Elveţienii au inaugurat cea mai rapidă cale ferată cu pinion şi cremalieră din lume, comandând 37 de trenuri cu o nouă tehnologie

Pentru elveţieni, calea ferată e unul din simbolurile naţionale, tocmai de asta sistemul de căi ferate şi de trenuri se bucură întotdeauna de inovaţii şi susţinere din partea publicului şi statului. Şi e la fel de adevărat că de-a lungul timpului multe minţi geniale au contribuit la elaborarea unui sistem gândit profund, care funcţionează exemplar. Spre exemplu, încă la începutul anilor 1900 elveţienii au decis că-şi doresc electrificarea completă a trenurilor lor, fără cărbuni, abur, sau diesel, iar în 1908 au inaugurat prima cale ferată electrificată, Bernina, după care au urmat rapid electrificările celorlalte. Iar de 100 de ani încoace, toate trenurile din Elveţia sunt alimentate doar de electricitate produsă de hidrocentralele care-i aparţin operatorului feroviar naţional SBB. Acesta a avut grijă să-şi construiască numărul necesar de hidrocentrale, să-şi mărească capacitatea şi să le asigure mentenanţa, astfel încât electricitatea pentru trenuri să fie ieftină, produsă local şi să nu genereze poluare. Iar acum elveţienii au inaugurat şi cea mai rapidă cale ferată cu pinion şi cremalieră din lume, comandând şi 37 de trenuri ce înglobează noua tehnologie care a făcut posibilă mărirea vitezei.

În regiunile cu relief de câmpie noţiunea de cale ferată cu pinion şi cremalieră poate suna absolut necunoscut. Dar elveţienii, cu relieful lor muntos, folosesc această tehnologie de mai bine de 150 de ani. Din 1871, dacă e să fim mai exacţi, când a fost inaugurată prima asemenea cale ferată. Ce înseamnă ea?

Ei bine, căile ferate normale au două şine de fier, pe care circulă roţi tot de fier ale garniturilor de tren, tracţiunea fiind asigurată de forţa apăsării pe şină şi de rezistenţa la fricţiune. Atunci când relieful e unul muntos, calea ferată trebuie construită cu diverse grade de declivitate. Şinele obişnuite de cale ferată permit maxim 10% de gradient pentru a garanta aderenţa la urcare şi mai ales la coborâre. Teoretic, la urcare se poate asigura cea mai multă aderenţă cu două locomotive, pe un gradient ceva mai mare, dar la coborâre frânele trenului nu vor putea susţine forţa de gravitaţia şi vor începe a aluneca, riscând să ducă la pierderea controlului întregului tren. Iar 10% de gradient înseamnă doar 5,71 grade de declivitate.

De această limită se ţine cont întotdeauna la construcţia de căi ferate în munţi, iar pentru a o putea asigura, constructorii forează tunele şi construiesc poduri imense. Asta fac şi elveţienii, acolo unde se poate. Dar în unele regiuni munţii sunt atât de abrupţi, încât respectarea acestei limite e imposibilă. Aşa că elveţienii au căi ferate mult mai abrupte de atât, mai ales pe segmentele ce duc spre localităţile situate la cea mare altitudine.

Calea ferată Pilatus din Elveţia are cea mai mare declivitate, cu o medie de 35%, sau 19,53 grade, iar în partea cea mai abruptă ea atinge 48%, sau 25,6 grade! Cum pot urca şi coborî, deci, trenurile elveţiene pe asemenea căi ferate abrupte?

Ei bine, ele folosesc mecanismele de pinion şi cremalieră. De obicei, pe lângă cele două şine obişnuite, apare a treia şină pe centru, cu dinţi pe ea, care ia rolul de cremalieră. Iar locomotivele sau automotorul care o traversează are o roată dinţată de tracţiune, care ia rolul de pinion. Astfel, această roată dinţată are o aderenţă maximă la traversarea căii ferate pe declivităţi enorme.

Există căi ferate mai izolate care folosesc acest principiu, unde acele roţi dinţate de tracţiune sunt active în permanenţă. Dar există şi rute care au doar anumite porţiuni cu cremalieră pe centru, iar atunci trenurile operează cu roţi dinţate retractabile, care sunt ridicate pe porţiuni normale de cale ferată şi coborâte doar în zonele cu cremalieră, iar acolo circulă deja mult mai încet.

Pe asemenea porţiuni se circulă de obicei foarte încet, de circa 15-25 km/h la urcare, şi de 8-12 sau 15 km/h la coborâre. Cea mai rapidă porţiune cu cremalieră de până acum avea limita de 21 km/h la coborâre.

Acum, însă, producătorul elveţian de trenuri Stadler a creat o nouă versiune de tren Orion, care încorporează roţi retractabile cu rol de pinion pe fiecare punte motoare. Aceste roţi sunt conectate şi la un sistem de frânare regenerativă şi hidraulică numit „v+”, care foloseşte electromotoare mult mai puternice, capabile să asigure o rezistenţă enormă la coborâre, recuperând energia şi trimiţând-o în reţeaua electrică a căilor ferate prin pantograf.

Foto: Noul tren Stadler

Practic, vorbim de electromotoare mult mai capabile în rol de generator, care pot asigura o forţă mult mai mare de frânare, care fac posibilă coborârea la o viteză mai mare pe căile ferate cu cremalieră. În acelaşi timp, vorbim şi de un sistem mult mai avansat şi mai puternic pe partea hidraulică, dar şi pe partea e gestionare a interacţiunii dintre cele două tipuri de frânare, astfel încât intervenţiile să fie precise şi sigure şi la viteze mai mare atunci când se coboară abrupt. Dar, teoretic, gradul de intervenţie a frânelor hidraulice e mult mai mic, în timp ce marea forţă o preiau electromotoarele cu forţa lor de generare.

Noile trenuri Stadler sunt concepute ca automotoare cu 3 compartimente şi oferă 24 locuri la clasa 1, 90 locuri la clasa 2 şi 32 locuri obişnuite. De asemenea 209 pasageri pot sta în picioare. Puterea continuă la roată e de 1.160 kW pentru rulare obişnuită şi de 1.600 kW la tracţiune prin roţile dinţate. Puterea maximă e de 1.600 kW la rulare cu roţile obişnuite şi de 2.400 kW la rulare cu roţile dinţate, deci 3.263 CP pentru un automotor de doar 3 compartimente. Puterea de regenerare e comparabilă.

Forţa de tracţiune pe ax e de 800 kN, iar viteza maximă a acestor trenuri e de 120 km/h pe şine normale şi de 35 km/h pe şine cu cremalieră.

Acum aceste trenuri noi au început a opera pe calea ferată Matterhorn Gotthard. Primul tren a fost inaugurat pe ruta Andermatt — Goschenen, una din rutele cu cea mai mare declivitate din Elveţia şi din Europa, care are un gradient maxim de 18,1%. Noile trenuri, însă, vor putea coborî cu o viteză de 30 km/h în siguranţă chiar şi pe cea mai abruptă porţiune, faţă de doar 21 km/h posibile anterior. Iar astfel, această cale ferată, a devenit cea mai rapidă din lume dintre cele cu pinion şi cremalieră.

Timpul de călătorie pe această rută s-a redus cu 4 minute, de la 15 la 11 minute. Iar graţie noii tehnologii trenul poate fi şi mai punctual. Anterior, pentru a un tren să pornească la fiecare 30 minute din staţie, erau nevoie de două garnituri pe această rută. Însă acum, dacă parcurgerea durează doar 11 minute, doar un singur tren poate asigura operarea rutei cu punctualitate şi cu eficienţă.

Iar celelalte trenuri comandate de elveţieni vor ajunge să circule pe alte trasee similare cu cremalieră din reţeaua de căi ferate Matterhorn Gotthard. Şi vor oferi viteze mai mari, mai multă forţă de regenerare în sistem şi o punctualitate şi mai exemplară, chiar şi pentru aceste localităţi sau staţiuni turistice îndepărtate, situate la mare altitudine în Alpi.

Poate părea un progres mic pentru unii, dar pentru elveţieni aceste progrese sunt esenţiale, întrucât 9 km/h câştigaţi în viteză, 4 minute câştigate per segment şi câţiva zeci de kWh regeneraţi în plus la fiecare segment fac o mare diferenţă când sunt adunate la nivel naţional şi raportate la perioadele lungi în care aceste trenuri sunt exploatare. Şi apoi, calea ferată este astfel menţinută vie şi perforantă până în cele mai îndepărtate puncte din vârfurile Alpilor.