AGV

AGV – Automotrice à Grande Vitesse

AGV, czyli Automotrice à Grande Vitesse (Zespół Trakcyjny o Bardzo Wysokiej Prędkości), to prototypowy francuski pociąg pasażerski, który należy do rodziny pociągów TGV produkowanych przez Alstom. Pociąg ten jest przystosowany do jazdy po torach o standardowej szerokości. Umiejscowienie silników pod podłogą składu zwiększa jego pojemność, mieszcząc od 250 do 650 pasażerów. Dzięki maksymalnej prędkości przelotowej wynoszącej 400 km/h, AGV będzie głównie eksploatowany na liniach dużych prędkości. Producent sklasyfikował AGV podobnie jak TGV Duplex jako skład bardzo wysokich prędkości, w przeciwieństwie do Pendolino, które należy do kategorii składów wysokich prędkości. Zastosowane innowacje wydłużają czas eksploatacji i redukują zużycie energii o 15% w porównaniu do wcześniejszych generacji.

Geneza

Decyzja o budowie pociągu AGV przez Alstom wynikała z wielu czynników, a najważniejszym z nich była potrzeba zwiększenia maksymalnej prędkości z 300 km/h do 350 km/h, przy zachowaniu tej samej efektywności technicznej i kosztów eksploatacyjnych, co pociąg TGV o prędkości 300 km/h. Już w 1985 roku podczas Eurailspeed w Lille, Alstom zaprezentował model TGV – NG (Nouvelle Generation), który osiągał prędkość 360 km/h, otwierając nowe możliwości. Wciąż jednak opierał się na tradycyjnym układzie głowic napędowych z wagonami umieszczonymi pomiędzy nimi. Takie rozwiązanie miało ograniczenia w redukcji nacisku na osie napędzane. Wprowadzenie do służby pociągu ICE 3 skłoniło producenta TGV do zastosowania nowej koncepcji – pociągu z napędem rozproszonym, z silnikami rozmieszczonymi wzdłuż całego składu.

W wrześniu 1998 roku w Paryżu-Bercy po raz pierwszy przedstawiono model trójwymiarowy przyszłego AGV. Technika napędowa była zbliżona do tej z ICE 3, ale umożliwiała osiągnięcie prędkości 350 km/h. Oczekiwano, że nowy pociąg będzie miał lepszą aerodynamikę, niższą emisję hałasu i bardziej komfortowy bieg.

Technika

Silniki pociągu są umieszczone oddzielnie. Siły dynamiczne na torach przy 350 km/h mają odpowiadać tym, jakie występują w pociągu TGV Réseau, który rozwija prędkość 300 km/h. Przy długości 200 metrów liczba miejsc siedzących wzrasta o 9%. Po raz pierwszy w pociągu TGV zastosowano hamulec szynowy (hamulec z prądem wirowym), który był planowany również dla TGV NG. Kluczowym elementem konstrukcji jest przegubowy układ połączeń wagonów oraz wykorzystanie wspólnych wózków. SNCF uważa, że ten układ powinien zostać zachowany ze względu na jego doskonałe charakterystyki biegowe i wysokie bezpieczeństwo jazdy. Jak pokazują dwa wypadki wykolejenia pociągów TGV, układ wagonów na wspólnych wózkach zapewnia dużą stabilność. Pociąg nie przewraca się i nie opuszcza toru w przypadku wykolejenia. SNCF preferowałoby wersję z podwójnym piętrem, ale te pociągi, mimo postępu technologicznego, nie są uwzględnione w koncepcji napędowej.

Układ pociągu AGV oparty będzie na module trzech wagonów, z dwoma wagonami silnikowymi i wagonem doczepnym. W wagonie silnikowym każda oś będzie napędzana silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi o mocy 600 kW. Silniki te charakteryzują się lepszym stosunkiem mocy do masy niż silniki asynchroniczne. Taki układ pozwala na tworzenie różnych konfiguracji składu, z których każda ma praktycznie tę samą moc trakcyjną i hamującą. Dzięki różnemu wyposażeniu trakcyjnemu możliwe jest dodawanie wagonów doczepnych do modułu 3-wagonowego, co umożliwia uzyskanie składu 7-, 10- lub 14-wagonowego. Produkowane będą tylko dwa rodzaje wagonów – z kabiną oraz bez kabiny maszynisty.

Dzięki rozproszeniu napędu na wiele wagonów i rezygnacji z oddzielnych wagonów silnikowych, 10-wagonowy pociąg AGV o długości 200 m będzie miał tylko 11 wózków, a nie 13, jak w 10-wagonowym pociągu TGV Réseau (dwa wagony silnikowe i osiem tocznych). Powinno to zmniejszyć zarówno koszty, jak i hałas podczas jazdy. Pociąg zaoferuje 411 miejsc do siedzenia, w porównaniu z 377 w TGV Réseau, co oznacza, że koszt jednego miejsca powinien być niższy.

Skład charakteryzuje się wysoką efektywnością, obsługiwany przez silniki synchroniczne z magnesami trwałymi o skuteczności 97% i 1 kW na kilogram.

Konfiguracja pociągu AGV

Pociąg AGV wprowadza wiele innowacji technologicznych. Opracowano aktywny system zawieszenia bocznego, który zostanie zamontowany na wszystkich wózkach tocznych, aby stabilizować jazdę w kierunku poprzecznym do osi toru. Siłowniki elektryczne będą utrzymywać pudło wagonu w osi wózka, eliminując kontakt pudła z odbojnikami bocznymi. Ta stabilizacja pozwoli na obniżenie sztywności zawieszenia drugiego stopnia, co powinno poprawić komfort jazdy. Siłowniki elektryczne będą sterowane, aby stabilizować niskie i średnie częstotliwości ruchów bocznych pudła w stosunku do wózków. Poziom komfortu nie będzie się zmieniał w zależności od pozycji wagonu w pociągu. Aby przetestować nowości, Alstom wyposażył jeden z pociągów TGV Réseau w aktywne zawieszenie boczne oraz siłowniki elektryczne, badając to rozwiązanie na odcinku Lille – Calais linii TGV Nord Europe przy prędkości 350 km/h. Okazało się, że komfort dynamiczny przy tej prędkości odpowiadał komfortowi jazdy z prędkością 300 km/h pociągu bez tych siłowników. Przeprowadzone będą dalsze próby z siłownikami o zmienionym kształcie. Kolejnym wyzwaniem było skuteczne hamowanie pociągu z prędkości 350 km/h, zakładając, że nie powinno ono zwiększać długości drogi hamowania, co zmniejszałoby przepustowość linii. W tym celu w pociągu TGV zamontowano dwa wózki silnikowe wyposażone w hamulce szynowe i badano je przy prędkościach do 350 km/h. Hamulce szynowe umożliwiają nagłe hamowanie z siłą 20 kN na wózek, w zakresie prędkości 350-200 km/h. W przypadku hamowania służbowego siła ta jest zmniejszana do 10 kN. Jeżeli odstęp między pociągami na linii wynosi 3 minuty, taki poziom sił hamowania jest akceptowalny z uwagi na nagrzewanie się szyn oraz siłę pionową między hamulcem a szyną wytwarzaną przez indukcję magnetyczną. Próby wytrzymałościowe zostały przeprowadzone w 1998 roku z pozytywnym wynikiem. W pociągu AGV o prędkości 350 km/h hamulec szynowy będzie zamontowany na pierwszym i ostatnim wózku składu. Ponieważ silniki trakcyjne będą zawieszone w pudle pojazdu bezpośrednio pod pomieszczeniami dla pasażerów, może to prowadzić do zwiększonych drgań w przedziałach. Dlatego między silnikami trakcyjnymi a pudłem zastosowano przekładki metalowo-gumowe, które mają zredukować drgania wewnątrz pojazdu. W przypadku wózka silnikowego, na którym jednocześnie osadzone są pudła sąsiadujących wagonów, trudno jest zastosować wymuszone chłodzenie silników, dlatego też będą one miały wentylację własną, z wentylatorami wewnętrznymi. Aby rozwiązać problem wnikania kurzu do silników, zastosowano odwirowanie, które eliminuje większe cząsteczki zanieczyszczeń. Najcięższe podzespoły, takie jak transformatory ważące po 6,5 t, zostały umieszczone w wagonach skrajnych, aby poprawić stabilność jazdy przy dużej prędkości. Pociąg AGV będzie miał środek ciężkości w wagonach czołowych niższy niż w wagonach silnikowych TGV. Skrajne wagony będą miały wyłącznie po 3 osie, a mimo to nacisk 17 t na oś nie zostanie przekroczony.

W AGV będzie wykorzystywana ta sama technologia budowy aluminiowego pudła, która została opracowana dla TGV Duplex. Pozwoli to zaoszczędzić 2 t na masie w porównaniu ze stalowym pudłem TGV. Jedynymi stalowymi elementami będą przejścia międzywagonowe i kabina maszynisty. AGV zachowa tę samą odporność na zderzenia, co TGV Duplex, co pozwoli mu pochłonąć 4,6 MJ energii.

Wyposażenie wnętrz

Alstom przewiduje, że w przyszłości koleje będą chciały częściej odnawiać wnętrza pojazdów, na przykład co 5-7 lat. W związku z tym opracowano modułową koncepcję wyposażenia i wystroju wnętrza, którą można będzie zastosować we wszystkich pociągach dużej prędkości, w zależności od długości trwania podróży. Pomieszczenia pasażerskie zostaną podzielone na strefy z wspólnymi przyłączami mechanicznymi i elektrycznymi. W poszczególnych strefach znajdą się:

toaleta i pomieszczenie do przewijania dzieci
centrum informacyjne i przedział konduktora
biuro i przedział konferencyjny, bar oraz miejsce do przygotowywania posiłków podawanych do miejsc siedzących
przestrzenie, gdzie ustawienie siedzeń może być zmieniane

Pociąg AGV będzie miał podłogę na jednakowej wysokości w całym składzie, w przeciwieństwie do TGV, gdzie poziom podłogi był wyższy w miejscach podparcia na wózkach. Zastosowane zostaną także szerokie drzwi, co ułatwi przemieszczanie się pasażerów.

AGV i technika wychylnego pudła

Aby osiągnąć wysokie prędkości na starszych liniach, opracowano wersję AGV z techniką nachylania. Została ona przetestowana w TGV Pendulaire. Technika nachylania ma być zastosowana również przy prędkościach 320 km/h, co stanowi znaczny postęp w porównaniu do niemieckiego ICE – T (230 km/h) czy włoskiego Pendolino (250 km/h).

Jazdy próbne

Alstom zbudował dwa prototypy wagonów AGV, które wyposażono zarówno w wózki silnikowe, jak i toczne. Jeden wagon ma kabinę maszynisty, a drugi jest wagonem przejściowym. Te dwa wagony połączono z czterema wagonami przejściowymi TGV Réseau oraz głowicą napędową TGV Réseau 502 (pochodzącą z składu zniszczonego w wypadku we wrześniu 1997 roku) w celu utworzenia składu próbnego w konfiguracji: M1 + R1 + R2 + R4(Bar) + R8 + AGV2 + AGV1.

Przy użyciu tego składu w październiku 2001 roku rozpoczęto jazdy próbne, mające na celu sprawdzenie działania pantografu umieszczonego na przegubowym pudle oraz badanie zachowania się wózka silnikowego oraz testowanie układu chłodzenia obwodu trakcyjnego. Prototyp AGV, nazwany imieniem Elisa, był testowany w okolicach Calais-Frethun.

Perspektywy

Jazdy próbne prototypowego składu AGV zakończyły się w maju 2002 roku. W ostatniej jeździe testowej wziął udział wiceprezes Alstom Transport, Francois Palas. Obecnie koleje włoskie są zainteresowane składami AGV na linie o prędkości 300 km/h.