatkozással, vagy anélkül működjenek. A rendszerek érzékelők, számítógépek és kommunikációs platformok kombinációjával szabályozzák a vonatok sebességét, gyorsulását és fékezését. Az ATO-k az emberi hibák kockázatának minimalizálásával járulnak hozzá egy biztonságosabb vasúthálózathoz, mivel a vonatsebesség precíz szabályozásával biztonságos távolságot tarthatnak a többi vonattól, és megakadályozhatják az ütközéseket. A PTC egy fejlett biztonsági rendszer, amely az automatizálás elvein működik. A vonatok valós idejű, GPS technológiával történő megfigyelésével a PTC-rendszerek célja, hogy javítsák a biztonságot azáltal, hogy automatikusan beavatkoznak, ha nem biztonságos körülményeket, amelyek akár ütközésekhez is vezethetnek, észlelnek vagy jeleznek előre. A központi vezérlőközpontban gyűjtött összes információnak köszönhetően a PTC-rendszerek számos tényező, például állapot, pályaív, meredekség és egyebek alapján felügyelhetik és szabályozhatják a vonat sebességét.

Kiterjesztett és virtuális valóság a vasúti iparban

A kiterjesztett valóság (AR) és a virtuális valóság (VR) segítségével mélyreható és hatékony képzési megoldások biztosíthatók a vasúti személyzet számára. Az eredmény egy valósághű környezet, amely a mozdonyvezetők, kalauzok és karbantartók számára olyan valós szituációt nyújt, amelyet a saját idejükben oldhatnak meg. Az AR és a VR új hálózatok, vágányok és infrastruktúra kivitelezésében és tervezésében, vagy a meglévő hálózatok bármilyen módosításában is használható, mivel segítségükkel a vasúti mérnökök és tervezők jobban meg tudják jeleníteni és ki tudják értékelni a javasolt terveket.

Nemzetközi fejlesztések és jövőbeli tervek

Fejlesztés alatt áll egy olyan szupergyors vonat, amely minden európai országban megállna, és akár 400 km/h sebességgel is közlekedhetne. A Starline névre keresztelt projekt célja, hogy összekapcsolja Európa városait egy olyan vonalhálózattal, amely a jelenlegi és jövőbeli infrastruktúrát kihasználva rendkívüli sebességgel szállítaná az utasokat. A 21st Europe gondozásában készülő terv szerint a vonat akár 400 km/h sebességgel is haladhat, ami azt jelenti, hogy egy utazás Helsinki és Berlin között mindössze három órát venne igénybe a jelenlegi egy nap helyett. A vonat hálózata az egész kontinenst átszelné, és minden egyes országban legalább egy megállót biztosítana. Az elképzelés szerint a Starline vonat Angliát, Törökországot és Ukrajnát is elérné, és ezen kívül időérzékeny áruk szállítására is használnák, mint például orvosi eszközök, friss termékek és gyártóipari alkatrészek. A projekt egyik különlegessége, hogy áruszállításra is alkalmas lenne, így csökkentenék ugyanis a rövid távú teherszállító repülőjáratokra rótt terhet.

A kínaiak olyan tehervonat prototípusát mutatták be, ami akár 350 km/h sebességgel is képes áruszállításra. Karácsony előtt gördült le a szalagról Kínában a 350 km/h sebességet elérő tehervonat prototípusa. Ez a világon az első áruszállításra szánt nagysebességű vonat. A vonat gyártója, a CRRC Tangshan kihangsúlyozza, hogy a vagonok 85%-át a rakodótér teszi ki. A vagonok 2,9 méter széles ajtóval felszereltek, amelyek megkönnyítik a gyors rakodást.

Magyarországi vasúti projektek és kihívások

Magyarország néhány évvel korábban szeretett volna kiépíteni egy csak a tranzit-teherforgalom igényeit szolgáló, kétvágányú, 160 km/h-val járható vasútvonalat. A tervet sokan kritizálták, elsősorban értelmetlensége és a magas költségei miatt: Magyarország gazdasága túl kicsi ahhoz, hogy egy csak teherforgalom számára kiépített vasútvonalat gazdaságosan üzemeltetni tudjon, ráadásul a 160 km/h sebességet a tranzit tehervonatok nem is tudták volna kihasználni.

Napjainkban nagyítóval kell keresni hazánkban a tolatós tehervonatokat, számuk évek óta csökken a teherszállítmányozás közútra terelése következtében. Sokan nem is gondolnák, hogy Budapesttől csupán 48 kilométerre, az Északnyugat-Dunántúlon a mozdony és a környezet együttes hatása miatt egy igazán egyedülálló, német hangulatot kölcsönző tehervonattal találkozhatunk. A helyszín az Esztergomot Almásfüzitővel, Komárommal összekötő 4-es vonal. Egyvágányú, villamosítatlan, és egy igazi túlélő. A vonal páratlan szépségeket rejt magában. A Duna folyását követve, a Gerecse lábánál haladva, többnyire a folyóparton vezet. Errefelé számos ipari létesítménnyel találkozhatunk, ezek vasúti kiszolgálását a DB Cargo végzi az RCH megrendelésére. Különlegessége az egykori nyugat-németországi Maschinenbau Kiel GmbH (MaK) a Deutsche Bahnnak gyártott, itthon 469-es sorozatszámot viselő dízel-hidraulikus mozdony. Valamennyi példányt eredetileg 1100 lóerő (830 kilowatt), majd 1360 lóerő (ezer kilowatt) teljesítményű, MTU V8 4000 R41 dízelmotorral látták el. A tehervonatokat a DB Cargo Hungaria győri gépei továbbítják, és számos telephelyre hoznak-visznek kocsikat.

Az Építési és Közlekedési Minisztérium (ÉKM) és a Stadler a svájci Thurbo vasúttársaság GTW típusú flottáját azonosította olyan alternatívaként, amely alkalmas lehet a hazai üzemeltetésre. A MÁV számításai szerint az ügylet feltételei kivételesen előnyösek: míg az új gyártású, nagyvasúti személyszállító szerelvények ára a közelmúlt közép- és kelet-európai beszerzései alapján 9,8-13,9 millió euró között mozog, addig a használt svájci motorvonatok bekerülési költsége járművenként mintegy 2,5 millió euró. A megállapodás értelmében a Stadler teljes körű felújítást végez a jelenleg átlagosan húszéves motorvonatokon. A projekt eredményeként mintegy 14 ezer új ülőhellyel bővül a hazai vasúti kapacitás, az utastér minősége pedig a már Magyarországon közlekedő Flirt motorvonatok színvonalát fogja elérni. A gyártó 2027 és 2034 között, évente ütemezve veszi át a Thurbo motorvonatait, és végzi el azok átalakítását a magyar üzemeltetési és engedélyezési követelményeknek megfelelően. A hajtásrendszert a svájci 15 kV 16,7 Hz váltakozó áramról a magyar vasúti vontatásban alkalmazott 25 kV 50 Hz váltakozó áramra alakítják át. Emellett a szerelvények a MÁV-csoport arculatának megfelelő külső fóliázást és új üléshuzatokat is kapnak. Egy-egy jármű felújítása hozzávetőleg tizenkét hetet vesz igénybe. A prototípusokat Svájcban alakítják át, míg a sorozatjárművek korszerűsítése Magyarországon történik.

tags: #modern #teher #vonat