Alain Groff*)

Model Karlsruhe   

Kontekst historyczny i usytuowanie geograficzne

Miasto Karlsruhe liczy około 270 tys. mieszkańców (stan z roku 1999). Obszar zamieszkania wynosi 174 km²  (gestość zaludnienia: 1 550 mieszkańów/ km²). Stuttgart, stolica landu Badenia-Wirtembergia oddalony jest o 70 km na wschód. Rzeka Ren stanowi granicę z landem Nadrenia-Palatynat.

Karlsruhe wprowadziło komunikację tramwajową już około roku 1900. Krokiem milowym dla rozwoju  sieci tramwajowej w Karlsruhe było przeniesienie kolejowego dworca centralnego ze śródmieścia na krańce południowe . 70 lat później oddalenie dworca od centrum i chęć uniknięcia utrudnień z przesiadaniem się na dworcu stało się przyczyną stworzenia dwusystemowego modelu tramwajowego.

   Fot. Tramwaj w Karlsruhe (za: Karlsruher Verkehrsverbund)

Na początku całkowita długość linii tramwajowych wynosiła 38 km. Mimo dużych zniszczeń w czasie wojny tuż po jej zakończeniu udało się reaktywować 32 km tras. W latach 50 i 60 losy systemu bywały różne, ale mimo wszystko udało się stopniowo zwiększać ilość wydzielonych z ruchu tras tramwajowych. W roku 1993 na 56 km tras 80% było wydzielonych. Następnym decydującym wydarzeniem był remont zniszczonych linii kolejowych i wcielenie ich decyzją władz politycznych w system operacyjny komunikacji zbiorowej. Tym samym system miejskiej komunikacji tramwajowej stał się integralną częścią sieci regionalnej. Za datę narodzin systemu lekkiego tramwaju uważa się rok 1957. Lata 70, 80 i 90 wykorzystane zostały na sukcesywny rozwój systemu. Specyfika systemu polega na wykorzystaniu lekkich pociągów szynowych do miejskiej komunikacji tramwajowej.

W 1967 r. główna ulica handlowa "Kaiserstrasse" została przekształcona w strefę dla pieszych, powiększaną stopniowo w kolejnych latach. Ruch uliczny został wyeliminowany, z wyjątkiem krótkich okresów w ciągu dnia dla samochodów dostawczych. Tramwaj porusza się w obrębie strefy. Nie sprawdziły się obawy właścicieli sklepów, że odbije się to niekorzystnie na liczbie klientów, do tej pory tradycyjnie korzystających z samochodów osobowych. Dzisiaj nikt już nie może nawet sobie wyobrazić sytuacji sprzed laty.

Przyłączenie położonych na północ od miasta miejscowości było po części rezultatem inicjatywy politycznej ich władz, które zwróciły się do zarządu miasta Karlsruhe z zapytaniem o możliwości stworzenia połączeń regionalnych. Ostatecznie zdecydowano się na wykorzystanie mało używanej linii kolejowej. W tym czasie rozpoczęły się długotrwałe dyskusje z kolejarzami, dla których idea zaadaptowania linii kolejowych dla potrzeb komunikacji miejskiej na początku była mało przekonywująca. W 1979 r. na linie kolejowe po raz pierwszy został wpuszczony tramwaj. Poprzedzone to było elektryfikacją linii pod napięciem 750 V, wybudowaniem dodatkowych przystanków i zmianami w sygnalizacji. Według ówczesnej umowy władze gminne pokryły 50% kosztów dodatkowej infrastruktury, pojazdów i ich użytkowania z 15% pozostałych po odliczeniu dotacji od rządu krajowego i federalnego. Gminy Eggenstein-Leopoldshafen i Linkenheim-Hochstetten zapłaciły po połowie pozostałe 50%, co oznaczało ich udział w wysokości 3,75% kosztów całej inwestycji. Wioski obsługiwane na tej trasie ponosiły część kosztów operacyjnych w wysokości odpowiadającej średniej liczbie mieszkańców korzystających z usługi.

Fot. Schemat systemu szynowego w Karlsruhe (za: Karlsruher Verkehrsverbund) (wersja PDF)

Specyfika pojazdów dwusystemowych

Pojazdy dwusystemowe poruszają się po mieście jako tramwaje, na obrzeżach miasta stają się niejako pociągami i rozwijają prędkość do 100 km/h. W tzw. miejscach stycznych zmienia się zasilanie z miejskiego prądu stałego 750 V na prąd zmienny kolejowy 15 000 V i 162/3 Hz. Na dachu pojazdu i pod podłogą umieszczone są stacje transformatorowe i prostowniki. Ich zadaniem oraz zadaniem systemów zabezpieczających i radiowych jest zapewnienie bezproblemowej jazdy tramwajów w obu sieciach.

Na początku największą trudność sprawiała szerokość torów tramwajowych i kolejowych. Usunięto ją stosując trójtorowość dostosowaną do użytkowania przez oba systemy pojazdów. W sieci miejskiej lekkie pociągi kolejowe mogą się poruszać jedynie pod warunkiem, że mają możliwość szybkiego hamowania. W przeciwieństwie do lokomotyw i i ciężkich pociągów tramwaje, podobnie jak każdy inny pojazd w ruchu ulicznym, muszą potrafić zatrzymać się w przeciągu sekund. Stąd w obrębie miasta maksymalna prędkość pojazdów wynosi 40 km/h, poza jego granicami do ponad 100 km/h. W momencie, gdy pociąg opuszcza dworzec główny wchodzi za pomocą przełącznika w sieć tramwajową. W razie przekroczenia dopuszczalnej prędkości 40 km/h pojazd zostaje automatycznie wyhamowany. W celu przystosowania pociągu do komunikacji miejskiej wyposażono go w światła migania, światła hamowania, składane lusterko tylne oraz stacje do zdalnego sterowania zwrotnicami i światłami sygnalizacyjnymi.

Dane techniczne pojazdu dwusystemowego z Karlsruhe

Długość                                               37,610 m

Minimalny promień skrętu                    25 m.

Wysokość podłogi                              630/880 mm

Wysokość nad krawędzią szyny          3,480 m.

Szerokość                                           2,650 m

Ilość miejsc siedzących/stojących         100/129

Największa prędkość                          100 km/h

Średnie przyspieszenie                         1,00 m/sek²    

Średnie hamowanie                             1,3 m/sek²

Waga pustego pojazdu            59,00 t

Moc silnika                                         4 x 125 kW

Model Karlsruhe i możliwości jego wykorzystania

Podwaliny tzw. Modelu Karlsruhe powstały w latach 1984-85, gdy przeprowadzono badanie nad możliwością połączenia pasażerskiego ruchu kolejowego z ruchem tramwajowym. Model składa się z 3 komponentów:

Ogólne uwarunkowania dla zastosowania modelu Karlsruhe

Jeśli w dużych miastach istnieją już rozwiązania dotyczące połączenia regionu z centrum miasta, nie ma potrzeby stosowania tego modelu. Wszystkie projekty realizowane na bazie modelu Karlsruhe zakładają połączenie transportu w mieście i regionie oraz korzystanie z szyn kolejowych. Tam, gdzie istnieją tory o normalnej szerokości w mieście i regionie oraz, gdzie trakcje są zelektryfikowane, zastosowanie tego modelu jest najprostsze. Wiele miast, które teraz zaczynają korzystać z systemu, rozebrało w przeszłości swoje tory i teraz wprowadzają całkiem nowy system transportu pasażerskiego.

Szerokość torów

Różne szerokości torów kolejowych i tramwajowych nie są przeszkodą w zastosowaniu modelu. Czasami można wprowadzić sieć śródmiejską - np. jak w Ulm lub wprowadzić trójtorowość.

Pojazdy

Pojazd nasz jest pierwszym dwusystemowym pojazdem tego typu na rynku, który niewątpliwie powinien być jeszcze udoskonalany, np. w zakresie niskopodłogowości. Nowe modele mają być niskopodłogowe i zawierać część restauracyjną w środku wagonu.

Długość i szerokość pojazdów jest na tyle dowolna, że nawet takie miasta jak Grac/Austria z wąskimi średniowiecznymi uliczkami mogą sobie pozwolić na wprowadzenie modelu.

Zasilanie

Pojazd na ropę i prąd stały - szczególnie atrakcyjny dla obszarów z trakcją nie  zelektryfikowaną. Różne systemy zasilania w krajach europejskich wymagają wdrażania  nowych pomysłów. W Chemnitz realizowany jest właśnie projekt z zastosowaniem tzw. "Power-Pack"

Uwarunkowania

Wprowadzenie modelu jest z pewnością łatwiejsze w nowoczesnych miastach niż w miastach ze starą zabudową.

PRZYKŁADOWE PROJEKTY

Karlsruhe

270 000 mieszkańców w mieście

950 000 mieszkańców w regionie

Linie Karlsruhe - Worth, K. - Pforzheim, K. - Bretten aż do Heilbronn. W Heilbronn pojazdy jeżdżą jako tramwaje do centrum  miasta, dzięki czemu powstało bezpośrednie połączenie między centrum Heilbronn i Karlsruhe.

Kassel

195 000 mieszkańców w mieście

550 000 mieszkańców w regionie

Specjalny rodzaj dwusystemowości - trasa tramwajowa o długości 3,5 km z Baunatal-Porschestrasse do Baunatal-Grossenritte wykorzystująca linie kolejowe przedsiębiorstwa kolejowego Kassel-Naumburg AG. Mimo jednakowej szerokości torów kolejowych i tramwajowych nie jest to przypadek idealny i bezproblemowy dla  zastosowania modelu. Pojazdy niskopodłogowe mają szerokość 2,30 m, podłoga ma wysokość 200 mm. Budowa peronów o wysokości 20 cm nie była możliwa, a z kolei wysokość11,5 cm - wysokość peronów zgodna z przepisami EBO, zmniejszała komfort wsiadania do pojazdu.

Przyjęto następujące rozwiązanie: na dworcu Baunatal wprowadzono tor czteroszynowy, dzięki czemu pojazd może zatrzymywać się poza normalnym peronem. Opisane problemy występują tam, gdzie podłoga pojazdów jest niższa niż 35 cm, a szerokość pojazdów mniejsza niż 2,65 m

Fot. RegioTram Kassel- projekt rozwoju systemu (za. Nordhessischer Verkehrsverbund)

Saarbrucken

190 000 mieszkańców w mieście

280 000 mieszkańców w regionie

W latach 60 i 70 miasto zlikwidowało linie tramwajowe i zastąpiło je przez autobusowe. W latach 90 zaczęto się interesować modelem Karlsruhe.

Długość pojazdów - 37 m

Szerokość pojazdów - 2,65 m

Producent pojazdów - Bombardier Eurorail

Cały projekt ma kosztować 540 milionów DM.

Chemnitz

270 000 mieszkańców w mieście

600 000 mieszkańców w regionie

W latach 1993-1995 przeprowadzono badania pod kątem możliwości zastosowania modelu Karlsruhe w regionie i mieście. Chemnitz posiada jako jedyne miasto w Saksonii standardową sieć tramwajową, ale sieć kolejowa nie jest w pełni zelektryfikowana. Zbadano 5 odcinków kolejowych w regionie. W wyniku tego studium zaplanowano rozbudowę sieci przewozowej przy uwzględnieniu istniejącej sieci tramwajowej.

1.      etap prac:  Stollberg-Chemnitz-Limbach-Oberfohna/Burgstadt

2.      etap prac:  Floha-Chemnitz-Hohenstein-Ernstthal

Na odcinku rozbudowywanym w ramach 1. etapu przewiduje się największy wzrost liczby pasażerów. Ponieważ ta trasa kolejowa nie jest zelektryfikowana i na razie nie jest to ujęte w planach należało się zastanowić nad nowym rodzajem pojazdów dwusystemowych, niskopodłogowych 600V=/ Diesel. Najlepszym pomysłem wydaje się pięcioczłonowy pojazd, który, podobnie jak pojazd Vario, może poruszać się po liniach nie zelektryfikowanych z dodatkowym generatorem na olej napędowy ("Power-Pack"). Rozwój i przetestowanie takiego modelu mającego poruszać się jedynie na odcinkach nie zelektryfikowanych jest częścią tego projektu. Jeśli ta próba nie okaże się pomyślna, w pojazdach Vario zostanie wbudowany generator na olej napędowy. Prace na drugim etapie rozbudowy dotyczą zelektryfikowanego odcinka kolejowego. Tutaj możliwe jest zastosowanie pojazdów niskopodłogowych pracujących w dwóch systemach. Ta trasa zostanie uruchomiona po oddaniu paru odcinków w Chemnitz.

Akwizgran

280 000 mieszkańców w mieście

630 000 mieszkańców w regionie

Miasto zlikwidowało w latach 70 swój system tramwajowy. Pozostałością po przemysłowej przeszłości miasta są liczne czynne linie kolejowe i część linii nie użytkowanych. Te korzystne uwarunkowania sprawiły, że zaczęto zastanawiać się nad wprowadzeniem modelu Karlsruhe do Akwizgranu. W projekcie jest zawarte przedłużenie linii do Holandii, co uwarunkowane jest wprowadzeniem w regionie Akwizgranu identycznego  zasilania prądem stałym 1500 V.

Heilbronn

Przykład wykorzystania modelu w małym mieście. Linie kolejowe przebiegają poza obrębem miasta. Poprzez rozbudowanie odcinka  tylko 9 km centrum miasta zostaje połączone z obwodnicą kolejową.

Inne miasta niemieckie, w których rozważa się wprowadzenie modelu Karlsruhe - Ulm, Osnabruck, Padeborn, Kiel.

PROJEKTY W INNYCH KRAJACH EUROPEJSKICH

Grac/Austria

240 000 mieszkańców w mieście

400 000 mieszkańców w regionie

Miasto ma trochę inne uwarunkowania urbanistyczne - 850-letnia przeszłość pozostawiła kręte uliczki i ciasno zabudowane centrum. Zastała sieć tramwajowa obsługiwana jest przez pojazdy o szerokości 2,20 m i maksymalnej długości 29 m. Połączenie centrum miasta z siecią kolei regionalnej jest możliwe przy uwzględnieniu konieczności wprowadzenia dwusystemowego pojazdu o napędzie Diesel/prąd stały:

Inny projekt austriacki przeprowadzony został w St. Polten w Dolnej Austrii.

Genewa/Szwajcaria

150 000 mieszkańców w mieście

300 000 mieszkańców w regionie

W regionie realizowanych jest parę projektów opierających się na modelu Karlsruhe.

.           połączenie ponadgraniczne z Francją przy wykorzystaniu torów SNCF po wprowadzeniu trójszynowego toru

.           rozwiązanie alternatywne: Genewa jako węzeł komunikacyjny po rozbudowaniu przynajmniej części sieci tramwajowej w systemie dwuszynowym lub trójszynowym. W efekcie: realizacja wszystkich połączeń regionalnych na zasadzie kolejki miejskiej      dowożącej pasażerów do głównego dworca

.           zastosowanie pojazdów przegubowych przypominających kolej miejską o napędzie 1500V, na prąd stały, z napędem pomocniczym na ropę dla odcinka granicznego Genewa

.           La Plaine. Tutaj szwajcarska część trakcji została już w latach 50-ych zelektryfikowana i przystosowana do francuskiego prądu stałego 1500V. Pomocniczy napęd na ropę służy tu, inaczej niż w pojazdach dwusystemowych, jedynie do przejścia między zajezdnią      SBB i zelektryfikowaną (1500V) częścią dworca.

Ljubljana/Slowenia

260 000 mieszkańców w mieście

360 000 mieszkańców w regionie

Miasto o podobnej wielkości jak Karlsruhe. Nie ma na razie sieci tramwajowej. Do położonego na peryferiach dworca prowadzi 5 regionalnych linii kolejowych. Projekt obejmuje rozbudowę sieci łączącej centrum z istniejącymi torami kolejowymi.

Na zlecenie Słoweńskich Kolei opracowane zostało przez specjalistów z Karlsruhe studium wykonalności przedsięwzięcia.

Projekty w Anglii:

Nottingham

Newcastle

Kent - budowa licznych przystanków wzdłuż starej linii kolejowej Medway Valley Line,  która po przejęciu funkcji kolejki miejskiej obsługuje też transport towarowy (750 V)            oraz rozbudowanie połączeń do centr takich miast, jak: Maidstone, Rochester, Chatham, Gillingham

Cardiff - zastąpienie transportu autobusowego w mieście przez transport szynowy

Projekt francuski - Ile de France

Podsumowanie

Po 10 latach rozwoju naszego przedsiębiorstwa można dzisiaj powiedzieć, że idea mieszanego napędu zakorzeniła się już w świadomości i jest konsekwentnie rozwijana. Karlsruhe zebrało w ciągu tego okresu szereg pozytywnych doświadczeń w zakresie badań i wdrażania konkretnych projektów. Zakup  lekkich pojazdów torowych przez Przedsiębiorstwo Kolej Niemiecka AG usunęło resztę sceptycyzmu dotyczącego dwusystemowych pojazdów torowych o niewielkiej wadze. Aspektem bardzo pozytywnym jest zmniejszenie segregacji regionu od miasta. Miasta i regiony wykorzystują częściowo nieużywane stare tory kolejowe i nie muszą budować tras dodatkowych. Dodatkowym elementem jest nowa polityka cen - kolej nie może żądać za korzystanie ze swoich torów cen wyższych niż koszty nowo powstałej  infrastruktury.

Model Karlsruhe przyczynił się do szerszego spojrzenia na problem też i w innych krajach. Przykładem jest Francja, gdzie projekt Ile de France jest z pewnością dopiero początkiem. W Anglii uelastycznia się konserwatywne do tej pory nastawienie do koncepcji dzielenia torów kolejowych: tracksharing - yes or no? Jest tam jednakże inny system finansowania projektów. W przeciwieństwie do Niemiec, gdzie gminy mają do dyspozycji instrument finansowy w postaci ustawy transportowej, w Anglii króluje zasada "private funding". Pierwsze kroki w dziedzinie wprowadzenia pojazdów mieszanych poczynione zostały w Holandii i Austrii. Również inne kraje europejskie są zainteresowane naszym projektem, np. Norwegia i Szwecja. W Słowenii wyjątkowo inicjatywa wyszła od państwowych kolei, ale taka sytuacja zapewne będzie się powtarzać zwłaszcza w okresie coraz bardziej powszechnej prywatyzacji kolei i poszukiwania nowych rynków.

Model Karlsruhe wydaje się być szczególnie atrakcyjnym rozwiązaniem dla średnich miast i regionów o liczbie mieszkańców od 200 000 do 500 000. Aby inwestycja miała sens i uzasadnienie finansowe musi być zapewniony, oprócz uwarunkowań technicznych, odpowiednio duży odbiór usługi. Połączenie miasta z regionem pozwala w wielu przypadkach na znaczne zredukowanie kosztów eksploatacyjnych i zwiększenie opłacalności przedsięwzięcia.                                                                    

Celem polityki Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego Karlsruhe (VBK) zawsze było zwiększenie liczby przewozów na korzyść komunikacji zbiorowej. Realizacja tych zamierzeń była możliwa tylko poprzez zwiększenie komfortu jazdy pojazdami zbiorowymi (wygoda, niezawodność, łatwość dostępu, zminimalizowana liczba przesiadek). W myśl tej filozofii transport publiczny miał automatycznie stać się alternatywą dla samochodów osobowych bez konieczności wprowadzania elementów polityki restrykcji. Władze Karlsruhe nigdy nie stosowały schematu podziału na "czarne" i "białe" - komunikacja zbiorowa-tak, samochody-nie. Powstanie strefy dla pieszych i jej stopniowe rozszerzanie nie byłoby możliwe bez stworzenia centralnej arterii miejskiej na ulicy Kriegsstrasse. W Karlsruhe rozwojowi lekkiej komunikacji pociągowej towarzyszyła rozbudowa systemu dróg. Podobna sytuacja panuje w regionie. Niektóre projekty z zakresu komunikacji zbiorowej nie powiodłyby się, gdyby nie powstały obwodnice odciążające wioski od ruchu kołowego.

Model Karlsruhe jest doskonałym przykładem na zwiększenie atrakcyjności transportu publicznego. Świadczą o tym chociażby dane statystyczne dotyczące zmiany liczby przewożonych pasażerów. Na odcinku Karlsruhe - Bretten liczba pasażerów od momentu wprowadzenia  w  roku 1992 dwusystemowości  zwiększyła  się  z  2000 na dzień roboczy do 14 000 w 1997.