Zapraszamy do lektury naszego wywiadu z Dariuszem Długaszkiem, dyrektorem ds. sprzedaży pojazdów szynowych Solaris Bus & Coach na temat olsztyńskich tramwajów, ich powstawania i rozwiązań technicznych.
Dariusz Długaszek, dyrektor ds. sprzedaży pojazdów szynowych Solaris Bus & Coach © OlsztyńskieTramwaje.pl
Dziś tramwaje szyje się w zasadzie na miarę, pod wymagania zamawiającego. Czy w związku z tym można powiedzieć, że Tramino S111O, czyli tramwaj dla Olsztyna, to konstrukcja zupełnie nowa czy też w jakimś stopniu siostrzana wobec wcześniejszych tramwajów Solarisa?
Tramwaje produkuje się pod konkretne zamówienie klienta i nawet, jeśli są one zewnętrznie podobne, to w szczegółach znacznie się różnią. Tramino to nazwa wszystkich tramwajów Solarisa, natomiast Tramino dla Olsztyna bazuje na naszej konstrukcji dla jednego z klientów niemieckich, konkretnie dla Jeny. To ta sama kategoria pojazdu, tramwaj GTx, co oznacza, że pod każdym członem znajduje się wózek. Tramwaje dla Olsztyna i Jeny mają te same długości członów, na tramwaju dla Jeny oparte są też rozwiązania wnętrza czy projekt kabiny motorniczego.
Są dwie podstawowe różnice między tramwajami dla Jeny i Olsztyna. Pierwsza to szerokość – wóz niemiecki ma 2,3 metra, dla Olsztyna 2,5 metra. Druga różnica dotyczy wózków. W tramwaju dla Jeny silnik znajduje się pod nadwoziem i pomiędzy nim a przekładnią znajduje się tzw. wał Cardana. W tramwaju dla Olsztyna silnik został umieszczony na ramie wózka i bezpośrednio poprzez sprzęgło połączony z przekładnią. Ta zmiana wynika z tego, że w wymaganiach przetargowych tramwaju dla Olsztyna została zapisana duża liczba drzwi. Sześć par drzwi z każdej strony to największa liczba w tramwaju 30-metrowym w Polsce, co oczywiście bardzo usprawnia wsiadanie i wysiadanie pasażerów. Standardowo jednak dajemy cztery pary drzwi na stronę i żeby zmieścić piątą i szóstą parę musieliśmy zmienić położenie silnika.
Jedną z charakterystycznych cech olsztyńskiego tramwaju jest jego nietypowa szerokość – 2,5 metra. W Niemczech często spotka się tramwaje szerokie na 2,3 m, w Polsce najpopularniejszą szerokością jest 2,35 m. Czy te kilkanaście centymetrów, o które szerszy jest tramwaj dla Olsztyna robi różnicę przy budowie tramwaju i w jego codziennym użytkowaniu?
Przypomnę tylko, że to sam zamawiający w warunkach przetargu określił, że szerokość tramwaju powinna mieścić się w granicach między 2,4 a 2,5 metra, od samego początku określając, że ma to być tramwaj inny niż w pozostałych polskich miastach. 2,3 metra w Jenie wynika na przykład z tego, że tramwaj przejeżdża tam wąskimi ulicami Starego Miasta. Zasadniczo przy budowie nowych linii dąży się do tego, żeby tramwaje były szersze, jeśli jest to tylko możliwe. Przykładowo we Francji czy Niemczech na niektórych nowych liniach stosuje się tramwaje o szerokości nawet 2,65 m.
Moim zdaniem różnica szerokości jest odczuwalna dla pasażerów. Dzięki niej mogliśmy w tramwaju dla Olsztyna umieścić po dwa siedzenia z każdej strony, w układzie 2+2 i jeszcze pozostaje między nimi szerokie na 70 centymetrów przejście. Ta ostatnia wartość jest dość istotna, bo w wytycznych EKG/ONZ określa się, że szerokość wózka inwalidzkiego może wynosić do 70 centymetrów. W innych polskich tramwajach mamy na przykład pojedyncze siedzenia umieszczone skośnie, a odległość pomiędzy nimi wynosi 66 centymetrów, przy czym szerokość przejścia jest jeszcze mniejsza, bo ograniczają ją nogi siedzących pasażerów. W Olsztynie udało się natomiast zmieścić podwójne siedzenia i dodatkowo zaplanować szerokie przejście.
Olsztyn najpierw ogłosił przetarg na tabor, a potem dopiero rozmieszczenie przystanków i peronów miało być dostosowane do szerokości pojazdów. My odbieraliśmy to tak, że zamawiający chciał kupić tramwaj jak najbardziej pojemny, jak najbardziej przyjazny pasażerom i do niego dobudować infrastrukturę.
Wnętrze Solarisa Tramino Olsztyn S111O © OlsztyńskieTramwaje.pl
Jednym z kluczowych elementów w przetargu okazał się poziom hałasu. Nie będziemy przypominać historii z tym związanych (można je przeczytać w naszych starszych wpisach), ale chcemy zapytać, jak udało się zejść na poziom 74 dB – najniższy wśród polskich konstrukcji? Jakie rozwiązania konstrukcyjne zastosowano, by to osiągnąć?
Co ważne, nie mówimy o tramwaju stojącym, ale o tramwaju w ruchu, poruszającym się z prędkością 50 km/h. Oczywiście wiele zależy choćby od torowiska – tak zwane zielone torowisko, wysiane trawą, będzie hałas tłumiło, z kolei torowisko betonowe będzie go podnosiło. Rozporządzenie określa oczywiście warunki pomiaru – choćby to, że pomiar powinien odbywać się na torowisku wysypanym tłuczniem – bo chodzi o to, by uzyskać porównywalne wyniki. Oczywiście podstawowym celem jest to, by jak najniższy był hałas odczuwalny dla człowieka.
W Polsce rozporządzenie dopuszcza poziom 80 dB, stare tramwaje oczywiście ten poziom przekraczają. My mówimy w przypadku Tramino Olsztyn o różnicy sześciu decybeli od dopuszczalnych 80 dB, czyli de facto należałoby powiedzieć o około dwu-trzykrotnym obniżeniu poziomu hałasu. Zamawiający nie określił minimalnego poziomu, nie określił, jak nisko można zejść z hałasem. My przygotowując naszą ofertę sprawdziliśmy badania znane w europejskiej literaturze tematu, przeanalizowaliśmy też wyniki takich badań dla kilkunastu typów tramwajów, czyli po prostu zrobiliśmy to, co nazywa się benchmarkingiem. Poziom 74 dB jest poziomem bardzo niskim, ale realnym, co zresztą znalazło potwierdzenie. Mam nadzieję, że pasażerowie to odczuwają.
Są dwa obszary, w których można redukować hałas. Podstawowym jego źródłem jest styk koła z szyną, czyli toczenie się metalu po metalu. Oczywiście zależy to nie tylko od konstrukcji tramwaju, ale i od stanu torowiska – jeśli będzie on zły, to naturalnie hałas będzie większy. My zastosowaliśmy specjalną konstrukcję koła, które samo w sobie ma elementy tłumiące hałas. Producenci oferują różne rozwiązania, jednym z nich jest wyposażanie kół w elementy z tworzywa sztucznego, które tłumią drgania i hałas. Takie rozwiązania są oczywiście odpowiednio droższe. Drugim elementem redukującym hałas są wytłumienia znajdujące się od spodu tramwaju, a także na osłonach wózków od ich wewnętrznej strony. Korzystając z wiedzy inżynierskiej testowaliśmy materiały, wypróbowywaliśmy ich grubość, by osiągnąć pożądany efekt i nie pozwolić hałasowi wydobywać się na zewnątrz tramwaju. To powoduje, że pokrywy wózków olsztyńskiego Tramino są nieco cięższe i trudniej je przez to mocować, bo mają kilkucentymetrową warstwę tworzywa tłumiącego hałas, ale też efektem jest za to cichszy tramwaj. Przypomina to – w pewnym uproszczeniu – rozwiązanie znane z samochodów osobowych, gdzie dla wytłumienia stosuje się maty pod maską silnika.
Drugim źródłem hałasu w tramwaju są skrzynie aparaturowe umieszczone na jego dachu. To hałas nieco innego rodzaju, o innej częstotliwości, objawiający się przy złym wytłumieniu piskami z okolic dachu. Tu zleciliśmy naszym podwykonawcom przyjęcie takich rozwiązań, które generowanie takiego hałasu w największym możliwym stopniu zminimalizują. Można to osiągnąć przy użyciu lepszej jakości podzespołów elektronicznych oraz dzięki rozwiązaniom mechanicznym – na przykład odpowiednie osłony aparatury spowodują, że hałas będzie się rozchodził w górę, a nie w bok.
Poziom hałasu Tramino Olsztyn potwierdziliśmy nie tylko my w swoich wewnętrznych badaniach, ale także instytucja homologująca, więc nie budzi on wątpliwości. Zresztą chyba można się o tym osobiście przekonać na ulicy.
Osłona wózka Solarisa Tramino Olsztyn S111O © OlsztyńskieTramwaje.pl
Tramino dla Olsztyna ma konstrukcję ze stali o podwyższonej odporności na korozję i poszycie z laminatów. Takie rozwiązanie zamiast poszycia stalowego, spawanego to nowatorska koncepcja…
To rozwiązanie znane jest już od kilku lat i coraz częściej stosowane przez innych producentów. W Polsce zaczęliśmy stosować tę technologię jako pierwsi. Tramino jeżdżące po Poznaniu, czyli nasze pierwsze tramwaje, mają właśnie poszycie z laminatów. W przypadku tramwaju dla Olsztyna panele z laminatów klejone są bezpośrednio do konstrukcji tramwaju – oczywiście jest tam jeszcze izolacja akustyczna i cieplna. Taka technologia ma też inną zaletę – wpływa korzystnie na estetykę, wygląd tramwaju. Przy tradycyjnym stalowym poszyciu konieczne jest spawanie elementów. Można to robić punktowo lub liniowo, co polega na rozgrzewaniu właśnie punktowo lub liniowo blachy, żeby dokonać zgrzewania albo spawania. Stygnięcie blachy powoduje jednak deformacje, co można zaobserwować w postaci pofałdowań na poszyciu starych tramwajów czy pociągów. Zastosowanie klejonych paneli ten problem eliminuje.
Nie ukrywam, że zdecydowaliśmy się na zastosowanie laminatów – jako pierwsi wśród producentów taboru szynowego w Polsce – także dlatego, że była to technologia nam znana dzięki stosowaniu jej w przypadku części naszych autobusów.
Ma to jeszcze jedną zaletę. W przypadku napraw powypadkowych trwają one znacznie krócej. Nie trzeba tygodnia czy dwóch na cięcie i spawanie uszkodzonej części, a dwóch dni na wycięcie i wklejenie nowego panelu czy paneli (mają różne rozmiary, ale podstawowy to pół metra na metr). Nie pozostawia to też śladów jak jest w przypadku poszycia stalowego, którego łatanie zawsze będzie widoczne.
Jest chyba jeszcze jeden pozytywny efekt tej technologii – mniejszy ciężar?
Tak, choć kiedy robi się optymalizację konstrukcji, to także w przypadku poszycia stalowego można zmniejszać ciężar, na przykład zmniejszając grubość stali, optymalizując arkusze. Ale oczywiście poszycie z laminatów na wagę wpływa pozytywnie.
Jeśli jesteśmy przy wadze, to my wszystkie nasze konstrukcje tramwajów wykonujemy z profili otwartych. Zazwyczaj robi się to z profili zamkniętych, które są znacznie cięższe, bardziej skomplikowane jest też ich spawanie, a ochrona przed korozją gorsza, bo do wnętrza takiej konstrukcji nie ma dostępu. My, od kiedy tworzymy tramwaje, czyli od ponad sześciu lat, konsekwentnie stawiamy na profile otwarte. Bazując na obliczeniach teoretycznych tam, gdzie możemy, wycinamy otwory w profilach giętych. Taki szkielet stalowy jest dzięki temu lżejszy niż tradycyjna konstrukcja, a dzięki odpowiedniemu modelowaniu w 3D i obliczeniom MES zachowuje odpowiednią sztywność.
Wykonane z profili otwartych pudło jednego z pierwszych Tramino Olsztyn w fabryce Solarisa w Środzie Wielkopolskiej © OlsztyńskieTramwaje.pl
W wymaganiach przetargu pozostawiono producentowi dowolność w kwestii rodzaju i liczby wózków. W Tramino Olsztyn znalazły się dwa wózki napędowe w skrajnych członach i wózek toczny w członie środkowym. Skąd akurat taki układ?
Liczba wózków napędowych wynika z bilansu mocy. Znając masę tramwaju, liczbę pasażerów, jaka ma się do niego zmieścić i to, jakie nachylenia trasy ma pokonywać, jakie przyśpieszenia i prędkość osiągnąć, bierze się pod uwagę opory ruchu i wylicza się bilans mocy, który daje odpowiedź na pytanie o potrzebną liczbę i moc silników. W przypadku Olsztyna mamy pod tym względem tramwaj nieco wzmocniony. W przypadku naszego podobnego, także 30-metrowego tramwaju kursującego po Poznaniu mamy cztery silniki po 105 kW, czyli łączną moc 420 kW. Z naszych wyliczeń wynikło, że Olsztyn będzie potrzebował nieco mocniejszego tramwaju. Miasto jest pagórkowate, tramwaj pokonuje liczne wzniesienia, stąd w olsztyńskim Tramino cztery silniki po 120 kW, czyli w sumie 480 kW. To daje całkiem dobrą dynamikę, czego można doświadczyć – gdy jeździłem tym tramwajem po mieście, odniosłem wrażenie wrażenie, że pokonywanie wzniesień nie sprawia nawet pełnemu ludzi Tramino żadnego problemu. Nie ma więc potrzeby, żeby trzeci wózek był także napędowy.
Drugim ograniczeniem jest przyczepność. Gdybyśmy dali jeszcze większą moc, to dochodzimy do teoretycznej granicy zerwania przyczepności między kołem a szyną. Czasami, by temu zapobiec, daje się wszystkie wózki napędowe. W przypadku Olsztyna jednak wspomniane cztery silniki wystarczają. Oczywiście można by powiedzieć: mamy łączną moc 480 kW, rozłóżmy ją na większą liczbę słabszych silników. To jednak bardziej komplikuje sytuację: mamy choćby większą liczbę przekładni. Obecny układ jest więc optymalny. W innych miastach w przypadku podobnych, 30-metrowych i mniej więcej 200-osobowych tramwajów dwa wózki napędowe zazwyczaj są optymalnym rozwiązaniem. Nawet jeśli stosuje się np. cztery wózki, to i tak najczęściej dwa z nich są napędowe, a dwa toczne.
Wózki w olsztyńskim Tramino są sztywne czy skrętne?
To konstrukcja pośrednia – są to wózki dynamiczne skrętne. Konfiguracja typu GTx, czyli wózek pod każdym członem, powoduje to, że nie ma potrzeby, by na łuku wózek obracał się względem nadwozia. Jego obrót wynosi więc do 5 stopni (w każdą stronę, więc w sumie 10 stopni). Dla porównania: w Tramino Poznań są to około 2 stopnie. Konieczność i stopień skrętności wózków wynika z kinematyki. W dużym uproszczeniu: zależy to od długości członu, który znajduje się nad wózkiem. Decyduje odległość osi wózka od najbliższego przegubu – im jest większa, tym kąt obrotu między wózkiem a nadwoziem musi być większy.
Nie ma też w literaturze czy normach jasnej definicji wózka skrętnego. Niektórzy uważają, że wózek skrętny to taki, który pozwala na całkowity obrót tego wózka. To oznacza, że nad wózkiem znajduje się łożysko lub czop skrętu, które pozwala teoretycznie, by obrócił się on dookoła. My na taką konstrukcję się nie zdecydowaliśmy. Nasz wózek obraca się – między innymi dzięki elementom gumowym – względem nadwozia o wspomniane około 5 stopni w każdą ze stron.
Trzeba przy tym pamiętać, że im większy kąt obrotu wózka, tym bardziej zawęża się nam przejście wewnątrz tramwaju – należy to brać pod uwagę. Przykładowo tramwaje jeżdżące w Częstochowie czy Krakowie, które mają klasyczne wózki skrętne, mają między nimi szerokość przejścia nawet mniejszą niż 55 centymetrów. W Olsztynie jest to 70 centymetrów między nadkolami.
Wnętrze Solarisa Tramino Olsztyn S111O #3001 Fot. Paweł Bukowski
W Olsztynie planujemy właśnie rozbudowę sieci i jeden z jej odcinków pobiegnie najprawdopodobniej w pobliżu osiedla Nagórki trasą, której nachylenie jest jeszcze wyższe niż tramwaje pokonują dziś na Żołnierskiej, Obiegowej czy Płoskiego. Czy jest technicznie możliwe skonstruowanie tramwaju, który takie przewyższenia bezpiecznie pokona?
Pokonywanie większych wzniesień przez tramwaj jest możliwe. Ma to generalnie wpływ na dwa układy pojazdu. Po pierwsze: układ napędowy, czyli odpowiednia moc silników i przekładni. W przypadku Tramino dla Olsztyna mamy jeszcze zapas mocy, ale oczywiście należałoby dokonać odpowiednich przeliczeń i wybrać właściwe rozwiązanie. W razie potrzeby można zwiększyć moc silników albo zamienić trzeci wózek z tocznego w napędowy.
Natomiast jest jeszcze druga kwestia i drugi układ: tramwaj musi na pochyleniu zahamować, zwłaszcza zjeżdżając w dół. Tramwaj hamuje elektrodynamicznie, czyli silniki przy hamowaniu stają się prądnicami i prąd jest oddawany albo do sieci, albo na rezystory hamowania. Jednak obliczenia prowadzi się tak, jakby hamulce elektrodynamiczne nie działały i za całą siłę hamowania maksymalnie obciążonego tramwaju odpowiadałyby tylko hamulce mechaniczne. To wynika ze względów bezpieczeństwa – tramwaj po prostu musi się zatrzymać (pod uwagę bierze się też hamulce szynowe). Jeżeli są większe spadki, to muszą być też silniejsze hamulce i siła hamowania: albo większa liczba, albo większe rozmiary tarcz hamulcowych. W niektórych miastach tramwaje jeżdżą na liniach o pochyleniu większym niż 6%.
Z naszego punktu widzenia i obecnego poziomu techniki da się taki tramwaj zbudować. Natomiast na pewno będzie on droższy, powstaje też kwestia eksploatacji. Stworzenie wzmocnionych tramwajów na niektóre trasy stwarza problem braku zamienności taboru – nie każdy tramwaj mógłby kursować każdym odcinkiem sieci. To problem dla operatora, bo przecież pojazdy będą przechodziły przeglądy, są zdarzenia losowe jak kolizje i wtedy może być trudniej zastąpić jeden wóz innym. Dlatego naszym zdaniem warto byłoby zadbać, by maksymalne nachylenia były podobne jak w istniejącej już sieci. Choć oczywiście, jeśli okaże się inaczej, to taki tabor można zbudować.
Na czym polegają zastosowane w olsztyńskim Tramino systemy aktywnego zawieszenia i hydraulicznej stabilizacji toru jazdy?
System aktywnego zawieszenia, czyli hydraulicznej regulacji poziomu podłogi, był jednym z wymogów przetargowych, a dokładnie: jego zastosowanie dawało dodatkowe punkty. Jak wspomniałem wcześniej, zawieszenie Tramino ma elementy metalowo-gumowe. Oprócz nich znajdują się w nim siłowniki hydrauliczne, które dzięki elektronicznemu sterownikowi odpowiednio albo podnoszą, albo opuszczają podłogę. Podczas postoju na przystanku następuje próbkowanie i czujniki przekazują do sterownika informację, czy nastąpiło ugięcie nadwozia i podłogi względem wózka, bo wsiadło więcej ludzi (lub wręcz przeciwnie). Sterownik po przeanalizowaniu tych danych w razie potrzeby zwiększa lub zmniejsza ciśnienie w siłownikach i stabilizuje poziom podłogi. System blokuje ustawienie, by nie zmieniało się ono w czasie jazdy, bo rozwiązanie to ma funkcjonować na przystankach.
Jeśli chodzi zaś o system hydraulicznej stabilizacji toru jazdy, to ze względu na większą szerokość tramwaju, czyli 2,5 metra, by właściwie zachowywał się on na łukach, pomiędzy członami a wózkami znajdują się siłowniki hydrauliczne (inne niż poprzednie). Oddziałują one stabilizując wychylenia, o których mówiłem wcześniej, czyli wózka wobec nadwozia, korygują też obroty poszczególnych modułów pojazdu między sobą tak, by były jak najmniejsze.
Drzwi Solarisa Tramino Olsztyn S111O © OlsztyńskieTramwaje.pl
Olsztyńskie Tramino ma baterie, które – według kryteriów przetargowych – miały pozwolić mu przejechać bez prądu 200 metrów. Jak w rzeczywistości radzi sobie S111O bez napięcia w sieci?
Z naszych doświadczeń wynika, że Tramino Olsztyn przejedzie na bateriach nie 200, a zdecydowanie więcej – nawet do 1000 metrów. Takie wymogi przetargowe są dość nowe, ale coraz popularniejsze. To rozwiązanie przydaje się w przypadku, gdy zabraknie prądu w sieci w momencie, gdy tramwaj znajduje się na skrzyżowaniu. Baterie pozwalają je opuścić i nie tamować ruchu.
I na koniec: jakim projektem dla Solarisa było Tramino Olsztyn?
Dla nas bardzo istotna jest opinia pasażerów. Bardzo się cieszymy, że odbierają oni nasz tramwaj jako przyjazny, że doceniają ergonomię wnętrza, jego zaprojektowanie i wykonanie. Cieszą nas naturalnie opinie, że tramwaj jest ładny, choć ważniejsze są chyba pozytywne uwagi o jego funkcjonalności, choćby na temat tego, że jest cichy.
Natomiast dla nas był to projekt i inspirujący, i ciekawy, i na pewno też trudny. Wymagania zamawiającego odbiegały od tego, czego oczekiwali wcześniej inni przewoźnicy, więc musieliśmy włożyć wysiłek i twórczy, i inżynierski, żeby odpowiednio Tramino dla Olsztyna zaprojektować. Konieczne były zmiany w porównaniu do naszych poprzednich projektów, by osiągnąć wymagany efekt i przede wszystkim zadowolenie pasażerów.
Dziękuję za rozmowę.
OlsztyńskieTramwaje.pl
OlsztyńskieTramwaje.pl 