Strona główna » transport » Wymyślamy kolej na nowo: koleje dla Afryki

Wymyślamy kolej na nowo: koleje dla Afryki

Archiwum

Kolej ma swoją, bardzo poważną rolę do spełnienia. Główne linie mogą oferować koszty transportu niższe niż cokolwiek innego, szybka kolej zastępuje samoloty, potrzebny jest rozsądny standard techniczny dla bocznych linii służących głównie lokalnemu i regionalnemu transportowi pasażerskiemu.

Do tego zestawu można, choć nie trzeba, dołożyć jeszcze jeden element. Kolej, która będzie tak tania inwestycyjnie, jak to tylko w ogóle jest możliwe. Kosztem sporych ograniczeń praktycznych, rzecz jasna, ale zobaczmy, co też da się osiągnąć.

Jak wiadomo, na koszt linii kolejowej składa się koszt samej drogi, która bardzo dokładnie zależy od dopuszczalnego nacisku na oś oraz koszt robót ziemnych i inżynieryjnych, który jest tym większy, im mniejsze mają być maksymalne nachylenia linii kolejowej.

Nachylenie ma olbrzymie znaczenie przy transporcie towarów i znacznie mniejsze w transporcie pasażerskim, a maksymalne możliwe dla normalnego ruchu to około 10%. W tym przypadku wszystkie osie musza być napędzane, czyli nie jest możliwe ciągnięcie wagonów.

Koszt budowy linii to jest kwestia precyzji jej konstrukcji i utrzymania oraz masy szyn, ilości podkładów i samej konstrukcji. To wszystko jest pochodną nacisku na oś. Teraz zaglądamy do standardowego katalogu szyn i widzimy tam dwie rzeczy. Po pierwsze, szyny są sprzedawane na kilogramy, a po drugie najlżejsze ważą 4 kg/m. Takie są wymiary  według norm, lżejszych nie ma i nigdy nie było, zapewne też nie będzie.

Tego się będziemy trzymać, taniej się nie da. To oznacza 800o kg szyn na kilometr linii. To oznacza jakieś 5000 USD przy dzisiejszych cenach. Eufemistycznie mówiąc śmiesznie tanio. Przy dopuszczalnych nachyleniach do 10% koszt robót ziemnych też jest znikomy, w praktyce ogranicza się do usunięcia warstwy gleby i wysypania czegokolwiek w to miejsce.

Kluczem do rozsądnych kosztów całości drogi staje się koszt podkładów. Wydaje się to mało istotną sprawą, ale nią nie jest. Przynajmniej na skalę całej linii. W takim razie potrzeba podkładów, które są tańsze, co oznacza mniej, cieńszych i krótszych. Żelbetowe podkłady znakomicie sprawdzają się przy dużych obciążeniach i dużych prędkościach, ale wymagają więcej konstrukcji drogi, czyli są droższe. Odpada. Pozostaje drewno lub wszelkiego rodzaju elementy z recyclowanego plastiku i gumy, właściwościami przypominające drewno, ale trwalsze. Długość i grubość podkładów są o tyle związane, że te, które mają przenosić obciążenia na mniejszej długości, mogą też być cieńsze. To nas sprowadza do tego, że rozstaw szyn powinien być jak najmniejszy. Przy normalnym rozstawie szyn pozostałe koszty budowy drogi są i tak na tyle wysokie, że tak drastyczne oszczędzanie na szynach nie ma wielkiego sensu. Dlatego będziemy oszczędzać do granicy absurdu również na podkładach i konstrukcji drogi. Tania konstrukcja oznacza że rozwijane prędkości będą w znacznym stopniu ograniczone rozstawem szyn. A dokładniej- wąski rozstaw szyn nie będzie nadrabiany staranną konstrukcją w celu rozwijania większych prędkości. Bo spowodowałoby to wyższe koszty budowy, czyli dokładnie to czego mamy zamiar uniknąć.

W takim razie pozostaje ostatnie pytanie:

Jaki jest najmniejszy praktyczny dla kolei rozstaw szyn?

Części odpowiedzi brzmi– nie ma to większego znaczenia, bo zawsze skrajnia kolejowa może być większa, wagony i lokomotywy wystawać bardziej i przewozić tyle samo. Tyle że jest to możliwe jeśli nasza droga kolejowa będzie starannie zbudowana i użyjemy wystarczającej długości podkładów. Czyli w całości zanegujemy sens mniejszego rozstawu szyn. Nie, nie o to chodzi. Jeśli zbudujemy zwyczajnie, to w miarę wiadomo, czego można się spodziewać.

Najmniejszy historycznie znany i praktyczny rozstaw szyn wynosił 15 cali, czyli 381 mm. Użył go w swojej posiadłości pewien angielski lord, który zamierzał zbudować praktyczną kolejkę lokalną i jednocześnie eksperyment z jak najmniejszym rozstawem szyn. Zadziałało, nadawała się do przewozu zarówno pasażerów, jak też transportu płodów rolnych do stacji prawdziwej kolei, jak też lokalnej cegielni i budowy samej posiadłości. Był sobie jednak problem. Stabilność przy prędkości. Przy tym rozstawie szyn faktyczna prędkość maksymalna wynosi 10-15 km/h. Dla dzisiejszej logistyki, a zwłaszcza oczekiwań pasażerów jest to wielkość kompletnie nieakceptowalna, nieprawdaż?

Koleje polowe czasów I wś miały w większości rozstaw szyn 600 mm i zależnie czy tory były budowane naprawdę tymczasowo, czy jako całkiem poważna konstrukcja, pociągi mogły przemieszczać się z prędkościami maksymalnymi 15-25 km/h.

Rozstaw szyn w okolicach 750 mm pozwalał na prędkości rzędu 40 km/h, a po torach 1000 i 1067 mm pociągi dziś jeżdżą zupełnie sprawnie z prędkościami 70-80 km/h, a w Japonii, przy bardzo starannej konstrukcji i utrzymaniu drogi kolejowej nawet do 140 km/h.

Najmniejszą w jakimkolwiek stopniu akceptowalną prędkością dla taniej kolei wydają mi się prędkości około 40 km,/h, co narzuca rozstaw powyżej 700 mm. Z drugiej strony 1000 mm i więcej to nie jest żadna oszczędność kosztów budowy, a wprowadzanie kompletnie niepotrzebnie kolejnego standardu.

W takim razie roboczo możemy przyjąć 750 mm rozstawu torów (każdy pomiędzy 700 a 800 mm będzie równie dobry, ale ten był chyba najpopularniejszy, choć głównie w ZSRR i okolicach), 4 kg/wagi szyn i maksymalne nachylenia do 10% oraz sama droga zbudowana najtaniej jak to tylko możliwe. Jeśli użyjemy podkładów o calowej grubości, to metr sześcienny drewna powinien wystarczyć na kilometr. To oznacza razem zupełnie absurdalnie niski koszt szyn i podkładów w wysokości około 6000 USD/km. Oczywiście jeszcze potrzeba to wszystko jakoś połączyć, zbudować konstrukcję drogi, czasem jakieś mosty, etc.

A co za to otrzymujemy?

Drogę kolejową, którą mogą poruszać się pojazdy o nacisku 2 ton na oś z prędkością maksymalną  40 km/h. Maksymalna szerokość raczej nie może przekraczać 2,5 m, a wskazane byłoby mniej.

To nie jest opis pojazdu przydatnego w pierwszym świecie. 40 km/h prędkości maksymalnej oznacza prędkość handlową w okolicach możliwej do osiągnięcia na dobrych drogach rowerowych, a to raczej rower jest transportem w pierwszym świecie, którego to pierwszego świata wyznacznikiem coraz bardziej stają się właśnie dobre drogi rowerowe.

Wracając do opisu. Cztery osie po 2 tony każda oznacza pojazd o dopuszczalnej masie 8 ton. Czyli realnie pojazd towarowy w granicach 4-5 ton ładowności lub pasażerski o maksymalnej ładowności na krótkich trasach 30-40 pasażerów.  Jakakolwiek sieć trakcyjna nie wchodzi w grę, pozostaje więc napęd spalinowy i akumulatorowy. Albo.. fotowoltaika na pojeździe. Przecież opory toczenia kolei żelaznych są naprawdę małe, a do tego dokładamy prędkość przy której, jeśli nadmiernie nie obrazimy zasad mechaniki płynów, to opory powietrza nie będą mieć żadnego znaczenia.

Zapotrzebowanie na energię jest w tym układzie tak niskie, że jesteśmy w stanie przez całą zmianę napędzać nasz pojazd za pomocą akumulatorów, nawet ołowiowych. A z lekkim ładowaniem akumulatorów w czasie jazdy już zupełnie bez problemów. To ładowanie może być za pomocą silnika spalinowego, wystarczy naprawdę mały, albo nawet paneli fotowoltaicznych na dachu. Oczywiście nawet w takim pojeździe i przy najlepszych warunkach fotowoltaika nie dostarczy całości potrzebnej energii. Ale w tym przypadku będzie to przynajmniej na tyle istotna część, że może przedłużyć zasięg działania z minimalnego rozsądnego do zupełnie bezproblemowego.

Łączenie składów w dłuższe jest jak najbardziej możliwe, ale zauważmy, że jeśli taka możliwość ma być dopuszczalna dla całkiem długich pociągów, to oznacza wymogi mocniejszej konstrukcji wagonów. A to oznacza większą masę własną. A ograniczenia już od razu są niemałe. Stąd sądzę, że praktyczna granica to zespoły trakcyjne, których nie można łączyć ze sobą, lub co najwyżej w podwójne zestawy. Taki zespół mógłby zapewne liczyć dwa do pięciu wagonów, czyli razem mieć pojemność porównywalna do jednej ciężarówki lub autobusu.

Na zdjęciu tytułowym widać zresztą pojazd w podobnej konwencji. Parry People Mover, inaczej British Rail class 139. Dopuszczalna masa zaledwie 12 ton, trochę skrócić, zwężyć, odchudzić i mamy nasz pojazd, który w każdym przypadku wyglądałby dość podobnie.

A do czego to miałoby służyć?

W największym skrócie- jako boczne i dojazdowe linie wobec linii kolejowych drugich kategorii i lokalnych. W warunkach pierwszego świata takie rozwiązanie może działać tam, gdzie dziewiętnastym wieku bywały wiejskie tramwaje konne. Czyli na odcinkach do kilku kilometrów łączących wieś czy hotel ze lokalną stacją kolejową. W miejscach gdzie istnieją całoroczne drogi nie bardzo widzę sens i możliwość przewozu towarów za pomocą takiej infrastruktury.

Jeśli jednak mówimy o warunkach wiejskiej Afryki czy Azji, gdzie samo istnienie transportu w porze deszczowej byłoby skokiem cywilizacyjnym. Każda, najbardziej podstawowa, możliwość transportu osób i towarów automatycznie tworzy rynek i, co za tym idzie, gospodarkę towarowo- pieniężną.  Po asfaltowych drogach, tam gdzie są, ciężarówki oferują względnie niskie koszty transportu. Tam, gdzie są kopalnie, istnieją linie kolejowe wożące urobek do portów, ale nie oferujące nic innego.

Pozostaje kwestia modelu biznesowego takiej infrastruktury, bo w każdym przypadku dotyczy ona małych przepływów ludzi i towarów, być może o krytycznym znaczeniu dla lokalnej społeczności, na większą skale o olbrzymim znaczeniu dla rozwoju kraju i regionu, ale z drugiej strony w miejscach gdzie ta infrastruktura miałaby znaczenie, dziś zwykle nie istnieje nic, są ludzie, jest jakieś rolnictwo, ale na pewno nie ma żadnych pieniędzy ani wiedzy i umiejętności, aby taką infrastrukturę zbudować i utrzymać.

Advertisements

7 komentarzy

  1. Marek W. pisze:

    4 kg / metr szyny x 2 = 8 kg/m
    8 kg/m x 1000 m = 8000 kg

    Czyli podany przez Ciebie koszt kilometra mnożymy razy dziesięć…

    Nie miałem jeszcze w ręku szyny której metr wazylby 4 kg ale to musi cieniutkie maleństwo być. Ciekawe jak zachowywałaby się przy zmianach temperatury.

    Ale ogólnie scenariusz ma spore analogie do XIX w angli połączonej ze współczesną techniką. Raz się sprawdziło, może i drugi.

    Pozdrawiam.

  2. Tak, coś bardzo dziwnie mi ta kwota wyglądała, ale nie wiem czemu nie zauważyłem jej przy sprawdzaniu.
    To już kolejny taki przypadek, dzięki za czujność.
    10-krotnie zaniżony był koszt szyn, niczego więcej, zamiast 500 USD powinno być 5000, czyli cała droga zamiast 1000 USD to 5500 USD, poprawiłem na 6000

  3. Takie szyneczki bywają w miejscach, gdzie przepycha się lekkie wózki, np. widziałem w wypożyczalniach kajaków, gdzie po takich torach wędrowały wózki z kajakami do rzeki kilkadziesiąt metrów dalej.
    Wysokość to 61 mm, szerokość stopy 34, grubość poza główką 4 mm. I te 4 mm to jest realna wytrzymałość.

  4. Migrant Worker pisze:

    Hmm. 6 tysięcy dolarów, czyli pi razy oko 20 tysięcy złotych za kilometr. W polskich warunkach pewnie więcej, bo jednak robocizna droższa a i ewentualne prace ziemne będą wykonywane przez maszyny. 20-30 kilometrów linii za milion złotych?

  5. Maszyny akurat nie zaszkodzą, one są po to, aby było taniej. Jak nie jest to dopiero jest patologia. Ale w Polsce może być drożej z powodu dużej ilości przepustów, połaczeń z sieciami wodnymi, kanalizacyjnymi, elektrycznymi, etc. z których połowa jest źle lub wcale opisana na mapach. Przy takiej inwestycji to właśnie przez złe mapy byłyby największe koszty. W cywilizowanych krajach wyjdzie taniej niż w Afryce.

  6. brysio pisze:

    mówiąc dokładnie to wąskotorówki w Bośni (w terenie górskim!) osiągały 60 km/h. A w Australii najszybsze pociągi ma Queensland ze standardem 1067 mm. Dobijają podaj do 200 km/h

  7. brysio pisze:

    Sorry tylko 160 km/h ale to i tak najszybciej w Australii.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: