Høyhastighetstog

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Det japanske Shinkansen-toget farer forbi Fuji-fjellet, med sakuratrær i forgrunnen.
Shinkansen 500-serie
Deutsche Bahns flaggskip: ICE 3
Flytoget, som sammen med sin nære slektning BM73 er Norges eneste høyhastighetstog, kommer opp i maksimalt 210 km/t.

Høyhastighetstog, lyntog eller høyfartstog kan defineres som tog som går i mer enn 250 km/t på ny bane (høyhastighetsbane), og minst 200 km/t på oppgradert bane. Denne definisjonen er i tråd med EU-direktiv 96/48[1] Grensen for høyhastighetstog og -baner varierer likevel noe fra land til land. Etter definisjonen ovenfor er f.eks. Stadler FLIRT-togene som NSB har bestilt, med en toppfart på 200 km/t, høyhastighetstog hvis de oppnår en slik hastighet mellom Vestby og SandbuktaØstfoldbanen om signalsystemet oppgraderes - mens de ikke er det om de går med samme fart på Gardermobanen, hvor fartsgrensen har vært 210 km/t siden åpningen. I desember 2009 vedtok Stortinget utredning av et høyhastighetsnett, «med bygging som siktemål», og med en gjennomsnittsfart på hovedstrekninger på minst 250 km/t.[2]
       På engelsk brukes av og til very high-speed og ultra high-speed om hastigheter på ca. 350 km/t og mer. Betegnelsene er upresise og brukes hverken av UIC (den internasjonale jernbaneunionen) eller EU i deres definisjoner av høyhastighetstog.[3]

Beskrivelse[rediger | rediger kilde]

Kina har hatt de raskeste konvensjonelle togene i vanlig trafikk (etter en katastrofal kollisjon i 2011 ble hastigheten satt ned til 300 km/t). Dette er tog dels av Siemens Velaro-typen (nære slektninger av de tyske ICE 3-togene), dels japanske tog fra Kawasaki Heavy Industries. På den nye Wuhan–Guangzhou-linjen kom de raskeste togene opp i 350 km/t og tilbakela 922 km på 3 timer.[4] Mellom Beijing og Tianjin var toppfarten 330 km/t, og kjøretiden på 117 km er 30 min[5] (Oslo–Fredrikstad er til sammenligning 100 km). Franske TGV-tog fra Alstom kommer opp i 320 km/t på flere linjer, først (i 2005) mellom Avignon og Aix-en-Provence.[6] 300 km/t forekommer også i Japan (Shinkansen), Spania (f.eks. Madrid–Sevilla, hvor 99,84 % av togene er i rute eller maks 5 min. forsinket[7]), Belgia og Storbritannia[8] (High Speed 1).

Ved testkjøring har en oppnådd til dels betydelig høyere hastigheter enn de som tillates i vanlig trafikk, i enkelte tilfeller nærmere det dobbelte. 574,8 km/t er verdensrekorden for et konvensjonelt tog, satt 3. april 2007 av et modifisert TGV-tog på linjen Paris–Strasbourg.[9][10] Rekorden for et ikke-modifisert tog, 403,7 km/t, er satt av et Siemens Velaro E-tog på AVE-linjen Madrid-Zaragoza i Spania.

De fleste høyhastighetstog er elektriske. I Storbritannia er imidlertid dieseldrevne høyhastighetstog mye brukt, og frem til 2000 fantes en del gassturbindrevne høyhastighetstog (turbotog) i Frankrike, Canada og USA.

Ytre bygning[rediger | rediger kilde]

Det karakteristiske ytre kjennetegn på et høyhastighetstog er strømlinjeformen, med en til dels langt fremstikkende front. Den er ment å minimere luftmotstanden, som får relativt større betydning jo mer farten øker. Således minimeres også turbulensen. Denne kan ellers være farlig eller ubehagelig for motgående tog, og kanskje føre til at grus og andre gjenstander langs linjen hvirvles opp. I tillegg avhenger luftmotstanden av hvorvidt toget kjører i åpent terreng eller i tunneler, og hvorvidt en tunnel består av separate løp eller om begge sporene går i samme tunnel. Konstruktørene må også ta hensyn til at deler av hjulene på et visst tidspunkt beveger seg med over det dobbelte av togets hastighet. Alt dette gjør at de fleste høyhastighetstog konstrueres etter omfattende tester i vindtunneler. En del lokomotiver og tog med mindre strømlinjet utseende kan riktignok gå i opptil 200 km/t. Dette er toppfarten til bl.a. det franske CC 6500, det tyske E 103 og det norske El 18. Omvendt finnes langsommere tog med strømlinjeform, i Norge f.eks. BM70 og BM72. Som regel er det likevel lett å se om et tog er dimensjonert for 250 eller 150 km/t.

Togets utforming skal ikke bare minimere luftmotstanden: *Noen steder skal togene kunne kjøre i stor fart gjennom svære snømengder. Da er det viktig at de kaster snøen til side, og ikke blir flytende oppå.

  • I land som ofte er utsatt for tropiske orkaner skal togene kunne tåle sidevind på kanskje 200 km/t og mer uten å blåse av sporet. Foreløpig er Japan det eneste landet hvor høyhastighetstog har nevneverdig risiko for å møte en tropisk orkan, men problemstillingen kan også være aktuell i f.eks. deler av USA hvis landet begynner å bygge høyhastighetslinjer slik president Barack Obama har antydet.

Korte høyhastighetstog, f.eks. Flytoget, kan nøye seg med én motorvogn til å trekke de 2-3 andre vognene. Mange høyhastighetstog består av lok og etterfølgende vogner. Det vanligste er et lok i hver ende, og et større eller mindre antall (opptil 14) mellomvogner. Enkelte høyhastighetstog har en motorvogn i hver ende, men særlig i lange tog blir kravet til motorkraft så stort at motorene ikke får plass i en motorvogn som også skal romme passasjerer. Atter andre har én eller flere motorvogner i tillegg, de består bare av motorvogner (f.eks. AGV), eller annenhver vogn er en motorvogn. Enkelte (f.eks. TGV) har en leddelt konstruksjon med Jakobs-boggier, dvs. at hver boggi er delt mellom to vogner, bortsett fra at hvert lok har to boggier. Andre (f.eks. ICE-togene og våre flytog) er laget mer konvensjonelt, med en boggi i hver ende av hver vogn. For øvrig finnes Jakobs-boggier også i langsommere tog og i enkelte leddtrikker.

De fleste høyhastighetstog består av stålvogner, men enkelte (f.eks. TGV Duplex) har vognkasser av aluminium selv om dette var vanligere i pionértiden på 1930-tallet. De strenge kravene til soliditet, demping av ytre og indre støy osv. gjør det vanskelig å bygge lette høyhastighetstog. Tyngden har da også langt mindre betydning for et tog enn for f.eks. et fly. De fleste høyhastighetstog veier 700 kg–1,2 tonn pr. sitteplass, selvsagt også avhengig av innredning. Ellers er de fleste høyhastighetstog dimensjonert omtrent som andre tog, men enkelte har forsøkt å lage lavere tog bl.a. for å senke tyngdepunktet.

Som med andre persontog bygges også enkelte toetasjes høyhastighetstog, bl.a. TGV Duplex. Dette har således plass til opptil 540 passasjerer, noe avhengig av innredningen – mens de vanlige TGV-ene har snaut 400 sitteplasser. Bruken av aluminium gjør at TGV Duplex likevel ikke er tyngre enn de andre TGV-ene.

Innredning[rediger | rediger kilde]

De aller fleste reiser med høyhastighetstog er på fire timer eller kortere. Stort sett er derfor togene innredet omtrent som langsommere tog beregnet på reiser av tilsvarende varighet. Enkelte minner imidlertid mye om et fly innvendig. Reisenes forholdsvis korte varighet – og det at høyhastighetslinjene ofte er nattestengt for vedlikehold – gjør at svært få høyhastighetstog foreløpig er innredet med soveplasser. Et unntak er Bombardiers Zefiro250, som jernbanen i Kina har bestilt for levering fra 2010 av.

Høyhastighetstog har klimaanlegg, bl.a. fordi det ville ha vært ubehagelig og til dels direkte farlig å åpne vinduene ved høy fart.

Støy[rediger | rediger kilde]

Høyhastighetstogenes lydbilde avhenger selvsagt av motortypen og hastigheten. Pga. dieseldriften er britenes InterCity 125-tog blant de mest støyende høyhastighetstogene. De utmerker seg også med et mer høyfrekvent lydbilde enn det som ellers er typisk for dieselmotorer, noe som bekreftes av spektrogrammer.[11] Elektriske høyhastighetstog har ellers et lydbilde som ved stillestående eller lav fart er typisk for moderne elektriske tog. For elektriske tog ved hastigheter på 30–270 km/t skyldes mesteparten av støyen kontakten hjul–skinnegang. Aerodynamisk støy (vindsus) øker imidlertid kraftig ved høye hastigheter. Den dominerer togstøyen ved 270 km/t og mer, og ved 400 km/t forårsaker den mer enn 2/3 av lydenergien .[12] Mer enn noe annet er det denne støyen som begrenser hastigheten på høyhastighetslinjene. Naboene til slike linjer slipper til gjengjeld å bli særlig plaget av tutingen fra togfløyter – de brukes mest foran planoverganger og andre steder med fare for kryssende trafikk, og på høyhastighetslinjene er slike krysningspunkter gjerne eliminert.

Høyhastighetsbaner[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Høyhastighetsbane

Høyhastighetstog kan brukes på alle slags jernbaner, men høye hastigheter krever høyhastighetsbaner med bl.a. meget slake kurver, noe større avstand mellom sporene, kraftigere fundamentering, og helst ikke planoverganger (jf. Høyhastighetsnett i Norge). Også kravene til vedlikehold skjerpes. Enkelte jernbaneselskaper har, med vekslende hell, innført krengetog for å øke hastigheten på eksisterende linjer.

Historie[rediger | rediger kilde]

Mellomkrigstiden[rediger | rediger kilde]

Helt siden de første jernbanene ble anlagt, har jernbaneselskapene bestrebet seg på å øke hastighetene. Og allerede i 1920- og 30-årene begynte det vi kan regne for høyhastighetstog å få alminnelig utbredelse i bl.a. USA og Tyskland. Togprodusentene og jernbaneselskapene var inspirert av den nye flyindustrien. Dette viste seg både ved bruken av lettmetall, togenes strømlinjeform og til dels navnene på dem.

Var verdens første høyhastighetstog en trikk?[rediger | rediger kilde]

Bullet. Foto Peter Van den Bossche)

I USA, særlig i Indiana, Ohio og rundt Philadelphia, fantes elektriske tog eller motorvogner som kom opp i 160 km/t, og som også utmerket seg ved at de i byene gikk gjennom gatene som en trikk. De første av denne sorten var de berømte Red Devils, som Cincinnati & Lake Erie begynte å anskaffe i 1929. De ble brukt på ruten Cincinnati–Toledo, som med 349 km (217 miles) skal ha vært verdens lengste trikkerute. De var 13,5 m lange, veide 22 tonn og hadde 44 sitteplasser, WC og reisegodsavdeling (Koffmann 1980) – vekten pr. sitteplass var lavere enn i dagens høyhastighetstog. Det kan altså med atskillig rett hevdes at verdens første høyhastighetstog i kommersiell trafikk var en trikk – mer presist en mellombytrikk, i USA kalt interurban. I 1930 kom en vogn ved navn Bullet fra J.G.Brill & Co på skinnene, etter verdens første vindtunnelforsøk med jernbanemateriell.[13] Professor Felix W. Pawlowski ved University of Michigan hadde beregnet at strømlinjeformen gav minst 40 % mindre energiforbruk ved hastigheter på over 97 km/t (60 mph). Som Red Devils hadde Bullet'ene fire motorer a 76 kW (100 HK). Bullet'ene målte 17,5 m og veide 26 tonn. De kunne også multippelkobles.[14] De ble brukt av bl.a. Philadelphia & Western Railroad (P&W), og de siste av dem var i ordinær trafikk like til 1990.

Fliegender Hamburger[rediger | rediger kilde]

Fliegender Hamburger fra 1933. Likheten med Bullet'ene er påfallende.

Europas mest kjente høyhastighetstog i 1930-årene var kanskje tyskernes Fliegender Hamburger (mer prosaisk Baureihe SVT 877), som Deutsche Reichsbahn i 1933 satte i drift på linjen Hamburg–Berlin. Dette dieselelektriske toget bestod av to motorvogner som var sammenkoblet med Jakobs-boggi[15]; samlet ytelse var 604 kW. Toget tok 102 passasjerer, toppfarten var 160 km/t, og gjennomsnittsfarten fra Berlin til Hamburg var 124 km/t.[16] Av utseende hadde toget en påfallende likhet med Bullet'ene, men det er ukjent hvorvidt dette skyldtes etterligning eller om de to produsentene uavhengig av hverandre fant frem til en gunstig strømlinjeform.

Ødeleggelse, stagnasjon og forfall[rediger | rediger kilde]

Fra 1939 av kom andre ønsker enn raskere tog i forgrunnen. Troppetransporter og frakt av militærmateriell ble jernbanens hovedoppgaver under andre verdenskrig. Etter krigen lå Japan og mye av Europa i ruiner. Ikke minst gjaldt dette jernbanenettet – dels fordi jernbaner, knutepunkter og broer var viktige mål for fiendtlige bombefly, sabotører og partisaner – på østfronten også fordi både sovjeterne og tyskerne ødela jernbanene etter seg under tilbaketrekningen. Og i løpet av krigen omfattet østfronten de veldige områdene mellom Moskva, Volgograd (Stalingrad) og Kaukasus i øst – og Berlin og Wien i vest.

Etter krigen måtte så jernbanene ikke bare gjenoppbygges. I flere land måtte de omlegges fullstendig, bl.a. fordi store områder skiftet eier eller ble delt. Før 1945 gikk f.eks. de viktigste trafikkstrømmene i Tyskland mellom Hamburg og Berlin; nå ble Tyskland delt, og de viktigste trafikkårene gikk mellom nord og sør, f.eks. Hamburg–München og Hamburg–Frankfurt a.m. Tyskland mistet også store områder til Polen, som på sin side ble flyttet østover. USA slapp uskadet fra krigen, men der forfalt jernbanene fullstendig – dels pga. konkurranse fra biler og fly, dels fordi General Motors infiltrerte, kjøpte opp og ødela jernbaner og sporveissystemer (Snell 1974).[17][18][19] Også Europa satset på biler og fly, men ikke så ensidig som i USA.

Ny fart i utviklingen[rediger | rediger kilde]

I 1960-årene utviklet de franske og tyske jernbaner tog som kunne gå med 200 km/t i vanlig trafikk, selv om skinnegangen ennå bare på korte strekninger var tilpasset en slik hastighet. Ny fart i utviklingen ble det først og fremst da Japan i 1964 satte sine første høyhastighetstog av typen Shinkansen (direkte oversatt «ny stamlinje») i drift mellom Tokyo og Osaka. De hadde en toppfart på 210 km/t. Dermed kunne togene ikke bare suse forbi bilene på motorveiene; de kunne for første gang på lenge ta opp konkurransen med flytrafikken.

Ikke-elektriske høyhastighetstog[rediger | rediger kilde]

I 1960- og 70-årene drev flere jernbaneselskaper forsøk med gassturbindrevne høyhastighetstog (turbotog, i USA kalt Turboliner). I USA, Canada[20][21] og Frankrike[22] ble slike tog brukt en del på ikke-elektrifiserte strekninger, men ingen av dem kom opp mot 200 km/t i vanlig trafikk. De franske turbotogene kan regnes som en forgjenger for de senere så berømte TGV-ene. Den første TGV-prototypen gikk med gassturbiner, men høyere oljepriser gjorde at SNCF gikk helt over til elektriske høyhastighetstog.[23] En annen ulempe med gassturbiner er høyt støynivå. I dag er få gassturbindrevne tog i bruk.

Dieseldrevne høyhastighetstog ble først og fremst utviklet i Storbritannia, og da i form av HST-ene (High-Speed Trains eller InterCity 125 etter toppfarten på 125 mph). Disse ble satt inn i 1976 og har vært i drift siden da. Toppfarten er 201 km/t.[24] Det tyske ICE-TD har en toppfart på 200 km/t og er brukt bl.a. mellom Hamburg og København.[25] Ulemper med dieseldrevne høyhastighetstog er mye støy, eksos og utslipp av klimagasser.

Krengetog: Høyere hastighet på gamle linjer[rediger | rediger kilde]

Det italienske ETR 200 i 1938 var det første høyhastighetstog i vanlig trafikk. Det oppnådde 203 km/t i nærheten av Milano

En togreise på en kurverik jernbanelinje blir ukomfortabel lenge før farten blir så høy at det er den minste fare for at toget velter eller kjører av sporet (det er lett å regne ut hvor fort et tog kan kjøre uten å velte hvis kurveradien, doseringen, hastigheten, sporvidden og togets tyngdepunkt er kjent). Krengning er ment å gjøre kjøringen i kurver mer komfortabel, og derved øke hastigheten, i enkelte tilfeller med 20-30 %. Krengetog er mest aktuelt på strekninger hvor høyhastighetstogene må dele skinnegangen med godstog og langsommere persontog. På de nye høyhastighetslinjene, f.eks. i Frankrike, brukes de sjelden.

De første krengetogene kom i trafikk på 1970-tallet. Til krengetogene hører bl.a. Pendolino (også brukt av de finske statsbaner), de tyske ICE-T og ICE-TD, Japans N-700[26], det svenske X2000 (en stund brukt på Oslo–Stockholm og Oslo–Göteborg) og de norske BM73 (tidligere kalt Signatur). Krengning har ofte gitt visse problemer, først og fremst ved at enkelte passasjerer er blitt sjøsyke. Dette har særlig vært tilfelle der linjen består av krappe kurver uten rette mellomstykker. En slik linjeføring er vanlig i Norge, og NSB måtte gå fra et forsøk på å øke hastigheten ved krengning. I fremtiden kan kanskje ny krengeteknologi løse disse problemene.

Høyhastighetstog i Norge[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Høyhastighetsbane i Norge

Norge har intet høyhastighetsnett, kun én linje, Gardermobanen, på 64 km, fra Oslo S til Eidsvoll. Den er dimensjonert for 210 km/t. Noen kortere strekninger, bl.a. Vestby–Sandbukta (ved Moss) på Østfoldbanen, har traseer dimensjonert for 200 km/t, men signalsystemene tillater foreløpig ikke mer enn 160 km/t. Derimot trafikkeres alle de elektrifiserte hovedlinjene fra Trondheim og sørover av høyhastightestog fra NSB. Dette gjelder togsett av typen BM73 (tidl. kalt Signatur), med en toppfart på 210 km/t – og det sveitsiskbygde loket EL18, som kan komme opp i 200 km/t. Flytoget, som er i nær slekt med BM73, har som dette en toppfart på 210 km/t.

En rekke høyhastighetslinjer er foreslått, og et klart flertall på Stortinget har gått inn for å utrede høyhastighetslinjer mellom de største byene i Sør-Norge, med sikte på utbygging. Follobanen, et nytt dobbeltspor Oslo–Ski, er vedtatt, selv om traseen ikke er bestemt i detalj. Mesteparten vil gå i tunnel, og Jernbaneverket antyder en dimensjonerende hastighet på 250 km/t.

Fordeler og ulemper med høyhastighetstog[rediger | rediger kilde]

Fordeler[rediger | rediger kilde]

  • I motsetning til magnetsvevetogene kan høyhastighetstog kjøre på alle slags jernbanespor, riktignok ikke med større hastighet enn traseen, signalsystemet osv. er dimensjonert for.
  • Behovet for bruk av biler og fly reduseres.
  • Høy sikkerhet. F.eks. har de japanske Shinkansen-togene kjørt siden 1964 uten en dødsulykke.
  • Elektriske tog gir ingen lokale forurensninger.
  • Nye høyhastighetslinjer avlaster gamle og ofte overbelastede strekninger, slik at kapasiteten for lokaltrafikk og godstrafikk øker.
  • Høy andel tunneler reduserer ytre støy.

Ulemper[rediger | rediger kilde]

  • Strenge krav til kurvatur, og lange akselerasjons- og bremsestrekninger. Både kravene til kurveradius, akselerasjonslengde og bremselengde øker omtrent med kvadratet av hastigheten. 350 km/t krever således fire ganger så store kurveradier, fire ganger så lange bremsestrekningen, og mer enn fire ganger så lange akselerasjonsstrekninger som 175 km/t.
  • Høyere hastigheter krever større avstand mellom sporene, bredere tunneler, kraftigere fundamentering og bedre vedlikehold.
  • Energiforbruket øker – særlig den energien som brukes til å overvinne luftmotstanden, som øker langt mer enn hastigheten. Dette motvirkes riktignok delvis med mer aerodynamisk utforming av togene. *Høyhastighetstogene er derfor, særlig i snutepartiet, utformet som et fly – eller i noen tilfeller som en gjedde.
  • Mer støy, selv om dette delvis motvirkes av en tendens til å lage lettere og mer aerodynamiske tog, i tillegg til at mye av traseene går i tunnel.
  • Ofte stort behov for tunneler fordi den stive linjeføringen gjør det vanskelig å legge en høyhastighetslinje gjennom eksisterende bebyggelse eller andre verdifulle områder. Tunneler fordyrer, og mange er lite glad i å kjøre i tunneler. Kjøring i tunneler gir mer støy i toget.

Eksempler[rediger | rediger kilde]

Noen eksempler på høyhastighetstog:

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ http://www.uic.org/spip.php?article971
  2. ^ http://www.norskbane.no/default.aspx?menu=4&id=139
  3. ^ http://www.uic.org/spip.php?article971
  4. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/High-speed_rail_in_China
  5. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Beijing-Tianjin_high-speed_rail
  6. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Land_speed_record_for_rail_vehicles
  7. ^ http://opentravel.com/blogs/worlds-fastest-trains/
  8. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/High_Speed_1
  9. ^ http://opentravel.com/blogs/worlds-fastest-trains/
  10. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Land_speed_record_for_rail_vehicles
  11. ^ www.staff.brad.ac.uk/kvhorosh/CV6505M/lecture_07.pdf
  12. ^ Michael Dittrich/TNO, European Commission Working Group: Railway Noise, Workshop Railway Noise Abatement in Europe - 29th October 2003; www.ec.europa.eu/transport/rail/environment/doc/noise-8.pdf
  13. ^ P & W High-Speed Line; http://www.phillytrolley.com/philwest.html
  14. ^ William D. Middleton: The interurban era, Kalmbach Publishing Co;http://www.archive.org/stream/interurbanera00midd/interurbanera00midd_djvu.txt
  15. ^ http://www.lokodex.de/or/o_tdaus.php?tdnr=538
  16. ^ THE "FLYING HAMBURGER" - Germany's Contribution to Streamline Design; http://mikes.railhistory.railfan.net/r033.html
  17. ^ http://www.nationmaster.com/encyclopedia/General-Motors-streetcar-conspiracy
  18. ^ http://thethirdrail.net/9905/agt1.htm
  19. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Great_American_streetcar_scandal
  20. ^ http://www.sikorskyarchives.com/train.html
  21. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Turboliner
  22. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Turbotrain
  23. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_turbine-electric_locomotive
  24. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/InterCity_125
  25. ^ http://www.en.wikipedia.org/wiki/ICE-TD
  26. ^ http://www.railway-technology.com/projects/n700-shinkansen/

Litteratur[rediger | rediger kilde]

  • Bradford C. Snell 1974: American Ground Transport: A Proposal for Restructuring the Automobile, Truck, Bus and Rail Industries. Report presented to the Committee of the Judiciary, Subcommittee on Antitrust and Monopoly, United States Senate, February 26, 1974, United States Government Printing Office, Washington, 1974, pp. 16-24.
  • J.L.Koffmann 1980: Der Rollenstromabnehmer in Amerika. Der Stadtverkehr 4/1980, s. 182-184.
  • Jürgen Burmeister 2009: Commuter Railways in den USA. Stadtverkehr 11/09, s. 46-47.