Elektryczny zespół trakcyjny

Próby wykorzystania energii elektrycznej do napędu pojazdów trwały od czasu odkrycia elektryczności. W 1828 roku Węgier Ányos Jedlik zamontował skonstruowany przez siebie silnik elektryczny w modelu pojazdu i wprawił go w ruch – pojazd ten uważa się za pierwszy pojazd elektryczny^[2].

W 1842 roku skonstruowano prawdopodobnie pierwszą lokomotywę elektryczną nazwaną Galvani na cześć włoskiego naukowca Luigiego Galvaniego. Pojazd osiągał prędkość 5 km/h i koszty jego eksploatacji były ponad czterdziestokrotnie wyższe niż lokomotyw parowych. W połączeniu z małym zasięgiem i kłopotliwym ładowaniem ogniw przesądziło to o porażce projektu^[2].

W 1879 roku podczas Berlińskiej Wystawy Przemysłowej Werner von Siemens zaprezentował pierwszą użyteczną lokomotywę elektryczną. Była to dwuosiowa lokomotywa o mocy 2,2 kW poruszająca się po owalnym torze o promieniu 300 m i zasilania napięciem 150 V DC z trzeciej szyny^[2].

W 1881 roku uruchomiono pierwszą zelektryfikowaną linię tramwajową na świecie w Berlinie w dzielnicy Lichterfelde. Pojazd o mocy 7 kW był zasilany napięciem 180 V DC z toków szynowych (jedna szyna była dodatnim biegunem zasilania, a druga ujemnym). Takie rozwiązanie utrudniało wykonanie rozjazdu oraz było niebezpieczne dla pieszych^[3].

10 kwietnia 1884 we Frankfurcie nad Menem otwarto pierwszą linię zasilaną z górnej sieci zasilającej, a 29 kwietnia w Berlinie zaprezentowano prototyp pierwszego trolejbusu^[3].

Pod koniec XIX wieku na liniach podmiejskich i w metrze stosowano składy złożone z lokomotywy i wagonów, osiągające słabe wartości przyspieszenia rozruchu i opóźnienia hamowania, szczególnie istotne na takich liniach. W związku z tym na potrzeby kolei aglomeracyjnej opracowano nowy rodzaj pojazdu elektrycznego – elektryczny zespół trakcyjny^[4].

13 czerwca 1900 na linii Wannseebahn obecnie wchodzącej w skład S-Bahn w Berlinie rozpoczęto eksploatację pierwszego elektrycznego zespołu trakcyjnego. Pojazd ten był zasilany z trzeciej szyny napięciem 750 V DC, moc jednostki napędowej wynosiła 300 kW, a prędkość maksymalna 55 km/h. Pojazdy te ze względu na zasilanie z trzeciej szyny użytkowane były w dużych ośrodkach miejskich^[4].

W 1914 roku oddano do eksploatacji pierwszy EZT zasilany z sieci napowietrznej stosowanej poza dużymi ośrodkami miejskimi. Pojazd ten oznaczony jako ET87 był zasilany prądem przemiennym o napięciu 15 kV i częstotliwości 16 2/3 Hz, osiągał moc 376 kW i prędkość maksymalną 70 km/h^[4].

W 1939 roku pasażerski pociąg elektryczny ETR 200 osiągnął rekord prędkości 203 km/h na trasie z Pontenure do Piacenza we Włoszech (dnia 20 lipca)^[5]. Przedwojenny EZT był używany do 1998 roku na trasie Rzym - Neapol^[6].

Pierwszym produkowanym w Polsce EZT był E-91 (oznaczenie powojenne: E51; a później EW51), którego wszystkie 76 sztuk zostało wyprodukowanych w latach 1936–1939 w zakładach H. Cegielskiego w Poznaniu, L. Zieleniewskiego w Sanoku oraz Lilpop, Rau i Loewenstein w Warszawie. Pojazdy te zostały przeznaczone do obsługi ruchu podmiejskiego aglomeracji warszawskiej^[7].

Po II wojnie światowej Polska w ramach reparacji wojennych otrzymała z Niemiec EW90, EW91 i EW92, które po przeróbce w ówczesnych Zakładach Naprawczych Taboru Kolejowego w Gdańsku były eksploatowane przez SKM Trójmiasto. W latach 50. ze szwedzkich zakładów ASEA importowano EZT serii EW54, a z zakładów Waggonbau Görlitz z NRD serie EW52 (seria EW51 po głębokiej przebudowie), EN56 i ED70^[8].

W 1954 Pafawag, będący głównym producentem taboru kolejowego w Polsce, wyprodukował swój pierwszy EZT – EW53^[9], 4 lata później rozpoczął produkcję EW55^[10], a w 1961 EN57^[11] – najdłużej produkowanego pojazdu szynowego w Polsce^[8]. Przez 32 lata wyprodukowano ponad 1400 sztuk tego modelu^[11]. W 1968 roku rozpoczęto produkcję EN94 dla Warszawskiej Kolei Dojazdowej, przystosowanych do niestandardowego napięcia 600 V^[12]. W 1974 roku rozpoczęto produkcję aglomeracyjnych EW58^[13], a dwa lata później EN71^[14], czyli 4-członowej wersji EN57. W 1990 roku powstała wersja rozwojowa EW58 – EW60^[15], a trzy lata później rozpoczęto budowę pierwszego dalekobieżnego EZT – ED72^[16].

W 1997 roku Pafawag został kupiony przez Adtranz i już jako Adtranz-Pafawag, wyprodukował swój ostatni EZT – ED73-001. W 2001 roku Adtranz został przejęty przez Bombardiera, który nie zdecydował się produkować EZT we wrocławskim zakładzie^[17].

Od 1997 roku, przez kilka lat w Polsce nie produkowano żadnych EZT^[8]. W tym czasie PKP, a później samorządy kupowały głównie lekki tabor spalinowy (bez lokomotyw), gdyż w obsłudze linii niezelektryfikowanych dominowały paliwożerne lokomotywy^[18]. Pozwoliło to polskim producentom oraz przewoźnikom na zebranie doświadczenia w produkcji i eksploatacji lekkiego taboru^[19]. Dodatkowo modernizowano posiadane przez polskich przewoźników zespoły trakcyjne serii EN57^[20].

Elektryczne zespoły trakcyjne nowych producentów zaczęły pojawiać się na polskich torach w 2004^[8]. Od tego czasu przetargi na dostawę EZT wygrywały trzy firmy: Pesa Bydgoszcz (dawne ZNTK Bydgoszcz), Newag (dawne ZNTK Nowy Sącz) oraz Stadler Polska^[21]. W polskich przetargach brali udział również: ZNTK „Mińsk Mazowiecki”^[22], niemiecki Siemens^[23], kanadyjski Bombardier^[22] oraz hiszpański CAF^[24], jednakże bez powodzenia.

Pierwszy przetarg na EZT dużych prędkości z 1997 roku dla PKP, wygrał Fiat Ferroviaria (późniejszy Alstom) proponując Pendolino^[25], jednakże w 1999 roku po kontroli NIK-u przetarg został unieważniony^[26]. Kolejny przetarg na EZT dużych prędkości już dla PKP Intercity (w 2011 roku) wygrał Alstom, również proponując Pendolino^[27].

Osobny artykuł: Pojazdy Szynowe Pesa Bydgoszcz.

Pesa (do 2001 roku ZNTK Bydgoszcz), po głębokiej restrukturyzacji w 1998 roku, początkowo (od 2001 roku) zajęła się produkcją wagonów spalinowych. Budowy pierwszych EZT podjęto się w 2004 roku. Był to jeden skład 13WE (EN95) dla Warszawskiej Kolei Dojazdowej, przystosowany do niestandardowego dla kolei napięcia 600 V. Pomimo pierwotnych planów zakupu 10 sztuk^[28], nie było kolejnego zamówienia na ten typ pojazdów.

W 2005 roku w Pesie powstał projekt wyprodukowania pierwszych EZT przystosowanych do napięcia 3000 V, w wersjach 3- i 4-członowej^[29]. Pierwszy pojazd nazwano Acatus. Powstał on z myślą o zamówieniu złożonym przez Łódzki Zakład Przewozów Regionalnych^[30]. Mimo że zamówienie przewidywało konstrukcję 3-członową, to Acatus był najpierw testowany z dodatkowym członem doczepnym, dzięki czemu znacząco udało się ograniczyć liczbę potrzebnych testów przy produkcji, zamówionych nieco później, 4-członowych Bydgostii na potrzeby pociągów pospiesznych Przewozów Regionalnych^[31]. W obu przypadkach produkcja zakończyła się po jednym zamówieniu (w przypadku Bydgostii zamówienie zostało rozszerzone o 3 dodatkowe egzemplarze)^[32][33].

Jedną z przyczyn niepowodzenia Acatusa i Bydgostii była wysoka podłoga (1000 mm nad główką szyny^[34]), utrudniająca szybką wymianę pasażerów oraz coraz popularniejsze przewozy rowerów, wózków dziecięcych czy inwalidzkich^[20]. W Polsce (poza aglomeracją warszawską i trójmiejską) właściwie nie występują wysokie perony oraz nie było planów ich budowy, więc wprowadzanie niskopodłogowych EZT stało się istotne dla zamawiających nowy tabor^[35][36][37]. Pesa Bydgoszcz wyszła temu naprzeciw projektując Elfa, Acatusa II oraz Acatusa Plus, które są dostosowane do bezstopniowej obsługi peronów o wysokości 550/760 mm nad PGS^[38][39][40]. Do końca 2015 roku Pesa otrzymała zamówienia na: 77 Elfów, 5 Acatusów II i 13 Acatusów Plus. Zamówione zostały wersje 2-, 3-, 4- i 6-członowe^[33][41][42]

Równolegle w 2011 na potrzeby Warszawskiej Kolei Dojazdowej Pesa opracowała EZT przystosowany do napięcia 600 V z możliwością późniejszej modyfikacji na 3000 V – 33WE^[43].

23 maja 2013 Pesa dostarczyła 100. kolejowy pojazd pasażerski zasilany elektrycznie, był nim Elf EN76-033^[44].

Na przełomie 2015 i 2016 roku Pesa dostarczyła swoje pierwsze dalekobieżne EZT – 20 sztuk 8-członowych Dartów dla PKP Intercity^[45][46]

Osobny artykuł: Newag.

Newag (do 2005 roku ZNTK Nowy Sącz), bazując na doświadczeniach z modernizowania EZT serii EN57 i EN71, w 2005 roku podjął się budowy pierwszego EZT własnej produkcji – 14WE, do którego produkcji wykorzystano części ze skasowanych EN57^[47]. 8 sztuk zostało zakupionych przez nowo powstałą SKM Warszawa^[48], a 1 sztuka została wykorzystana jako Pociąg Papieski^[49].

Pierwszym całkowicie nowym składem powstałym w Newagu był 4-członowy 19WE, którego 4 sztuki zakupiła również SKM Warszawa^[50]. Podczas testów, skład został również próbnie wydłużony do 6 członów i w takiej konfiguracji otrzymał oznaczenie 20WE^[51].

Na początku 2011 Newag w konsorcjum z Siemensem otrzymał zamówienie na 35 pociągów Inspiro do obsługi metra w Warszawie. 25 z tych składów przeszło ostateczny montaż w Nowym Sączu^[52].

W 2011 roku rozpoczęła się produkcja trzeciego już EZT z Newagu – Impulsu. Był to 6-członowy skład, również przeznaczony dla SKM Warszawa^[53]. W 2012 roku rozpoczęła się produkcja 4-członowej wersji Impulsu – 31WE, 5 takich składów zamówiły Koleje Dolnośląskie^[54]. 19 lutego 2013 4-członowy Impuls pobił rekord prędkości elektrycznego zespołu trakcyjnego produkcji polskiej osiągając 211 km/h na Centralnej Magistrali Kolejowej^[55]. W maju 2013 zamówiono pierwszy egzemplarz 2-członowy^[56], a w lipcu 3-członowy^[57]. W listopadzie 2013 podpisano pierwszy kontrakt na 5-członowe Impulsy^[58]. Do maja 2016 zostało zamówione 102 Impulsy^{[33][58][59][60][61][62][63][64]}.

W sierpniu 2014 Newag otrzymał zamówienie na EZT dedykowane Warszawskiej Kolei Dojazdowej – 39WE, cechujące się przystosowaniem do pokonywania łuków o małych promieniach^[65].

Osobny artykuł: Stadler Polska.

Po trwających prawie 2 lata procedurach przetargowych^[66], Stadler Rail 30 czerwca 2006 podpisał umowę z samorządem województwa mazowieckiego^[67] oraz 27 lipca 2006 z samorządem województwa śląskiego^[68] na dostawę 14 sztuk 4-członowych FLIRT-ów, z których 10 było przeznaczonych dla Kolei Mazowieckich, a 4 dla Śląskiego Zakładu Przewozów Regionalnych. Na potrzeby zamówienia w 2006 utworzono spółkę Stadler Polska^[21], a 5 września 2007 nastąpiło otwarcie montowni w Siedlcach^[69].

W późniejszym okresie Stadler przez kilka lat nie wygrał w Polsce żadnego przetargu na EZT i całą produkcję z siedleckiego zakładu skierował na eksport, produkując m.in. 5-członowe FLIRT-y o podwyższonym standardzie dla czeskiego przewoźnika Leo Express^[70]. Kolejną umowę w Polsce Stadler podpisał 13 grudnia 2012 – była to umowa na dostawę 20 FLIRT-ów dla Łódzkiej Kolei Aglomeracyjnej^[71]. W styczniu 2013 Stadler podpisał kolejną umowę na FLIRT-y, które zostaną wyprodukowane w Siedlcach – umowę na dostawę 6 pojazdów dla Kolei Białoruskich^[72]. Następne polskie zamówienie na FLIRT-y złożyło PKP Intercity zamawiając 18 listopada 2013 dwadzieścia sztuk 8-członowych dalekobieżnych FLIRT-ów^[73]. 22 kwietnia 2015 Stadler Polska podpisał największą zagraniczną umowę na dostawę FLIRT-ów – Nederlandse Spoorwegen zamówiły 58 jednostek^[74].

Osobny artykuł: Alstom Konstal.

W 1997 roku francuski koncern Alstom przejął polskiego producenta tramwajów – Konstal z Chorzowa^[75]. W latach 2001–2005 w polskich zakładach Alstoma powstało 14 Metropolisów 98B dla metra w Warszawie^[76][77]. W późniejszych latach w chorzowskich zakładach powstawały również Metropolisy m.in. dla Amsterdamu, Budapesztu i Rijadu^[78][79].

Z tym tematem związana jest kategoria: Elektryczne zespoły trakcyjne.

W 2013 roku liczbę EZT na świecie szacowano na 32 000 zespołów o łącznej liczbie 130 000 członów. Najwięcej takich pojazdów znajdowało się w Japonii i państwach Europy Zachodniej, a producentem największej liczby z nich był Bombardier. Ich sprzedaż stanowiła około 85% sprzedawanych pojazdów pasażerskich i rosła w tempie około 7% rocznie^[80].

Osobny artykuł: Lista elektrycznych zespołów trakcyjnych i wagonów eksploatowanych w Polsce.

W Polsce EZT są eksploatowane przede wszystkim w przewozach pasażerskich aglomeracyjnych i regionalnych^[33], a rzadziej międzyregionalnych (Interregio^[81], TLK^[82] i EIP^[83]).

EZT stanowią całość taboru Kolei Małopolskich, Łódzkiej Kolei Aglomeracyjnej, SKM Trójmiasto, SKM Warszawa, Warszawskiej Kolei Dojazdoweji Kolei Śląskich oraz przeważają w taborze Kolei Mazowieckich, Kolei Wielkopolskich, Metra Warszawskiego i Przewozów Regionalnych. Użytkuje je również PKP Intercity, lecz stanowią mniejszość w ich taborze^{[84][85][33][86][87]}. W 2017 roku na stanie polskich przewoźników było łącznie 1279 EZT^[88].

Na świecie istnieje wiele, całkowicie odmiennych systemów znakowania taboru kolejowego^[89]. Pojazdy uczestniczące w ruchu międzynarodowym mają dodatkowo liczbowy identyfikator nadawany wspólnie przez UIC i OSŻD^[90].

Według oznaczeń stosowanych na PKP od 1 kwietnia 1970 EZT mają wspólną pulę oznaczeń z elektrycznymi wagonami silnikowym. Pula ta obejmuje oznaczenia od Ex51 do Ex99^[91]. Pierwszymi EZT bez tych oznaczeń są 14WE (produkowane były od 2005 roku)^[48].

Wedle tych oznaczeń pierwsza litera E oznacza tabor elektryczny, druga litera oznacza odpowiednio^[91]:

• N – do ruchu lokalnego lub podmiejskiego, na liniach z niskimi i wysokimi peronami
• W – do ruchu podmiejskiego, na liniach z wysokimi peronami (węzłowe)
• D – do ruchu dalekobieżnego.

Kolejne dwie cyfry oznaczają^[91]:

Oznaczenia te nie przewidywały dwuczłonowego pojazdu zasilanego napięciem 3 kV DC^[91]. W 2011 roku Pesa wyprodukowała pojazd o takiej charakterystyce – Elfa. Otrzymał on oznaczenia niezgodne z normą – EN96^[33].

Norma ta również nie przewidywała pojazdów dłuższych niż 4-członowe^[91]. W latach 2013–2014 Alstom wyprodukował 7-członowe EZT na zamówienie PKP Intercity, który otrzymały oznaczenie spoza zakresu przewidzianego w normie – ED250^[33]. W 2015 roku Pesa wyprodukowała 8-członowego EZT również dla PKP IC, który otrzymał oznaczenie ED161^[92].

Poza oznaczeniami PKP stosowane są również oznaczenia typu pojedynczego wagonu wchodzącego w skład zespołu oraz typu całego zespołu^[93].

Oznaczenie typu wagonu składa się z 3 cyfr, z których pierwsza informuje o przeznaczeniu wagonu^[93]:

• 1 – dalekobieżny
• 2 – lokalny
• 3 – podmiejski
• 4 – doczepny

Kolejne dwie cyfry określają kolejność opracowania projektu. Za cyframi znajduje się litera B oznaczająca wagon elektryczny zespołu trakcyjnego, a za nią nieobowiązkowy wyróżnik w postaci małej litery oznaczający odmianę konstrukcyjną typu podstawowego^[93].

Oznaczenie typu całego zespołu składa się z liczby określającej kolejność opracowania projektu, liter WE oznaczających wieloczłon elektryczny^[93].

Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Transportu z 31 maja 2006 w Polsce wdrażany jest międzynarodowy system znakowania taboru kolejowego według UIC. Wedle tego systemu oznaczenie polskich EZT rozpoczyna się od lub 93 51 (EZT o prędkości maksymalnej > 250 km/h) lub 94 51 (EZT o prędkości maksymalnej ≤ 250 km/h), a kolejne cyfry informują o przeznaczeniu, rodzaju zasilania, mocy i numerze inwentarzowym^[94].

• Spalinowy zespół trakcyjny
• Wagon elektryczny