Wrocław 25-04-2024r.

Ten rozdział jest kontynuacją rozdziału – Sieć kolejowa w Sudetach. 2023r.

Po drugiej wojnie światowej.

Po drugiej wojnie światowej, germański personel kolejowy wspólnie z Polskimi kolejarzami, systematycznie uruchamiał poszczególne odcinki szlaków kolejowych w Sudetach. Po kilku tygodniach napraw, ruch pociągów został wznowiony od Jaworzyny Śląskiej do Zgorzelca. Wiele szlaków było nieprzejezdnych, głównie z uwagi na zerwane przeprawy mostowe. Zniszczony był most na rzece Bóbr koło Jeleniej Góry. Były także uszkodzone tunele. W maju 1945 roku, na byłej Kolei Górskiej kursowały tylko 4 pociągi pasażerskie dziennie. We wrześniu 1945 roku, było już 127 pociągów osobowych, a w styczniu 1946 roku, było już 160 pociągów. Systematycznie wzrastała liczba funkcjonujących stacji, szlaków, bocznic i lokomotywowni. W marcu 1946 roku, były czynne już 250 stacji. Generalnie do 1955 roku, uruchomiono wszystkie szlaki. Od 1946 roku, uruchomiono nocne pociągi pospieszne z Warszawy przez Jelenią Górę, z wagonami sypialnymi do Karpacza, a od 1953 roku, do Szklarskiej Poręby.

Niestety, w dniu 8 lipca 1945 roku, zawarto porozumienie komunistycznego rządu Polskiego z moskalami, na demontaż trakcji elektrycznej, razem z urządzeniami pomocniczymi i wywiezienie jej do Moskwy. Było to zalegalizowanie procesu który już trwał. Moskale śmiali się, że słupy są wywożone, aby je poddać galwanizacji (do chromowania). Na szczęście określono czas demontażu na 3 tygodnie. Sowieci wywieźli elektryczne lokomotywy (z lokomotywowni Wałbrzych i Lubań), wszystkie warsztaty, urządzenia, słupy, druty jezdne, podstacje, linie wysokiego napięcia, elektrownię (ze Ścinawki Średniej), tabor, a także drugi tor, w przypadku linii dwutorowych.

Sowieci nie zdążyli zdemontować odcinka Jelenia Góra – Jakuszyce. Ale kilka tygodni później trakcja została rozebrana i użyta do odbudowy i ponownego uruchomienia ruchu pociągów elektrycznych w węźle warszawskim.

Nowa elektryfikacja.

Na szlaki dawnej Śląskiej Kolei Górskiej trakcję elektryczną przywrócono dopiero w połowie 60-lat XX wieku. Pierwszy odcinek; Wrocław – Wałbrzych oddano do użytku w dniu 18 grudnia 1965 roku. W dniu 17 grudnia 1966 roku, oddano do użytku odcinek; Wałbrzych – Jelenia Góra. Razem z elektryfikacją wymieniano semafory kształtowe na świetlne. Przebudowywano nastawnie.

Kolejne odcinki elektryfikowano już w 80-latach XX wieku. W dniu 30 maja 1986 roku, uruchomiono trakcję elektryczną na odcinku Węgliniec – Lubań Śląski. W dniu 13 grudnia 1986 roku, uruchomiono trakcję na odcinku Lubań – Jelenia Góra. W dniu 30 września 1987 roku, uruchomiono odcinek Jelenia Góra (Dębowa Góra) – Szklarska Poręba Górna (PKP). Planowano elektryfikację wszystkich szlaków, do czego nie doszło. W 1984 roku, zakończono eksploatację lokomotyw parowych w węźle Jelenia Góra. Ostatnie pociągi z parowozami prowadziły składy do Lwówka Śląskiego i Zebrzydowej. Na szlaki niezelektryfikowane wprowadzono lokomotywy spalinowe SM42/SU42, SU45, SU46.

Motoryzacja społeczeństwa Polskiego spowodowała stopniowe zmniejszanie ilości przewozów pasażerów, liczby pociągów i likwidację małych stacji kolejowych. Trwale zlikwidowano ruch pociągów na szlaku Jelenia Góra – Karpacz oraz Jelenia Góra – Lwówek Śląski. Jedynie na szlaku Wrocław – Wałbrzych – Jelenia Góra, notowano ruch porównywalny z okresem germańskim. Ruch pociągów towarowych, często w minimalnym zakresie, był z tendencją do całkowitego zawieszenia przewozów.

Historia lokomotyw elektrycznych.

W 1879 roku, lokomotywę elektryczną zbudował Werner von Siemens. Lokomotywa ta została zaprezentowana i woziła pasażerów na berlińskiej wystawie przemysłowej w 1879 roku. Lokomotywa była zasilana z trzeciej szyny i miała trzy wagoniki, na których pasażerowie siedzieli bokiem na kanapie.

Jednym z najwcześniejszych przykładów zastosowania lokomotyw elektrycznych było otwarcie w 1879 roku, linii kolejowej między Münster a Recklinghausen w geramnii, która została zelektryfikowana prądem stałym. Już w 1903 roku, został ustanowiony rekord świata w prędkości lokomotywy elektrycznej, który wyniósł 210,2 km/h. Rekord ten został ustanowiony na torze tostowym, który był zasilany prądem przemiennym, 3-fazowym, o napięciu 10 kV. Każda z trzech faz wymagała osobnego przewodu. W związku z tym, sieć trakcyjna składała się z trzech, biegnących równolegle do toru linii, które dostarczały energię za pomocą trzech pantografów, zainstalowanych na dachu lokomotywy. Lokomotywa miała silniki trójfazowe. Ostatecznie koszt i efekt był niekorzystny.

Problemem był sposób dostarczania energii elektrycznej do silników elektrycznych w kolejce (lokomotywach). Rozważano; akumulatory, trzecią szynę, przewody napowietrzne. Akumulatory okazały się mało pojemne i zasięg takich pojazdów był niewielki. W efekcie mało powstało konstrukcji użytkowych, w 30-latach XX wieku. Były to głównie osobowe wagony akumulatorowe, które kursowały na krótkich trasach z małą ilością pasażerów. Trzecia szyna znalazła początkowo zastosowanie w tramwajach. Ale było duże zagrożenie dla pieszych, którzy byli narażeni na porażenie prądem. Ostatecznie trzecia szyna znalazła zastosowanie w metrze, gdzie praktycznie nie występuje kontakt pasażerów z szyną pod napięciem.

Trudności techniczne.

Pierwsze koleje elektryczne rozwijały się o własne źródła produkcji energii elektrycznej, co wpływało na duże koszty budowy. Wysunięto wówczas tezę, że koleje elektryczne rozwiną się, jeżeli będą korzystać z powszechnej sieci elektrycznej. Ale początkowo było to trudne w realizacji.

Rozwojowi trakcji elektrycznej z napędem asynchronicznym sprzyjało opracowanie przetwornicy jednotwornikowej. Przetwornica jednotwornikowa (ang. single-ended converter) to rodzaj przetwornicy energii elektrycznej, która przekształca energię elektryczną z jednej formy na inną; z prądu stałego na prąd przemienny trój-fazowy lub odwrotnie. Nazwa „jednotwornikowa” odnosi się do układu, w którym tylko jeden przewodnik łączy się z napięciem wejściowym lub wyjściowym.

W 1923 roku, pierwsze lokomotywy z przetwornicą jednotwornikową zostały skonstruowane na Węgrzech, w firmie GANZ i rozpoczęto ich produkcję seryjną. W 1929 roku, Sekcja Węgierskich Kolei Państwowych, na odcinku Budapeszt – Hegyeshalom – Wiedeń, została zbudowana w oparciu o tę technikę. Tę samą technikę zastosowano na kolei Valtellina we Włoszech.

W okresie elektryfikacji kolei włoskiej, wykonano badania dotyczące optymalnego wyboru zasilania trakcji. Testowano zasilanie o parametrach:  / 3,6 kV; 16,6 Hz, zasilanie trój-fazowe. / 1 500 V DC. / 3 kV DC. / 10 kV AC; 50 Hz. Napięcie sieci trakcyjnej 3 kV DC uznano za najlepsze. Wykorzystanie tego systemu było możliwe dzięki opracowaniu silników szeregowych DC wysokiego napięcia 3000/2 V, zasilanych poprzez rezystory rozruchowe z sieci 3 kV DC, a także dzięki podjęciu produkcji i wprowadzenia na podstacje trakcyjne wysokosprawnych prostowników rtęciowych, umożliwiających zasilanie sieci trakcyjnej napięciem 3 kV DC.

W dodatku, na kolei nie można było zastosować systemu powszechnie użytego w tramwajach, czyli 600 V DC. Głównie z uwagi na moce lokomotyw znacznie przekraczają moce lekkich tramwajów.

W 1888 roku, inżynier Antoni Doliwo-Dobrowolski zbudował prądnicę synchroniczną 3-fazową. Inżynier Antoni Doliwo-Dobrowolski to był polski inżynier elektrotechniki, który żył w okresie 1862-1928. Był jednym z pionierów w dziedzinie elektrotechniki i elektryczności. Jego prace znacząco wpłynęły na rozwój przemysłu elektrycznego i teorii maszyn elektrycznych. Antoni Doliwo-Dobrowolski jest znany głównie z wkładu w rozwój silników elektrycznych oraz przekształtników energii. Jednym z jego najważniejszych osiągnięć było opracowanie teorii i budowy trójfazowych silników indukcyjnych, które stały się powszechnie stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych. Wniósł on także duży wkład w opracowaniu systemów przesyłania energii elektrycznej na dużą odległość.

W 1889 roku, zbudowano elektryczny silnik indukcyjny klatkowy. Powstały warunki do rozwoju trakcji elektrycznej kolejowej z napędem asynchronicznym. Te osiągnięcia pierwsza wykorzystała firma GANZ w Budapeszcie w 1894 roku. Prace prowadził Kálmán Kandó, którego historia uważa za „ojca elektrycznych pociągów”. Włoska kolej była pierwszą na świecie, która wprowadziła trakcję elektryczną według projektu inżyniera Kálmána Kandó. Linia Valtellina, o długości 106 km, została otwarta w dniu 4 września 1902 roku, ale była zasilana systemem prądu stałego 3 kV DC.

Prace Włochów i Brytyjczyków spowodowały, że wiele krajów w Europie wybrało prąd 3 kV DC, także w 1930 roku, Polska. W lokomotywach użyto silniki szeregowe prądu stałego. Ten system był powszechny do 80-lat XX wieku, kiedy przewagę uzyskał prąd zmienny.

W 1919 roku, firma General Electric zbudowała potężną lokomotywę elektryczną Milwaukee Road Class PE-2, która była zasilana prądem 3 kV DC, miała masę 240 000 kg, moc 3 311 kW, układ osi 1B+D+D+B1, a prędkość maksymalna wynosiła 113 km/h.

Germańcy rozwinęli system zasilania linii kolejowych prądem przemiennym 15 kV 16 2/3 Hz AC. W lokomotywie pantografy, zwykle dwa, pobierały ten prąd, który prowadzono do transformatora. Transformator zamieniał prąd przemienny na stały i kierował go do silników elektrycznych. Napęd to były dwa silniki, które na osi miały koło zębate, przekładnię, korbowód i wiązary. Silniki wyposażono w dodatkową wentylację. Wyłącznik szybki wyposażony został w komorę olejową. Sterowanie pracą lokomotywy odbywało się za pomocą styczników elektromagnetycznych oraz nastawnika zwykle o 15-23 pozycjach.

Najpierw dobrze poznano prąd stały. Dlatego pierwsze tramwaje były zasilane prądem stałym. Później poznano prąd przemienny. Prąd jeden i drugi mają swoje zalety i wady. Przede wszystkim prądu stałego nie można transformować, czyli zmieniać jego wartości napięcia za pomocą transformatora, jak ma to miejsce w przypadku prądu przemiennego. Tym samym przesyłanie względnie niskich napięć jest bardzo uciążliwe ze względu na wielkość i wagę przewodów, bo wraz ze spadkiem napięcia, przewód doprowadzający zasilanie do lokomotywy musiał mieć większy przekrój, a co za tym idzie być cięższy. Kolejny problem wynikał z niemożności znaczącego podniesienia napięcia prądu stałego, doprowadzanego do lokomotyw. Chodzi o izolowanie przewodów. Ówczesne materiały izolacyjne nie były w stanie skutecznie spełniać swojej roli, powyżej pewnego określonego napięcia i następowały tak zwane przebicia. Zgodnie z prawami fizyki, ze wzrostem natężenia prądu, rosną jednocześnie straty podczas przesyłu. Natomiast, podnosząc napięcie w sieciach trakcyjnych prądu przemiennego, można było przesłać tę samą co do wartości moc, przy mniejszej wartości natężenia prądu i minimalizując straty przesyłowe.

Dodatkowym zjawiskiem, które można wykorzystać jest rekuperacja energii elektrycznej. Zjawisko to polega na odsyłaniu energii elektrycznej do sieci trakcyjnej, podczas hamowania. Dzieje się tak dlatego, że każdy silnik elektryczny może pracować jako prądnica. Wystarczy sprawić, aby wirnik, wcześniej napędzany energią elektryczną, wprawić w ruch, za pomocą toczących się już kół lokomotywy, a wtedy na stojanie silnika wytworzy się napięcie i silnik zadziała w sposób odwrotny. Jednak lokomotywa musi zostać wyposażony w dodatkowe urządzenia, pozwalające przesyłać odzyskaną energię z powrotem do sieci, w taki sposób, aby inna lokomotywa, zasilana z tej samej linii, mogła z niej skorzystać. Niewykorzystana energia elektryczna zostaje utracona i zamieniona na ciepło.

Do chwili obecnej (2024 rok) na świecie istnieje kilka systemów elektrycznych zasilania lokomotyw. Bardzo trudno określić, który z nich jest najlepszy. Mało tego, każdy system ma wady i zalety. W Polsce stosuje się napięcie 3 kV DC. Jest to właściwie maksymalne napięcie, jakie można doprowadzać za pomocą sieci trakcyjnej, ze względu na wytrzymałość izolacji silników oraz grubości przewodów jezdnych. System ten potwierdził, że możliwy jest ruch pociągów z prędkością 250-300 km/h, co na obecnym etapie rozwoju Polski, jest jak najbardziej wystarczające. Podobne systemy zasilania istnieją także we Włoszech, Hiszpanii, Czechach i Słowacji. Jednym z najpopularniejszych napięć stosowanych obecnie (2024 rok) w kolejnictwie jest 25 kV AC, o częstotliwości 50 Hz. Jest to system narzucany innym przez germanów. System ten ma tę zaletę, oprócz wspomnianej wcześniej możliwości transformacji napięcia, że jego częstotliwość odpowiada częstotliwości prądu w sieciach przemysłowych. W naszych domach w gniazdkach prąd również ma taką częstotliwość, czyli 50 Hz. Wymaga więc jedynie niewielu podstacji trakcyjnych, a wysokość napięcia powoduje, że przesył energii odbywa się przewodami o małym przekroju i z niewielkimi stratami. Zasilanie to stosowane jest na przykład w kolejach chińskich, brytyjskich, hiszpańskich i japońskich. Problemem jest jednak to, że te podstacje muszą pracować na sieciach energetycznych o napięciu 220 kV i wyższych, a w Polsce dominują sieci 110 kV, dobrze pracujące dla sieci kolejowej 3 kV DC. W dodatku, produkowane w Polsce lokomotywy mogą pracować w różnych systemach. Niech germańcy mają swoją technikę, a Polska ma swoją i to całkiem dobrą. Najwyższy czas wyjść już z tego germańskiego kołchozu.

W wielu krajach świata funkcjonuje nie jeden system zasłania linii kolejowych, ale dwa. Są kraje, które na jednej linii kolejowej mają zasilanie prądem stałym lub zmiennym. Odbywa się to w określonych porach dnia, po wcześniejszych ustaleniach. Takie systemy bardzo komplikują ruch kolejowy i znacznie podnoszą koszty transportu. Wymaga to eksploatowania kosztownych stacji transformatorowych, prostownikowych i tym podobne oraz odpowiedniego taboru na wybranych liniach.

Sieć trakcyjna napowietrzna i lokomotywy elektryczne.

Sieć napowietrzna miała swoje plusy, choć jej wykonanie było najdroższe. Całkowicie izolowała możliwość porażenia prądem pasażerów. Początkowo rozważano stosowanie odbieraków prądu typu typu drążkowego. Na końcu drążka była rolka lub ślizg. Ostatecznie pierwsze lokomotywy elektryczne powszechnie używały odbieraki pałąkowe, w których wyeliminowano problem konieczności stosowania zwrotnic sieciowych w celu jazdy w wybranym kierunku na rozjazdach torowych. Odbieraki pałąkowe zwane też odbierakami typu lira (ze względu na kształt głównej części odbieraka), wyposażone zostały w poprzeczną listwę ślizgową, która styka się z przewodem trakcyjnym. Przewód trakcyjny może swobodnie poruszać się po śizgu, co przy zapewnieniu odpowiedniego docisku ślizgu do przewodu, wpłynęło na znacznie lepszą współpracę odbieraka z siecią i dobry przepływ energii elektrycznej. W dodatku, nie ma problemu ze zmianą kierunku jazdy, jak to jest przy odbierakach typu drążkowego. I to rozwiązanie zaczęto stosować na lokomotywach elektrycznych Sudeckiej Kolei Górskiej.

Pierwsze lokomotywy elektryczne dla Sudeckiej Kolei Górskiej wyprodukowano już w 1912 roku i zostały zbudowane przez firmy AEG oraz Wrocławskie Zakłady Linke Hofmann. Lokomotywy miały jeden wolnoobrotowy silnik, przekładnie, ślepy wał, korbowody i wiązary. Stosowano także masy wyważające. Ich układ biegowy był wzorowany na podwoziach lokomotyw parowych. Te lokomotywy były tanie w produkcji, ale awaryjne, co powodowało duże koszty eksploatacji. Jako lokomotywy towarowe używano większych lokomotyw z dwoma silnikami. Często były to pojazdy dwu-członowe, z układem osi CC lub DD. Pierwsze tego typu lokomotywy elektryczne zbudowano w 1915 roku. Lokomotywy Serii E91 było to lokomotywy elektryczne towarowe trój-członowe. Lokomotywy ciężkie to na przykład lokomotywy Serii E711 i podobne E422. Lokomotywy bardzo często miały układ podwozia 2’D2’ lub 2’BB2’. Od 1920 roku, w EZT zaczęto stosować zawieszenie silników elektrycznych na każdej osi napędowej, w systemie tramwajowym, czyli za tak zwany nos. Od 1923 roku, ten sam system zawieszenia silników zaczęto stosować w lokomotywach elektrycznych. E18 i E19 to były udane elektrowozy, których prędkość biegu dochodziła do 170 km/h. Elektrowozy te potrafiły ciągnąc pociągi pospieszne na dystansie Wrocław – Jaworzyna Śląska z prędkością handlową 107 km/h. Wsród EZT można wymienić ET87 z 1914 roku. Do wagonów silnikowych zaliczamy Serię T89, które popularnie nazywano „Liczyrzepy”. Pierwsze EZT były wycofane z eksploatacji już w 40-latach XX wieku.

Lokomotywy elektryczne Serii ES9/E1 oraz ES19/E71 zostały zamówione w 1914 roku, a dostawy trwały do 1926 roku. Nie były to lokomotywy dostosowane do trudnych warunków górskich i dlatego występowało ich duże zużycie i liczne awarie. Już w 20-latach XX wieku, wiele lokomotyw służyło za magazyny części zamiennych dla pozostałych elektrowozów. Lokomotywa miała układ osi 1’C1’. Masa służbowa wynosiła 84 000 kg. Prędkość maksymalną 110 km/h. Moc silnika elektrycznego 885 kW. Prąd zasilania 15 kV 16 2/3 Hz AC.

Lokomotywa elektryczna pasażerska Serii Baureihe E16, była produkowana w okresie 1926-1933. miała układ Zosi 1’Do1’. Masa służbowa wynosiła 110 800 km. Długość 16,30 m. Średnica kół napędnych 1,60 m. Dwa silniki elektryczne o mocy 2 655 – 2. 944 kW. Prąd zasilania 15 kV 16 2/3 Hz AC. Siła pociągową 196 kN. Prędkość maksymalna 120 km/h. Wyprodukowano 21 egzemplarzy.

Lokomotywy elektryczne Serii E 18 01 / E 15 01, E17 i E04 to są lokomotywy z czterema silnikami napędzającymi poszczególne osie. Pierwsza tego typu lokomotywa została opracowana w 1927 roku. Produkcja seryjna była prowadzona przez firmy; SSW oraz Borsig. Układ osi 1’BoBo1’. Długość 16,80 m. Masa służbowa 103 500 kg. Moc 2 280 – 2 760  kW. Prędkość maksymalna 110 km/h. Prąd zasilania 15 kV 16 2/3 Hz AC.

Lokomotywy elektryczne Serii E21.0 / E21.5, to były lokomotywy elektryczne ekspresowe, które opracowano w 1927 roku, a produkowane były w zakładach; LHW oraz Bergmann. Układ osi 2’Do1’, jedyny tego typu na świecie. Długość 14,94 m. Masa służbowa 121 900 kg. Prędkość maksymalna 110 km/h. Ilość silników elektrycznych 8 egzemplarzy. Moc 2 650 – 3 500 kW.

Lokomotywy Serii E30 / EP 202 bis EP 208; to były elektryczne lokomotywy pasażerskie i uniwersalne, o prędkości 90 km/h. Były opracowane w 1914 roku i produkowane przez kilka fabryk;  BMAGmech, Teil Maffei-Schwartzkopff-Werke (MSW) elektr. Długość lokomotywy 12,95 m. Masa służbową 82 500 kg. Układ osi 1’C1’. Jeden silnik elektryczny o mocy 530 – 598 kW. Prąd zasilania 15 kV 16 2/3 Hz AC.

Lokomotywa elektryczna ciężka Serii Baureihe E 91, była produkowana w okresie 1924-1929, przez AEG. Układ osi C’C’. Masa służbowa 123 700 kg. Długość 16,70 m. Średnica kół 1,25 m. Dwa silniki elektryczne o mocy 1 660 – 2 200 kW. Prąd zasilania 15 kV 16 2/3 Hz AC. Siła pociągową 294 kN. Prędkość konstrukcyjna 55 km/h. Zbudowano 34 egzemplarzy, z których 14 trafiło do Jeleniej Góry. Lokomotywa Serii Baureihe E 91 została zaprojektowana specjalnie na górskie szlaki kolejowe. Chociaż ma dwie ostojnice, to została zbudowana jako trójczłonowa, Aby dobrze wpisywała się w skrajnie górskich torów, o promieniach łuków poniżej 190 m. Trzy pudła lokomotywy zostały mechanicznie połączone ze sobą i dodatkowo zabezpieczono harmonijką. Kabiny sterownicze zostały umieszczone na obu końcach lokomotywy. Na dachu pierwszego i ostatniego członu umieszczono odbieraki prądu. Pomiędzy wózkami umieszczono transformator trakcyjny. Napęd to były dwa podwójne silniki, które na osi miały koło zębate, przekładnię, korbowód i wiązary. Silniki wyposażono w dodatkową wentylację. Wyłącznik szybki wyposażony został w komorę olejową. Sterowanie pracą lokomotywy odbywało się za pomocą styczników elektromagnetycznych oraz nastawnika o 19 pozycjach. Lokomotywa potrafiła ciągnąć pociąg pasażerski o masie 500 ton na podjeździe 10 promili z prędkością 45 km/h lub pociąg towarowy o masie 1 200 ton z prędkością 35 km/h.

Na szlakach Sudetów używano także EZT Serii: ET25, ET31, ET51.0, ET51.1, ET87, ET88, ET89.

W 1945 roku, do Moskwy wywiezione zostały lokomotywy elektryczne Serii: E17 (2 egzemplarze), E42 (3 egzemplarze), E44 (2 egzemplarze), E90 (2 egzemplarze), E91 (5 egzemplarzy), E94 (11 egzemplarzy), E95 (6 egzemplarzy), EZT Serii: ET31 (2 egzemplarze) E51 (3 egzemplarze), ET89 (6 egzemplarzy), wagony sterownicze serii ES51 i ES89 (12 egzemplarzy).

Opracował Karol Placha Hetman