1. UVOD

Razvijene zemlje su danas suočene s velikim poteškoćama u prometu. Pojavljuju se

kilometarske automobilske kolone na autoputevima, gužve u zračnim lukama, sve veća i

češća kašnjenja aviona, povećanje štetnog utjecaja današnjih načina prijevoza na okoliš. To su

bitni razlozi zbog kojih se posljednjih četrdesetak godina intenzivno razmatraju moguće

promjene i poboljšanja postojećih transportnih sustava.

Istraživanja su poazala da stanovnici razvijenih zemalja prosječno dnevno putuju oko

1- 1.5 h. U to treba uključiti i 3- 4 povratne vožnje s trajanjem najdužeg putovnja između 40 i

50 minuta. Prosječno za to troše oko 10 – 15 % osobnih prihoda. Ljudi najčešće planiraju

svoja putovanja da u što manjem vremenskom intervalu i prihvatljivim financijskim

troškovima prevale što veću udaljenost (a da ne putuju češće). Zbog toga koriste brzi način

prijevoza. Brzi način prijevoza doduše je i skuplji, ali je u skladu s financijskim

mogućnostima stanovništva. Zbog toga se povijest tehnologije prijevoza može promatrati kao

povećanje brzine prijevoza proporcionlno s povećanjem životnog standarda stanovništva.

Danas se putnici najčešće prevoze cestovnim prometnim sustavom, i to najčešće

osobnim automobilima. Intenzitet cestovnog prijevoza je u stalnom porastu, pa tako i prihodi

u automobilskoj industriji. Usprkos tome automobil ostaje relativno sporo sredstvo za

putovanje s prosječnim brzinama 40 – 50 km/h.

Prosječna brzina aviona oko 600 km/h je za oko 10 puta veća od većine automobila i

vlakova. Zračni promet iz godine u godinu zabilježuje sve veći prihod zbog sve većeg broja

putnika koji se njime koriste. Usprkos tome u idućih par desetljeća većina aerodroma u svijetu

neće svojim kapacitetima moći primiti sve putnike. Česta su i kašnjenja jer je ovaj prometni

sustav ovisan o meteorološkim uvjetima, te i zbog zakrčenosti zračnih luka. Sama kašnjenja

traju gotovo kao i cijelo putovanje.

Željeznički prijevoz uvijek je rezultirao u bržim, rentabilnijim i čišćim prometnim

načinima. Unatoč tome danas su vlakovi relativno spori uzimajući u obzir stajanja na

stanicama, promjene vlakova, putovanja od i do željezničkih stanica. Vlakovi na

međugradskim linijama ostvaruju prosječnu brzinu od oko 60 km/h što je gotovo usporedivo s

automobilom. U željezničkom prijevozu zastupni su TGV1 sustavi, odnosno vlakovi velikih

brzina, veće ugodnosti i ekološki potpuno prihvatljiva. No ti sustavi predstavljaju samo manji

dio željezničkog sutava. Ovakvi sustavi već zamjenjuju avione na manjim udaljenostima i 1 TGV (fran. Train a grande vitesse) – zajedničko ime za cijeli sustav transporta koji uključuje vlak, tračnice, signalnu tehnologiju, te koji omogućuje postiznje komercijalnih brzina od prosječno 300 km/h

1

zasigurno će se proširiti na sve razvijene države svijeta. Ovi sustavi su gotovo nezamislivi u

nerazvijenim državama i državama u razvoju, te sam zbog toga dao neke osnovne tehničke,

tehnološke i logističke elemente koje nude ova vozila.

2. POVIJESNI RAZVOJ VLAKOVA VELIKIH BRZINA

2

Danas pod pojmom vlakova velikih brzina2 smatramo one vlakove koje premašuju

brzinu od 200 km/h. Ovakvi vlakovi uglavnom imaju električni pogon, no postoje i neki

vlakovi koji s diezel (u Ujedinjenom Kraljesvtvu i Rusiji) i parnim pogonom (Ujedinjeno

Kraljevstvo) premašuju tu brzinu. Ovi vlakovi vraćaju putnike na željenicu i pogoduje

nepovjerenje u sigurnost zračnog prometa. Oni postaju ozbiljna konkurencija avionima u

prijevozu putnika na kraćim putovanjima (na nacionalnom i regionalnom planu), uglavnom na

putovanjima do 500 km.

SHINKANSEN

Ovaj naziv prvi je put upotrijebljen 1940., za liniju koja je vozila iz Tokija u

Shimonoseki. Shinkansen u prijevodu znači nova glavna pruga. Tadašnje električne

lokomotive postizale su brzine do 200 km/h. Čak su bili i napravljeni planovi za izgradnju

tunela u Koreju, onda u Peking, Singapur, pa onda u Europu. Slabljenjem Japana u Drugom

svjetskom ratu te su ideje napuštene 1943. godine. Ideje su se opet pojavile 1957. godine kada

je japanska vlada naručila istraživanje, čiji je zaključak bio da postojeća željeznica između

Tokija i Osake ne zadovoljava potrebe sve industrijalizirane zemlje i sve veće populacije

industrjaliziranog pojasa između ta dva grada (Tokaido). 1959. g. započela je izgradnja linije

između Tokija i Osake duge 600 km u koju je investirano 80 milijuna US$. To je bila linija za

dotad neviđene vlakove. Ta linija je puštena u promet već 1964. godine za vrijeme Olimpijade

u Tokiju kao veza između Tokija i Shin – Osake (Shinkansen serija 0). Mogli su postići

brzinu do 210 km/h. Ta linija ima naziv Tokaido Shinkansen. To je bio prvi slučaj uporabe

brzih vlakova u svijetu. Ubrzo su se pokazali kao uspjeh. U tri godine zabilježeno je 100

milijuna putnika, a za 10 godina taj se broj popeo na 1 milijardu. Od tada se mreža brzih

vlakova proširila na cijeli Japan. Centar mreža Shinkansena je Tokio, od kojega linije idu na

zapad i na sjever.

Druga generacija Shinkansena uvedena je 1972. između Shin – Osake i Okayame, a

1975. linja je produžena tunelom do otoka Kyushu. Tada se mreža pruge povećala na 1068

km. Produžetak Tokaida zove se Sanyo Shinkansen. Poboljšanjem infrastrukture povećana je i

brzina vlakova koja je iznosila 220 km/h, te su do 1981. g. to bili najbrži vlakovi na svijetu.

Od Tokija prema zapadu danas voze tri kategorije vlakova: nozomi, hikara i kodama. Vlakovi

2 high speed vlakovi – drugi naziv za brze vlakove uzeto iz engleskog jezika (high speed trains)

3

nozomi staju samo na najvažnijim stanicama i od Osake do Tokija stižu za dva i pol sata. To

su vlakovi njabrže i najmodernije serije 500. Vlakovi hikari staju nešto češće nego nozomi, pa

im od Osake do Tokija treba tri sata. Vlakovi kodama staju na vim stanicama. Smatra ih se

lokalnim vlakovima te se za njih koriste stariji modeli.

Prvi Shinkanseni prema sjeveru zemlje (Tohoku Shinkansen, od Tokija do Morioke i

Joetsu Shinkansen, od Tokija do Nijagate) počeli su voziti 1982. g. Prometovali su brzinama

od 240 km/h, a na potpuno ravnim dijelovima su dostizali i 275 km/h. Nakon toga su puštene

u promet linje tkz. Mini Shinkansena (Yamagata Shinkansen, od Fukushime do Yamagate,

Akita Shinkansen, od Morioke do Akite, Nagano Shinkansen, od Takassakija do Nagana,

Tohoku Shinkansen, od Morioke do Hachinohea i Hokuriku Shinkansen između Tokija i

Nagana).

Slika 1: Mreža Shinkansena

Izvor: en.wikipedia.org

4

Zadnja generacija Shinkansena uvedena je 2004. g. na linji između Yatsushira i

Kagoshime nazvane Kyushu Shinkansen prema otoku kroz kojeg prolazi.

Danas se mreža prostire na 2 459 km i povezuje sve veće gradove na otocima Honshu

i Kyushu. To je ujedno i najveća mreža brzih vlakova u svijetu. Japan ima u planu proširiti

mrežu na još 300 km. Shinkansen postoji već više od 40 godina u kojih je zabilježeno preko 6

milijardi putnika. Također je u uprabi i engleski naziv, Bullet train (vlak – metak) zbog

njegovog aerodinamičnog izgleda i zaoštrenog prednjeg dijela. Serija 0 je još u uporabi, ali je

zamjenjuju nove generacije koje već postižu komercijalne brzine veće od 300 km/h (serije

500 i 700) koje su uvedene 1996. godine.

Shinkansen serija 0 – prvi Bullet vlak Shinkansen serija E 1 – vlak na kat

Shinkansen serije 500 (lijevo) i 700 – ostvaruju brzinu veću od 300 km/h

Danas ovi vlakovi prosječno se kreću brzinom od 300 km/h. Na probnim vožnjama

vlakovi postižu i do 443 km/h (postignuto 1996.). U prosincu 2003. godine zabilježen je

rekord u brzini od 581 km/h. Ovi vlakovi se mogu kretati za vrijeme potresa i tajfuna3 koji su

česti u Japanu. Jedini slučaj iskliznuća iz tračnica za vrijeme potresa dogodilo se 2004.

godine blizu stanice u Nagaoki, Nijagata. No niti jedan putnik nije stradao. U vlakove je

ugrađen dektorski sistem za potrese koji omogućuje da se vlak zaustavi vrlo brzo. Godine

3 tajfun (engl. typhoon, kin. taifung) – orkan, silan uragan velike razorne snage koji puše od vremene do vremena u južnim i istočnim morima Azije

5

2003. vođena su mjerenja koja su pokazala da ovi vlakovi godišnje kasne 0.1 minuta ili 6

sekundi, unatoč svim prirodnim zaprekama ili ljudskim faktorima. Planovi za budućnost su

takvi da se još poveća komercijalna brzina (oko 320 km/h) što dovodi i do veće emisije buke.

Stoga je u planu izgradnja posebnih visećih tunela ili da se već postojeći Shinkanseni

zamijene Maglev4 vlakovima. Do sad nije zabilježen niti jedan smrtni slučaj kao posljedica

vožnje vlakom – najčešće ozljede nastaju prilikom zatvaranja vrata.

Sustavom željezničkih pruga za velike brzine promet je vrlo gust, što dovodi do

naprezanja infrastrukture. Zbog toga se trećina ukupnih troškova mreže Shinkansena troši na

održavanje.

TGV (Train a grande vitesse)

Logo TGV - a

Francuski vlakovi velike brzine zovu se TGV. Razvijeno je nekoliko generacija TGV

– a , od kojih svaku čini nekoliko stotina vlakova. Projekt TGV razvili su Francuske

nacionalne željeznice (SNCF, Societe Nationle des Chemins de Fer Francais) i tvrtka GEC –

Alsthom, nastojeći konkurirati sve većem broju automobila i zračnom prometu. Nakon što je

u Japanu 1959. g. pokrenut projekt Shinkansen, Francuska se odlučila za isto. Već 1960. je

predstavljena prva ideja, a vlak su trebale pokretati plinske turbine. Prvi i jedini prototip s

takvim motorom bio je TGV 001. Na probnoj vožnji je dostizao brzinu od 318 km/h i to je bio

rekord za vlak koji ne koristi električnu energiju. Taj vlak imao je izgled kakvog i imaju

današnji TGV vlakovi, prepoznatljivi po oštrom „nosu“. Odmah nakon toga se prešlo na

istraživnje o električnim vlakovima zbog velikih nedostataka kojih imaju vlakovi na turbinski

pogon. Prvi električni prototip bio je Zebulon dovršen 1974.g. Od tada se počela graditi mreža

pruga za brze vlakove po Francuskoj. Godine 1981., nakon dvadeset godina istraživanja,

4 Maglev (od magnetska levitacija) – vlakovi koji lebde pri kretanju koristeći princip magneta

6

počeo je voziti prvi TGV na liniji Paris – Lyon. Dostizao je brzinu od 270 km/h i tada je bio

najbrži vlak na svijetu pretekavši Sanyo Shinkansen.

Ova prva generacija TGV – a još je danas u upotrebi i naziva se TGV Paris Sud – Est.

Postao je poznat kao „narančasti vlak“. Iste godine kad je pušten u promet postavio je i

svjetski brzinski rekord za vlakove jureći 370 km/h. Danas je to najsporiji TGV jer sve druge

generacije u redovnom prometu se kreću brzinom većom od 300 km/h. Danas je u pometu

oko 100 garnitura tih vlakova. Zanimljivo je to da je 1990. ovaj vlak postigao svjetski brzinki

rekord od 515 km/h na jednom test – programu. No testovi velikih brzina služe za iskušvanje

pouzdanosti vlakova, a nisu pogodne za komecijalnu upotrebu jer je pritisak na opremu

prevelik pa nisu zadovoljeni sigurnosni zahtjevi. Iako je izgrađen bez podrške francuske

vlade, ovaj vlak postao je ujedno i vrlo uspješan poslovni projekt jer se sam isplatio u roku od

nekoliko godina.

Druga generacija TGV Atlantique gradila se od 1988. do 1992. Puštena je u promet

1989.g. na liniji između Pariza i La Mancha. Vlakovi su sadržavali različita poboljšanja kao

što su unapređena aerodinamičnost, veće kotače i unaprijeđeno kočenje. Ovaj TGV drži

brzinski rekord od 515 km/h za konvencionalne vlakove. No u redovnom prometu putuje

brzinom od 300 km/h i to je bio prvi vlak koji je dostizao tu brzinu u komercijalne svrhe.

TGV Paris Sud – Est TGV Atlantique

TGV Reseau predstavlja treću generaciju TGV – a. Vizualno se ne razlikuje od drugih

TGV – a, ali je u ovom tipu primjennjeno mnogo inovacija. Putnički vagoni su hermetički

zatvoreni što je bilo potrebno jer prilikom ulaska u tunele s brzinama od preko 160 km/h

dolazilo je do pritiska koji je ponekad bio bolan za uši putnika. Također čelična kontrukcija je

zamijenjena aluminijem, te su ugrađene šuplje osovine što je uveliko smanjilo težinu vlaka na

manje od 17 tona po osovini (manje za 19 t od uobičajenog). Riječ „reseau“ znači mreža, jer

je ovaj vlak dizajniran tako da može voziti cijelom mrežom pruga TGV – a. Vozi brzinom

7

većom od 320 km/h. U promet je pušten 1993. g. kada je izgrađena cijela mreža TGV –a

kojom je povezan Pariz sa svim ostalim centrima provincija, te kada se TGV mreža priključila

na sisteme velikih brzina susjednih zemalja.

Postoje TGV vlakovi na dva kata. Naime, TGV – i su postali toliko popularni da nisu

mogli udovoljiti sve većim potrebama putničkog tržišta. Na liniji Paris – Lyon vlakovi su

vozili najgušće što je bilo moguće: svake tri minute. Prvi pokušaj povećanja kapaciteta bilo je

spajanje dviju garnitura vagona TGV – a. Ta dvostruka garnitura danas je norma za TGV. No

čak i dva seta zajedno nisu mogli udovoljiti potrebama, pa je odlučeno da se napravi vlak na

dvije etaže. Nazvani su TGV Duplex. Konstrukcija im je slična kao i u TGV Reseau

vlakovima. Postižu brzinu od 320 km/h. Mogli su primiti 45% više putnika, a u promet su

pušteni 1996. godine.

TGV Roseau TGV Duplex

TGV ne vozi samo u Francuskoj, već i u susjednim državama. Tamo nemaju u nazivu

ime TGV, ali su u osnovi konstruirani prema TGV – u. To su AVE, Thalys i Eurostar. AVE

(Alta Velocidad Espanola) je naziv za brze vlakove u Španjolskoj. Vožnju su započeli 1992.

godine između Madrida i Seville, a u planu je da će do 2015. povezivati cijelu Španjolsku.

Također postoje linije koje vode i u Portugal (Madrid – Lisabon i Madrid – Porto). Željeznica

jamči da vlak neće kasniti više od pet minuta, ali to se događa u tek 0.16 posto slučajeva!

AVE vozi brzinom od 300 kilometara na sat, a na nekim dionicama doseže čak 350 km/h.

Thalys je naziv za brze vlakove koji voze linijom Pariz – Bruxeles - Köln –

Amsterdam. Izgrađeni su slično kao TGV Duplexi. Voze brzinom od 300 km/h. Njima je i

Belgija i Nizozemska uključena u mrežu pruga za vlakove velikih brzina.

Eurostar je naziv za brze vlakove koje prometuju na liniji Pariz – Bruxeles – London,

te na tom putu prolazi kroz tunel ispod La Mancha. Voze brzinom od 300 km/h. Ove vlakove

su konstruirali Britanci, no koriste tehnologiju TGV – a. Postoje jednokatni i dvokatni tipovi

8

vlakova. Dvokatni vlakovi mogu prevesti 40 milijuna putnika na godinu iz Velike Britanije u

kontinenetalnu Europu. To su ujedno i najsigurniji tipovi TGV –a zbog čestih pregleda vozila

na kanalu La Manch, jer tunel postaje metom mnogih azilanata koji pokušavaju ilegalno ući u

Veliku Britaniju. Pušteni su u promet 1993. g. kada je ujedno izgrađen kanal La Manch.

vlak Eurostar AVE – vlak za velike brzine u Španjolskoj

OSTALI VLAKOVI VELIKIH BRZINA

ICE (Inter City Express) naziv je za brze vlakove njemačkih željeznica i koji su

zastupljeni u susjednim državama. U vlasništvu su Njemačkih željeznica (Deutsche

Bundesbahn). Deutsche Bundesbahn je započela seriju pokusa 1985. koristeći Inter City

Experimental (također poznat kao ICE-V) testni vlak. The IC Experimental je korišten kao

uzor vlaka i za pokuse pri velikim brzinama, pri tome postigavši tadašnji novi svjetski rekord

od 406.9 km/h. Godine 1988. je vlak povučen iz uporabe i zamijenjen novom testnom

jedinicom s nazivom ICE S. Iz svega ovoga je na kraju nastalo više generacija električnih ICE

vlakova. Prva generacija ICE –a puštena je u promet već 1988. , no prva prava pruga za brze

vlakove izgrađena je 1991. godine. Povezivala je sjever i jug Njemačke, od Hamburga do

Munchena, prolazeći kroz Hannover, Frankfurt, Manheim i Stuttgart. Godine 1993. izgrađena

je pruga Hamburg – Berlin, a kasnije 1998. pruga Hamburg – Munchen dobila je ogranak do

Basela u Švicarsku. Ta serija vlakova naziva se Class 401 (ICE 1) i postižu brzinu između 200

i 230 km/h.

Druga generacija Class 402 (ICE 2) završena je 1997., no puštena je u promet 1998.

kada je izgrađena pruga Berlin – Bonn. Još prometuju na linijama za Austriju i Švicarsku. Oni

postižu brzinu do 250 km/h. Treća generacija Class 403 (ICE 3) i Class 406 (ICE 3M) , te ICE

T i ICE TD puštena je nedavno u promet (2006. g.) i mogu postići brzinu veću od 300 km/h.

9

Prometuju samo na visoko frekventnim linijama kao što su Dresden – Munchen i Berlin -

Hamburg. Imaju ugrađen pantograf (spravu za precrtavanje prostora na zaslon kompjutera u

pilotskoj kabini). Ovi vlakovi također imaju aerodinamičniji oblik od prethodnih generacija.

Unutrašnjot pilotske kabine u ICE – T vlaku ICE 1 vlak

ICE 3 vlak ICE T 2 vlak

U brze vlakove spada takođeri tlijanski Eurostar. Ovi vlakovi nemaju nikakvu vezu s

Eurostarom koji prolazi ispod La Mancha. Talijani se mogu pohvaliti prvim brzim vlakom u

Europi koji je nastao davne 1978. a povezivao je Rim i Firenzu brzinom oko 250 km/h.

Isplativost ulaganja i istraživanja pokazuje se i danas širokom mrežom i brzinama od 300

km/h. Najraširenija je serija ETR 500. Od ostalih vrijedi spomenuti korejski KTX koji

postiže 300 km/h, te tajvanski THSR s 345 km/h. Sličnih prijevoznih sredstava nemaju SAD,

sjeverni dio Europe, Velika Britanija i Rusija. Tu se nađe vlakova koji su modificirani modeli

navedenih, ali ne mogu ići preko 250 km/h ili im to nije niti potrebno.

3. ODLIKE VLAKOVA VELIKIH BRZINA

10

Sustav vlakova velikih brzina u svom je početku nastajanja bio predviđen za primjenu

samo na nacionalnom planu, no s vremenom se pretvorio u opću međunarodnu potrebu.

Uvođenjem vlakova velikih brzina, razvijene željeznice su uspjele zadržati putnike i

promijeniti u porast broja putnika u odnosu na putovanja automobilom i avionom. Zbog

kratkog vremena putovanja, sigurnosti i udobnosti, vlakovi velikih brzina postali su privlačni

na relacijama od 200 do 500 km. Željezničke uprave koje su prihvatile vlakove za velike

brzine stalno rade na otklanjanju uočenih nedostataka i povećanju njihove atraktivnosti i

konkurentnosti. Mreža pruga za velike brzine sve se više širi, bilo da su to već izgrađene i

osposobljene pruge ili novogradnja. Zbog mnogih prednosti koje pružaju broj putnika se

stalno povećava što dovodi i do povećanja broja vlakova. S vremenom se pojavila želja za

stvaranjem internacionalne mreže pruga za velike brzine, no vlakovi na međunarodnim

relacijama moraju biti sposobni prevladati tehničke granice, što postoje na prijelazima iz

jedne željezničke uprave u drugu. Tako je jedan od osnovnih problema sustav napajanja

kontaktne mreže. Za vlakove velikih brzina očekuje se da se kreću po internacionalnoj mreži

istom brzinom kao i po nacionalnoj (prosječno 300 km/h). Tako na mreži europskih željeznica

postoje četiri sustava napajanja kontanktne mreže: izmjenični 25 kV (50 Hz) i 15 kV (16 2/3

Hz), te istosmjerni 3 kV i 1.5 kV. Zbog toga bi vlakovi trebali biti četverosustvni za

nesmetano kretanje po europskoj mreži pruga. No sama oprema sigurnosno – signalnih

uređaja za sve željezničke sustave je vrlo skupa, pa tako i četverosustavni vlakovi postaju

skupi pri nabavi i održavanju. Ovakve sutave nisu spremne nabaviti manje razvijene države,

nego samo visoko razvijene države.

Naime, devet operatera super brzih vlakova iz sedam europskih zemalja udružilo se u

savez nazvan Railteam te se nada kako će novim paketom usluga odvući putnike od

uobičajenog transporta zrakoplovima prema putovanju mrežom željeznica. Britanski Eurostar,

njemački Deutsche Bahn i francuski SNCF, kao i nizozemski (NS Highspeed), austrijski

(OBB), švicarski (SBB), belgijski (SNBC) željeznički operateri, kao i podružnice Thalys,

Lyria i Alleo, uključili su se u savez kako bi direktno konkurirali zrakoplovnim kompanijama.

Od 2009. godine svaka će željeznička kompanija prodavati jednu jedinstvenu kartu s kojom

će putnici moći putovati do svake destinacije koju pokriva jedan od operatera novoosnovanog

saveza.

Tehničke pogodnosti vlakova velikih brzina možemo objasniti na primjeru francuskog

TGV – a. Svaka garnitura vagona TGV – a ima po dva pogonska vozila, po jedno na svakom

11

kraju seta. U svakom od tih voila razvija se snaga od 4 400 kW, a teže tek 68 tona. Glavni

transformator u svakom od tih vozila iz žica iznad pruge uzima struju od 25 kV i 50 Hz te je

pretvara u 1500 V i 50 Hz. Transformator je sa svojih 8 tona jedna od najtežih komponenenti

u pogonskoj jedinici. Sam motor težak je 1460 kg, a razvija snagu od 1100 kW. Bitna

inovacija TGV-a bila je u načinu međusobnog spajanja vagona, što je ostvareno s dva para

kotača koji su zajednički za dva susjedna vagona.

Slika 2: Spajanje vagona kod TGV - a

Izvor: eskola.hfd.hr/fiz

        Zbog znatno većih brzina bile su nužne promjene tračnica (radijusi zakrivljenosti ne

smiju biti manji od 5 km, povećan je razmak između parova tračnica radi smanjenja zračnih

udara koji nastaju pri mimoilaženju dva vlaka). U novije vrijema na svakom TGV –u nalazi se

kompjutor koji upravlja svim podsistemima, pomaže u dijagnozi pogrešaka i radio – vezom

šelje izvještaje na sljedeću stanicu prije nego što vlak stigne.

TGV, Shinkansen i ICE, kao i većina vlakova velikih brzina su električni vlakovi.

Njihov električni motor struju dobiva iz žica iznad vlaka ili iz tračnica, a u njemu se nalazi

transformator koji prilagođava napon i frekvenciju struje. Postoji i sekcija koja regulira dovod

energije, a nju kontrolira vozač. Strujom se opskrbljuju pogonski motori koji se nalaze na

ososvinama kotača te ostvaruju potisak prema naprijed. Električni motori su vrlo efikasni, tihi

i ne stvaraju puno topline, pa se većina energije može pretvarati u kretanje. U mane im se

broji što moraju imati osiguran dovod struje kroz tračnice ili žicama iznad vlaka. To znači da

je potrebno elektrificirati cijelu prugu, što je vrlo skup pothvat jer pri tom nužno povisivati

tunele i mostove ili graditi nove. Najveći problemi nastaju kod nestanka struje. Kako uprave

razvijenih željeznica nastoje stalno povećavati brzinu vlakova, potrebno je riješiti dosta

problema, poput turbulencije vjetra oko kotača ili buke.

4. MAGLEV TEHNOLOGIJA I MAGLEV VLAKOVI

12

U traganju za što boljim željezničkim sustavom, tj. ekološki prihvatljivim,

konstruktori iz SAD –a , Japana i Njemačke istražili su mogućnost koje pružaju mogućnosti

na magnetskom jastuku, to jest vozila koja nose magnetska levitacija (maglev), a velikom ih

brzinom pokreću magnetske sile. Magnetski se vlakovi ne oslanjaju kotačima na tračnice, već

lebde iznad vodilica. To znači da između vlaka i tračnica ne postoji trenje koje bi ga

usporavalo, a osim toga se smanjuju vibracije zbog kojih bi putovanje velikim brzinama

moglo postati neugodno. Budući da ih pogoni električna struja, maglev vlakovi ne zagađuju

okoliš ispušnim plinovima, mogu brzo postići i dugo održavati veliku brzinu, a njihove se

vodiice lako održavaju. Ovaj se sustav već koristi u komercijalne svrhe, no ipak još uvijek je

nov i mogu ga prihvatiti samo najrazvijenije države svijeta zbog njegove cijene.

Postoje dvije vrste maglev vlakova i svaka se oslanja na drugačiju tehnologiju. Jedna

se zove elektrodinamika (EDS), a druga elektromagnetizam (EMS). Elektrodinamika se

počela istraživati još 1960 – ih u SAD –u. No tamo eksperimenti nisu bili uspješni, ali su dali

osnovnu ideju japanskim zhnanstvenicima koji su je s vremenom usavršili. Elektrodinamički

maglev vlakovi imaju supravodljive magnete. Supravodljivi namotaji su promjera 1 m i

debljine 0.5 m, koji naizmjenično generiraju S i N polove magneta. Nalaze se 0.5 m iznad

osnovice vodilice („tračnica“). Niske temperature potrebne su za rad supravodljivih magneta.

Postižu se korištenjem tekućeg helija i dušika, smještenim u posebnim spremnicima, a

ispareni helij se ponovno ukapljuje s ugrađenim ukapljivačem. Magneti rade u režimu

zatvorene strujne petlje i u tijeku vožnje su u potpunosti neovisni o vanjskim postrojenjima.

Korištenje jakih supravodljivih magneta zahtjeva i zaštitu putničkog dijela vozila od utjecaja

statičkog magnetskog polja.

Slika 3: Sustav za pogon elektrodinamičkog maglev vlaka

Izvor: eskola.hfd.hr/fiz

Kod maglev željeznica ne postoje klasične tračnice sa šinama, već se ovdje one zovu

vodilice, a zavojnice odgovaraju klasičnom motoru. U bočnim betonskim zidovima vodilica

13

ugrađuju se, u dva prekrivajuća sloja (zbog smanjivanja vanjskih elektromagnetskih smetnji

koje utječu na supravodljive magnete), pogonske (propulzijske) zavojnice na koje su

postavljene levitacijske zavojnice te zavojnice za bočnu stabilizaciju vozila. Sve zavojnice su

od aluminija. Izgradnja vodilica je inače i najskuplji dio maglev sustava.

Slika 4: Vodilica za maglev vlakove

Izvor: Izvor: eskola.hfd.hr/fiz

Elektrodinamička suspenzija (EDS) se zasniva na odbojnoj sili koja se javlja između

vodljive podloge i vozila (s magnetima) koje se giba iznad vodilice. Visina levitacije kod EDS

sustava je između 20 i 30 cm. Vodljive zavojnice mogu biti smještene u podlozi, ili, što se

pokazalo još pogodnijim, u bočnim stranama vodilice (koja je oblika kanala), tako da je visina

centra magneta u vozilima ispod centra bočnih zavojnica. EDS sustav je inherentno stabilan i

ne zavisi o povratnoj kontroli za održavanje konstantne visine levitacije. Međutim, EDS

zahtijeva jača magnetska polja i zato koristi supravodljive magnete. Pri manjima brzinama

odbojna sila nije toliko jaka da može pokrenuti vozilo, što znači da se vozilo s magnetom prvo

treba pokrenuti na kotačima, a pri brzini od 100 km/h odbojne sile prevladavaju i dovode do

levitacije.

EDS je danas najrazvijenija u Japanu. Ondje se istraživanja vrše od 1970. godine.

Postoje dvije pokusne linije, starija Miyazaki i novija Yamanashi na kojoj se često obaraju

svjetski rekordi kojih postiže maglev vozilo MLX01 od 1997. Najnoviji rekord je iz 2003.

kada je vozio brzinom od 581 km/h. Ovi vlakovi još se ne primjenjuju za komercijalne svrhe.

U planu je izgradnja maglev pruge Tokio – Nagoya – Osaka kojom bi se kretali vlakovi

komercijalne brzine 500 km/h. Taj plan bi se trebao ostvariti do 2025. godine.

14

maglev vlak MLX01

Za razliku od elektrodinamike, elektromagnetizam se počeo istraživati nešto kasnije.

Godine 1982. četiri njemačke tvrtke su se udružile u zajednički program razvoja sustava

Transrapid, a pod financijskim pokroviteljstom Njemačkog ministarstva za istraživanje i

razvoj. Elektromagnetska suspenzija (EMS) se zasniva na privlačnoj sili koja se javlja između

elektromagneta u vozilu i vodilice koja je feromagnetska. Veći dio vozila je iznad vodilice, ali

je vozilo takvog oblika da jedan njegov dio "obuhvaća" vodilicu. Na taj se način magneti

zapravo nalaze ispod vodilice i guraju vozilo prema gore pa ono levitira, a regulacijom struje

magneta održava se stalni razmak od nekoliko centimetara između vodilice i vozila (i koji je

manji od visine levitacije za EDS sustav).  Bitni nedostatak EMS sustava je da za održavanje

tako malog razmaka potrebna stalna i aktivna kontrola (senzori). S druge strane, kod ovog

sustava nema potrebe za dodatnom zaštitom putnika u vozilu ili okolici od utjecaja

magnetskog polja, jer ono konvergira između vodilice i levitacijskog magneta. 

Slika 5: Princip rada elektromagnetskih vlakova

Izvor: eskola.hfd.hr/fiz

15

Elktromagnetska suspenzija (EMS) eksperimentira se u Njemačkoj na pokusnoj pruzi

od 1984. godine. Pruga je izgrađena u Emslandu, u sjevernom dijelu zemlje. Na njoj se

ispitivaju brzine veće od 500 km/h. Pruga je duga 31.5 km, a u njzinom je sklopu i petlja s

radijusom od samo 1000 m i nagibom pruge od 12 stupnjeva. Vodilica je široka 2,8 m i

podignuta je na stupove u obliku slova A, izgrađena dijelom od prenapregnutog betona, a

dijelom od čeličnih traversi. Čitava je pruga podignuta na visinu od 5 metara, a stupovi su

razmaknuti 25 m. Za testiranje se koristi prototip Transrapid 07. Vanjski slojevi su izrađeni od

aluminijskog lima, dok je unutrašnjost ispunjena saćem od posebno obrađenog papira. Vlak

ima aerodinamičan oblik, kako bi smanjio otpor zraka i ublažio djelovanje bočnog vjatra što

stvara vrlo mali otpor. Prosječna mu jebrzina 430 km/h. Ovaj prototip dobio je primjenu i u

komercijalne svrhe. Godine 2002. izvršena je prva pokusna vožnja komercijalnog maglev –

vlaka u Šangaju u Kini. Vlak povezuje Šangaj sa aerodromom Pudong na ruti dugoj 30 km.

Najveća postignuta brzina na toj liniji iznosi 501 km/h.

Transrapid 07 na pokusnoj vožnji u Emslandu Transrapid 07 na aerodromu Pudong

Maglev vlakovi bi u budućnosti trebali zamijeniti avione na kratkim i srednjim

udaljenostima (do 1000 km). Iako su teoretski sporiji od njih (500 prema 800 km/h), oni mogu

kretati iz središta grada, pa tako otpada dug put do aerodroma, tako da praktički skraćuju

trajanje putovanje. Također koriste samo 25 % potreba avionskog prometa sličnih

karakteristika što je uveliko smanjilo brzinu prijevoza. Osim toga, voze po svakakom

vremenu pa nema kašnjenja i čekanja. Izgradnjom maglev pruga rasteretile bi se zračne luke i

okolna područja, jer većinu prometa na njima čine letovi na srednje udaljenosti. Usto bi se

povećala sigurnost prometa, jer se većina nesreća događa upravo pri polijetanju i slijetnju

aviona.

16

6. ZAKLJUČAK

       

Razvoj novih tehnologija traje godinama i zahtijeva velika ulaganja, ali je zato vijek

njihovog trajanja i vrijeme potrebno da postanu dio svakodnevnog života u svim dijelovima

svijeta još mnogo duži. Ako se želi da vlakovi velikih brzina, a pogotovo maglev vlakovi

postanu realnost u budućnosti, potrebno je već sada ozbiljno razmišljati o njima i ulagati u

njihov razvoj. Osnovni tehnološki problemi su riješeni, ali su početna ulaganja velika i za njih

su potrebne državne odluke. U osnovi i nije bitno koja je zemlja prva komercijalno razvila

sustav velikih brzina, jer nove tehnologije polako ali sigurno prelaze sve granice, i svatko ima

vremena vidjeti rezultate drugih, prije nego što donese odluku da li će razvijati vlastitu ili

uvoziti tuđu tehnologiju. Povijest međutim definitivno pokazuje da su u prošlosti strategijske

prednosti imali oni koji su predvodili u razvoju i uvođenju novih tehnologija.

17