Najszybsze pociągi – kompleksowy przewodnik

Najszybsze pociągi na świecie budzą podziw i rozpalały wyobraźnię konstruktorów od dziesięcioleci. Formalnie za kolej dużych prędkości uznaje się taką, w której pociągi osiągają co najmniej 250 km/h na specjalnie zbudowanych torach (lub około 200 km/h na istniejących zmodernizowanych liniach). Jeszcze kilkadziesiąt lat temu przekroczenie bariery 200 km/h na torach wydawało się niebywałym osiągnięciem, a dziś kolej bije kolejne rekordy prędkości przekraczające 500 km/h. Dla porównania, w Polsce nowoczesny skład pendolino osiąga w regularnej jeździe maksymalnie ok. 200 km/h – to dużo, ale w skali światowej wciąż wynik pozostający daleko w tyle za światowymi rekordzistami. Najszybsze z nich rozwijają prędkości, które jeszcze niedawno zarezerwowane były wyłącznie dla samolotów. W dobie rosnącej świadomości ekologicznej szybka kolej wraca do łask jako alternatywa dla lotnictwa – wiele rządów inwestuje w nią, dostrzegając jej potencjał w redukcji emisji CO₂ i usprawnieniu transportu między miastami. Poniżej przedstawiamy kompleksowy przewodnik po najszybszych pociągach: od historycznego rozwoju kolejowych prędkości, przez rekordowe osiągnięcia w różnych częściach globu, aż po technologie umożliwiające tak szybkie podróże oraz perspektywy na przyszłość.

Historia wyścigu prędkości na torach

Rozwój kolei od początku wiązał się z dążeniem do coraz większych prędkości. Już pierwszy pasażerski kurs kolejowy w historii – w 1825 roku w Anglii na trasie Stockton–Darlington – wzbudził sensację, choć pociąg osiągnął wtedy zaledwie ok. 24 km/h. W początkach kolejnictwa niektórzy lekarze obawiali się, iż prędkość powyżej około 50 km/h może negatywnie oddziaływać na pasażerów – sądzono choćby, że przy tak zawrotnym tempie jazdy podróżny może mieć problemy z oddychaniem lub doznać zawrotów głowy! W drugiej połowie XIX wieku lokomotywy parowe przekroczyły barierę 100 km/h, a postęp technologiczny przyspieszał. W 1938 roku brytyjska lokomotywa Mallard ustanowiła rekord prędkości parowozu – 203 km/h, co udowodniło, że koleją można poruszać się z prędkościami dotąd niewyobrażalnymi.

Co ciekawe, już w 1903 roku doświadczalny wagon elektryczny Siemensa w Niemczech zdołał osiągnąć prędkość aż 210 km/h – zapowiedź potencjału trakcji elektrycznej. Był to jednak jednorazowy eksperyment, podczas gdy wyczyn Mallarda dotyczył parowozu w normalnych warunkach eksploatacji.

Po II wojnie światowej pojawiły się nowoczesne lokomotywy elektryczne i aerodynamiczne pociągi. Już w 1955 roku prototypowy skład francuskich kolei SNCF osiągnął 331 km/h podczas testów, co zapoczątkowało erę pociągów wysokich prędkości. Przełomem komercyjnym była jednak japońska kolej Shinkansen uruchomiona w 1964 roku – regularne pociągi zaczęły wozić pasażerów z prędkością 210 km/h, wyznaczając nowy standard w transporcie. W kolejnych dekadach kolejne kraje dołączały do „wyścigu z czasem” na torach: Francja uruchomiła TGV (Train à Grande Vitesse), Niemcy – ICE (InterCity Express), a wkrótce szybkie koleje pojawiły się w wielu krajach Europy i Azji.

Wraz z rozwojem kolei dużych prędkości padały kolejne rekordy. W 1981 roku Francuzi ustanowili rekord prędkości wynikiem 380 km/h, a w 1990 pociąg TGV Atlantique przekroczył magiczny próg 500 km/h (uzyskując 515,3 km/h). W 2003 roku japoński eksperymentalny pociąg Maglev (kolei magnetycznej) osiągnął 581 km/h, bijąc wszelkie dotychczasowe osiągnięcia. Następnie w 2007 francuski TGV ponownie zapisał się w historii, rozpędzając się do 574,8 km/h na tradycyjnych torach stalowych. Obecnie absolutny rekord świata należy do Japonii – w 2015 roku prototypowy skład Maglev L0 pomknął z prędkością aż 603 km/h po torze testowym. Granica możliwości znów się przesunęła, a inżynierowie na całym świecie wciąż pracują nad kolejnymi usprawnieniami, by pociągi były jeszcze szybsze. Zdarzały się nawet symboliczne wyścigi: francuski TGV podczas jednego z pokazów prędkości „ścigał się” z myśliwcem Mirage – pociąg pędzący ponad 300 km/h był w stanie dotrzymać kroku odrzutowcowi lecącemu tuż nad ziemią!

TOP 10 najszybszych pociągów świata

Ustalając ranking najszybszych pociągów globu, warto wziąć pod uwagę ich najwyższe osiągnięte prędkości (często uzyskane podczas testów). Poniżej przedstawiamy dziesięć rekordzistów kolejowych wraz z krajami pochodzenia i maksymalnymi zanotowanymi prędkościami:

SCMaglev L0 Series (Japonia) – Prototyp japońskiego pociągu magnetycznego nowej generacji. Ustanowił absolutny rekord świata, pędząc 603 km/h podczas testów w 2015 r. Skład wykorzystuje nadprzewodzącą lewitację magnetyczną (Maglev) zamiast kół, co pozwoliło Japończykom pobić wcześniejszy rekord francuskiego TGV. Pociągi L0 mają zabierać pasażerów od 2027 r. – trasę z Tokio do Nagoi (286 km) pokonają w około 40 minut, osiągając docelowo 500 km/h w regularnej jeździe.
TGV POS (Francja) – Elektryczny pociąg dużych prędkości, który wsławił się rekordem 574,8 km/h ustanowionym w 2007 r. na specjalnie przygotowanym odcinku trasy LGV we Francji. Do bicia rekordu skład TGV POS został zmodyfikowany (większe koła, wzmocnione silniki o mocy 25 000 kW). Choć na co dzień pociągi TGV kursują do 320 km/h, rekord ten do dziś czyni TGV najszybszym konwencjonalnym pociągiem na świecie.
Transrapid Szanghaj (Chiny) – Komercyjna linia kolei magnetycznej (Maglev) uruchomiona w 2004 r. w Szanghaju. Pociąg Transrapid osiągnął na testach prędkość 501 km/h, a podczas normalnych przejazdów z pasażerami jeździ z prędkością maks. 431 km/h. Trasa liczy 30 km – łącząc centrum miasta z lotniskiem Pudong – i pokonywana jest w zaledwie 7,5 minuty. Transrapid Szanghaj to pierwszy na świecie komercyjny Maglev, zbudowany przy współpracy niemieckich inżynierów.
CRH380A Hexie (Chiny) – Chiński elektryczny pociąg dużych prędkości z 2010 r., który rozpędził się do 486,1 km/h na torze testowym. W regularnym ruchu rozwija do 380 km/h. Skład wyróżnia się aerodynamiczną, wydłużoną kabiną czołową o zmniejszonym oporze powietrza i lekką aluminiową konstrukcją, co redukuje drgania i hałas. Podczas rekordowego przejazdu CRH380A składał się z 16 wagonów; pociąg wyposażono też w hamulce rekuperacyjne odzyskujące energię przy hamowaniu.
Shinkansen (Japonia) – Słynna japońska kolej dużych prędkości. Standardowe pociągi Shinkansen osiągają 320 km/h (np. seria N700S), natomiast eksperymentalne składy testowe ustanowiły rekord 443 km/h w 1996 r. Japonia była prekursorem szybkiej kolei już od 1964 r., a jej pociągi do dziś uchodzą za wzór punktualności (średnie opóźnienie liczonych w sekundach). Shinkanseny obsługują gęstą sieć połączeń, m.in. między Tokio, Osaką, Nagoją i Fukuoką.
CR400 Fuxing (Chiny) – Najnowsza generacja chińskich składów w rodzinie „Hexie/Fuxing”, w eksploatacji od 2017 r. Pociągi te rozwinęły w testach ok. 420 km/h, a w codziennej jeździe kursują 350 km/h. Składy Fuxing obsługują wiele tras w Chinach – m.in. flagowe połączenie Pekin–Szanghaj (ok. 1300 km pokonywane w niecałe 4,5 godziny). Pociągi te są dumą chińskich kolei: cechują się wysokim komfortem, zwiększonym bezpieczeństwem i energooszczędnością.
AVE Class 103 (Hiszpania) – Hiszpański pociąg serii AVE (Alta Velocidad Española) oparty na platformie Siemens Velaro. W 2006 r. na trasie Madryt–Barcelona osiągnął 404 km/h podczas testów. W regularnym ruchu pociągi AVE jeżdżą do 310 km/h, łącząc m.in. Madryt z Barceloną w około 2,5 godziny. Hiszpania zainwestowała mocno w rozwój sieci AVE, dzięki czemu posiada najdłuższą w Europie sieć kolei dużych prędkości.
Frecciarossa 1000 (Włochy) – Włoski superszybki pociąg znany też jako ETR 400, należący do spółki Trenitalia. Podczas testów w 2016 r. rozpędził się do 393 km/h, a w służbie wozi pasażerów z prędkością 300 km/h. „Czerwona Strzała” kursuje na głównych szlakach Włoch, np. Mediolan–Rzym (trasę ~580 km pokonuje w zaledwie 3 godziny). Dla porównania podróż samochodem zajmuje tam około 6 godzin, co obrazuje przewagę kolei.
ICE 3 (Niemcy) – Niemiecki pociąg Intercity Express trzeciej generacji, wprowadzony do eksploatacji w 2000 r. Na odcinku testowym osiągnął 368 km/h, natomiast maksymalna prędkość rozkładowa wynosi 330 km/h (zwykle około 300 km/h). Pociągi ICE 3 kursują na trasach krajowych i międzynarodowych – można nimi bezpośrednio dojechać m.in. z Frankfurtu do Paryża (w ~3h 20min) czy z Kolonii do Amsterdamu. Składy te mają napęd rozproszony i nowoczesny design, zapewniający komfortowe podróże.
Haramain Western Railway (Arabia Saudyjska) – Ekspresowe pociągi kursujące od 2018 r. między świętymi miastami Mekka i Medyna (oraz Dżuddą) w Arabii Saudyjskiej. Linia o długości 453 km umożliwia przejazd z prędkością 300 km/h (projektowo 360 km/h), znacząco skracając czas podróży pomiędzy tymi miastami do około 2 godzin. Haramain jest pierwszym systemem kolei dużych prędkości na Bliskim Wschodzie i dowodem, że technologia ta dociera także poza tradycyjne rynki azjatyckie i europejskie.

Jaki jest rekord prędkości pociągu?

Absolutny rekord prędkości pociągu należy obecnie do eksperymentalnej maszyny, która nie wozi jeszcze pasażerów na regularnych trasach. Mowa o japońskim pociągu serii L0 (technologia nadprzewodzącej lewitacji magnetycznej, Maglev), który w 2015 roku podczas testów rozpędził się do zawrotnej prędkości 603 km/h. Tym samym ustanowił nowy rekord świata – wcześniejszy należał do francuskiego TGV (574,8 km/h w 2007 roku), lecz Japończycy zdołali go wyraźnie poprawić dzięki zastosowaniu lewitacji magnetycznej. Pociąg L0 ma wejść do użytku komercyjnego dopiero około 2027 roku. Docelowo planowana linia między Tokio a Nagoją pozwoli pasażerom podróżować z prędkością maksymalną ok. 500 km/h, co skróci czas przejazdu między tymi miastami do około 40 minut. Tak duże prędkości stały się możliwe dzięki temu, że pociąg porusza się nad specjalnym torem – lewitując nad nim przy użyciu silnych pól magnetycznych, co eliminuje tarcie i pozwala osiągać ekstremalne prędkości.

Jak szybki jest najszybszy pociąg w Europie?

W Europie palmę pierwszeństwa w kolejowych prędkościach dzierżą Francuzi. Rekord należy do szybkiego pociągu TGV – konkretnie jednostki o nazwie TGV POS, kursującej na trasach Francja–Niemcy–Szwajcaria. W 2007 roku specjalnie przygotowany skład TGV pobił światowy wówczas rekord, osiągając 574,8 km/h na konwencjonalnych torach. Aby ustanowić taki wynik, pociąg wyposażono m.in. w większe koła oraz silniki o łącznej mocy ponad 26 tysięcy koni mechanicznych. Oczywiście jest to prędkość testowa – na co dzień pociągi TGV jeżdżą z prędkościami rzędu 320 km/h (co i tak czyni je najszybszymi w Europie podczas normalnej eksploatacji). Warto podkreślić, że tak imponujący rekord uzyskano bez technologii lewitacji magnetycznej – pociąg poruszał się po klasycznych stalowych szynach.

Wysokimi osiągami mogą pochwalić się także inni europejscy przewoźnicy. Hiszpański pociąg AVE klasy 103 (oparty na konstrukcji Siemens Velaro) rozpędził się w 2006 roku do 404 km/h podczas testów na linii Madryt–Barcelona. Obecnie komercyjne pociągi w Hiszpanii jeżdżą z prędkością do około 310 km/h i przewożą pasażerów z Madrytu do Malagi, Sewilli, Barcelony i Walencji. Z kolei włoski superszybki pociąg Frecciarossa 1000 (ETR 400) osiągnął w testach 393 km/h, a na co dzień kursuje z prędkościami do 300 km/h między takimi miastami jak Mediolan, Rzym czy Neapol. Niemiecki ICE 3 również zalicza się do czołówki – w testach osiągnął 368 km/h, natomiast jego typowa prędkość handlowa to ok. 300 km/h. ICE 3 kursuje głównie po kraju, jednak łączy także niemieckie miasta z Paryżem, Brukselą i Amsterdamem.

Choć prędkości na europejskich torach ustępują tym notowanym w Azji, kontynent ten posiada rozbudowaną sieć kolei dużych prędkości, łączącą główne metropolie. Najdłuższą siecią szybkich kolei w Europie dysponuje obecnie Hiszpania (ponad 3000 km linii), wyprzedzając m.in. Francję i Niemcy. Nowoczesne pociągi pozwoliły zrewolucjonizować podróże na średnich dystansach w Europie, często konkurując z transportem lotniczym. Kraje UE wciąż inwestują w rozwój infrastruktury kolejowej, jednak ze względu na gęstą zabudowę i uwarunkowania geograficzne maksymalne prędkości w Europie rzadko przekraczają 320–350 km/h. Dla porównania Rosja, choć geograficznie rozległa, nie zbudowała dotąd typowej kolei dużych prędkości – najszybsze pociągi (Sapsan) kursują tam z prędkością do 250 km/h, a ambitne plany tras 400 km/h na razie odłożono.

Szybkie pociągi w Polsce – stan obecny i plany

Na tle powyższych rekordów polskie osiągnięcia w dziedzinie prędkości kolejowych wyglądają skromnie. Najszybszym pociągiem jeżdżącym obecnie po polskich torach jest skład typu Pendolino (seria ED250) należący do PKP Intercity. W 2013 roku podczas jazd testowych na Centralnej Magistrali Kolejowej pendolino ustanowiło rekord prędkości w Polsce – 293 km/h. W codziennej eksploatacji jednak pociągi te kursują maksymalnie 200 km/h (ze względu na ograniczenia infrastruktury i systemu sterowania ruchem). Oznacza to, że przejazd np. z Warszawy do Gdańska trwa około 2 godziny 50 minut (dla porównania podobny dystans superszybki pociąg pokonałby w mniej niż godzinę). Warto dodać, że już w latach 30. XX wieku po polskich torach mknęła słynna Luxtorpeda – spalinowy ekspres, który potrafił rozwinąć prędkość do ok. 115 km/h. Było to osiągnięcie imponujące na owe czasy, w latach 30. była to jedna z najszybszych kolei w Europie, jednak jej karierę przerwał wybuch II wojny światowej.

Polska jak dotąd nie doczekała się dedykowanej kolei dużych prędkości, ale plany w tym zakresie są ambitne. Trwa modernizacja istniejących tras (np. wspomnianej CMK) z myślą o podniesieniu prędkości do 230–250 km/h. Równocześnie w ramach programu budowy CPK (Centralnego Portu Komunikacyjnego) planowana jest sieć nowych linii kolejowych przystosowanych do prędkości nawet 300–350 km/h. Jeżeli te inwestycje zostaną zrealizowane, w kolejnej dekadzie również w Polsce mogą pojawić się prawdziwe pociągi dużych prędkości, zdolne znacząco skrócić czasy podróży między największymi miastami. Na razie jednak podróżni w Polsce muszą zadowolić się prędkościami rzędu 160–200 km/h najszybszymi dostępnymi składami. Szacuje się np., że przejazd z Warszawy do Wrocławia z prędkościami rzędu 300–350 km/h mógłby skrócić się do około 2 godzin (obecnie najkrótszy czas jazdy koleją to ponad 3 godziny, a samochodem nawet powyżej 4 godzin).

Zalety kolei dużych prędkości

Ekologia i efektywność energetyczna

Szybkie pociągi uchodzą za jeden z najbardziej ekologicznych środków transportu dalekobieżnego. Większość z nich jest zasilana elektrycznie, co oznacza zerową lokalną emisję spalin. Jeżeli energia elektryczna pochodzi ze źródeł odnawialnych, ślad węglowy takiej podróży jest minimalny. Dla porównania – przejazd 100 km nowoczesnym pociągiem dużych prędkości generuje średnio ok. 0,5 kg CO₂ na pasażera, podczas gdy samochód osobowy emituje ok. 3–4 kg, a samolot nawet 5–8 kg CO₂ na pasażera na 100 km. Kolej jest zatem dużo bardziej przyjazna dla klimatu. Co więcej, pociągi potrafią przewieźć setki pasażerów jednocześnie, zużywając relatywnie mniej energii na osobę niż transport indywidualny. Nowoczesne składy wyposażone są też w systemy oszczędzania energii – np. hamowanie elektrodynamiczne z odzyskiem energii (rekuperacja), dzięki czemu część energii wraca do sieci podczas wytracania prędkości. Niektóre państwa zaczynają nawet ograniczać transport lotniczy na krótkich dystansach na korzyść kolei. Np. we Francji wprowadzono przepisy zakazujące lotów krajowych między miastami, które łączy połączenie kolejowe trwające poniżej 2,5 godziny – pasażerowie są zachęcani, by wybrać pociąg zamiast samolotu.

Oszczędność czasu i wygoda podróży

Rozwój kolei dużych prędkości skrócił dystanse nie tylko w sensie geograficznym, ale i czasowym. Podróż pociągiem jadącym 300 km/h lub szybciej pozwala w kilka godzin pokonać trasy, które dawniej zajmowały cały dzień. Co ważne, szybkie pociągi często łączą centra miast, co eliminuje konieczność długich dojazdów na lotniska oddalone od aglomeracji. Odprawa na pociąg jest znacznie szybsza i wygodniejsza niż kontrola bezpieczeństwa na lotnisku – wystarczy przyjść na stację kilkanaście minut przed odjazdem. Same pociągi oferują wysoki komfort: przestronne przedziały lub wagony bezprzedziałowe z wygodnymi fotelami, dostęp do Wi-Fi i gniazdek elektrycznych, wagon restauracyjny lub catering, a także możliwość swobodnego przemieszczania się podczas podróży. Dla wielu pasażerów podróż szybką koleją jest mniej stresująca i bardziej przewidywalna niż lot samolotem czy jazda samochodem.

Korzyści gospodarcze i społeczne

Inwestycje w superszybką kolej przynoszą szereg korzyści dla gospodarki i społeczeństwa. Dzięki skróceniu czasów przejazdów między dużymi ośrodkami miejskimi zwiększa się dostępność rynków pracy – osoby mogą mieszkać w jednym mieście, a pracować w drugim, oddalonym nawet o kilkaset kilometrów, bez konieczności przeprowadzki. Rozwój sieci kolejowej stymuluje też turystykę krajową – łatwiej zaplanować szybki wypad na weekend do odległego miasta. Szybka kolej odciąża również zatłoczone lotniska i autostrady, przejmując część ruchu na popularnych trasach. Budowa linii KDP (kolei dużych prędkości) to także impuls rozwojowy: powstawanie nowych miejsc pracy przy realizacji inwestycji, rozwój technologii i przemysłu kolejowego, a w dłuższej perspektywie – spójność terytorialna kraju, bo regiony zyskują lepsze połączenia z metropoliami. Wreszcie, kolej jest środkiem transportu bezpiecznym i odpornym na warunki pogodowe, co ma znaczenie dla zapewnienia ciągłości komunikacji nawet w niesprzyjających okolicznościach.

Pociąg kontra samolot i samochód – porównanie na przykładzie

Czym różni się podróż superszybkim pociągiem od pokonania tej samej trasy samolotem lub samochodem? Rozważmy konkretny przykład – podróż z centrum Paryża do centrum Londynu (ok. 450 km w linii prostej). Pociąg Eurostar, korzystający z tunelu pod Kanałem La Manche, pokonuje tę trasę w około 2 godziny i 15 minut. Pasażerowie wsiadają w centrum Paryża (dworzec Nord) i wysiadają w samym sercu Londynu (stacja St Pancras). A jak wygląda ta podróż samolotem? Lot trwa co prawda tylko około 1 godziny 15 minut, ale należy doliczyć dojazd na lotnisko poza miastem, odprawę bagażową, kontrolę bezpieczeństwa i ewentualne oczekiwanie na opóźniony start. W praktyce łączny czas podróży lotniczej z miasta do miasta to często 4 godziny lub więcej. Dodatkowo loty na tej trasie generują wielokrotnie wyższe emisje CO₂ w przeliczeniu na pasażera.

Podróż samochodem z Paryża do Londynu byłaby jeszcze dłuższa – trzeba pokonać dystans ponad 450 km, w tym przeprawić się przez kanał (promem lub Eurotunelem), co łącznie zajmuje 6–7 godzin w optymalnych warunkach. Do tego dochodzi zmęczenie kierowcy, koszt paliwa i opłaty drogowe. Z tego zestawienia widać wyraźnie, że na średnich dystansach (kilkaset kilometrów) nowoczesna kolej dużych prędkości potrafi być najszybszym i najdogodniejszym środkiem transportu. Oszczędność czasu, wygoda podróżowania bez przesiadek i względnie niski wpływ na środowisko sprawiają, że coraz więcej osób – i całych państw – stawia na rozwój szybkich pociągów kosztem krótkich połączeń lotniczych.

Wyzwania i ograniczenia superszybkich pociągów

Kosztowna infrastruktura

Budowa i utrzymanie linii kolejowych przystosowanych do prędkości rzędu 300–400 km/h jest ogromnym wyzwaniem finansowym. Przykładowo, koszt budowy 1 km takiej linii może sięgać od kilkunastu do kilkudziesięciu milionów euro – w zależności od ukształtowania terenu i liczby obiektów inżynieryjnych (mostów, tuneli). Tory muszą być poprowadzone możliwie prosto (łagodne łuki) i płasko, co często wymaga drążenia długich tuneli i stawiania estakad nad dolinami. Wszystko to sprawia, że koszt kilometra linii kolei dużych prędkości jest wielokrotnie wyższy niż zwykłej linii kolejowej czy autostrady. Do tego dochodzą wydatki na nowoczesne systemy sterowania ruchem, zabezpieczenia (ogrodzenia chroniące przed wtargnięciem ludzi i zwierząt na tory), a także budowę specjalnych dworców. Inwestycje te zwracają się dopiero po wielu latach, a bilety na najszybsze pociągi bywają droższe, co może ograniczać dostępność tego środka transportu dla części społeczeństwa.

Zużycie energii i bariery fizyczne

Opór powietrza rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem prędkości, dlatego osiąganie coraz wyższych wartości wymaga dostarczania proporcjonalnie większej energii. Pociąg jadący 350 km/h zużywa znacznie więcej prądu niż jadący 250 km/h, a powyżej pewnej granicy nawet ogromny przyrost mocy lokomotyw daje niewielki wzrost prędkości. Pociągi na tradycyjnych kołach stalowych napotykają też inne ograniczenia – przy ok. 400 km/h koła i tory ulegają przyspieszonemu zużyciu, a hałas staje się trudny do zaakceptowania. Konieczne są zaawansowane rozwiązania, takie jak specjalne wytłumienie torowisk czy aerodynamiczne kształty pociągów minimalizujące zjawisko boomów akustycznych (nagłych głośnych „wystrzałów” przy wjeździe w tunel). Nawet powietrze stanowi barierę – powyżej 500 km/h opór aerodynamiczny jest tak duży, że bez zastosowania tuneli próżniowych dalsze zwiększanie prędkości staje się nieopłacalne energetycznie.

Bezpieczeństwo i czynniki operacyjne

Im większa prędkość, tym mniejszy margines błędu – awaria techniczna czy błąd ludzki przy 300–400 km/h mogą mieć katastrofalne skutki. Z tego względu systemy szybkiej kolei muszą spełniać najwyższe standardy bezpieczeństwa. Stosuje się automatyczne systemy kontrolujące jazdę (komputer czuwa nad tym, by pociąg nie przekroczył dopuszczalnej prędkości i utrzymuje bezpieczne odstępy między składami), a trasy są monitorowane i zabezpieczane przed nieprzewidzianymi zdarzeniami. Warto zauważyć, że statystyki bezpieczeństwa szybkiej kolei są bardzo dobre – np. od uruchomienia japońskiego Shinkansena w 1964 r. nie wydarzył się ani jeden wypadek z ofiarami śmiertelnymi wśród pasażerów na sieci KDP w Japonii. Szybkie pociągi nie mogą też zwykle korzystać z tych samych torów co wolniejsze składy – wymagana jest osobna infrastruktura, co komplikuje planowanie sieci. Dodatkowym wyzwaniem bywa ukształtowanie terenu oraz warunki pogodowe: np. opady śniegu, silny wiatr czy trzęsienia ziemi (w Japonii) zmuszają do specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych i procedur bezpieczeństwa, aby pociągi mogły bezpiecznie kursować z wielkimi prędkościami.

Technologie szybkich pociągów

Aerodynamika i konstrukcja taboru

Aby pociąg mógł bezpiecznie i stabilnie pędzić z prędkościami kilkuset kilometrów na godzinę, musi być zaprojektowany z wykorzystaniem najnowocześniejszych rozwiązań inżynieryjnych. Kluczowa jest aerodynamika – opływowy kształt wagonów i lokomotywy (a często składów bezlokomotywowych, gdzie cały pociąg ma jednolitą bryłę) minimalizuje opór powietrza. Charakterystyczne wydłużone „nosy” czołowych wagonów redukują falę ciśnienia powstającą przy wjeździe w tunel (japoński Shinkansen serii N700 ma dziób długości 15 m właśnie z tego powodu). Konstrukcja pociągów wykorzystuje lekkie materiały (aluminium, kompozyty), co obniża masę składu. Zamiast ciężkich lokomotyw z przodu stosuje się często napęd rozproszony – silniki trakcyjne rozmieszczone są w wielu wózkach na całej długości pociągu. Takie rozwiązanie zastosowano m.in. w pociągach ICE 3 czy najnowszych Shinkansenach, dzięki czemu skład szybciej przyspiesza i lepiej pokonuje wzniesienia. Ważnym elementem są też zaawansowane systemy zawieszenia i tłumienia drgań – aktywne amortyzatory, a w niektórych pociągach także system przechyłu pudła (tzw. pendolino) pozwalający pokonywać zakręty z większą prędkością bez utraty komfortu.

Specjalne torowiska i sterowanie

Sama infrastruktura kolejowa również musiała zostać dostosowana do nowych wyzwań. Szyny dla kolei dużych prędkości układa się z wyjątkową precyzją na stabilnym podłożu – często stosuje się tor bezstykowy (szyny spawane w długie odcinki) na płytach betonowych zamiast tradycyjnego tłucznia, co zapewnia większą stabilność przy dużych prędkościach. Łuki muszą mieć jak największy promień, a nachylenie toru (spadki i wzniesienia) jest ograniczane, by pociąg nie musiał zwalniać. Zastosowano także specjalne, aerodynamicznie ukształtowane pantografy do poboru prądu z trakcji elektrycznej, które pozostają stabilne przy ogromnych prędkościach. Kolej dużych prędkości wymaga też osobnego systemu sterowania ruchem: maszyniści korzystają z sygnalizacji kabinowej (czyli komunikatów wyświetlanych na pulpicie), ponieważ przy 300 km/h nie byliby w stanie odczytać klasycznych semaforów. W Europie standardem stał się cyfrowy system ERTMS/ETCS, który automatycznie kontroluje prędkość pociągu i utrzymuje bezpieczne odstępy między składami. Linie KDP są też odseparowane od reszty ruchu – nie mają przejazdów jednopoziomowych, skrzyżowań z drogami ani wolniejszych pociągów na trasie. Dzięki temu szybki skład może sunąć po torze z maksymalną prędkością bez przeszkód.

Lewitacja magnetyczna (Maglev)

Alternatywą dla klasycznych pociągów kołowych jest technologia Maglev – czyli kolei magnetycznej. W tym systemie pociąg nie dotyka szyn, lecz unosi się nad torem dzięki oddziaływaniu silnych elektromagnesów. Eliminacja tarcia pomiędzy kołem a szyną umożliwia osiąganie znacznie wyższych prędkości. Pociągi maglev rozpędzają się płynnie, a ich prędkości ogranicza właściwie jedynie opór powietrza. Pierwszą komercyjną linią magnetyczną jest Transrapid w Szanghaju, gdzie pociąg osiąga 431 km/h. Japonia natomiast rozwija projekt kolei SCMaglev – linia Chūō Shinkansen ma połączyć Tokio z Nagoją do 2027 r. z prędkością maksymalną 500 km/h (pociągi serii L0, które ustanowiły rekord 603 km/h). Koleje magnetyczne są jednak bardzo kosztowne w budowie i wymagają zupełnie nowej infrastruktury, dlatego na razie rozwijane są wolniej niż klasyczne linie dużych prędkości. W przyszłości jednak Maglev może okazać się jedyną drogą do pokonania bariery ~600 km/h w ruchu naziemnym.

Jak wygląda podróż superszybkim pociągiem?

Wyobraźmy sobie, że wsiadamy do jednego z najszybszych pociągów świata. Już na peronie widać jego opływowy kształt i imponującą długość. Po zajęciu miejsca we wnętrzu, które przypomina kabinę nowoczesnego samolotu (wygodne, rozkładane fotele, dużo przestrzeni na nogi, duże okna), podróż rozpoczyna się niemal niezauważalnie. Pociąg cicho sunie po torach, a my prawie nie odczuwamy ruszania – nie ma gwałtownego szarpnięcia ani hałasu silników.

W ciągu kilku minut na cyfrowym wyświetlaczu pojawia się informacja, że przekroczyliśmy 200 km/h. Krajobrazy za oknem zaczynają zlewać się w barwne pasma – mijamy pola, lasy i miasta w mgnieniu oka. Podczas jazdy można swobodnie przejść się do wagonu restauracyjnego, by napić się kawy; mimo ogromnej prędkości filiżanka na stoliku drży tylko minimalnie, a rozmowy pasażerów toczą się w normalnym tonie – we wnętrzu pociągu jest zaskakująco cicho. Co pewien czas czuć lekkie odchylenie na boki – to skład pokonuje zakręty, często korzystając z mechanizmu przechyłu, dzięki czemu podróż pozostaje płynna.

Najbardziej odczuwalnym wrażeniem prędkości jest moment wjazdu w tunel: ciśnienie powietrza delikatnie zmienia się, lekko zatykając uszy, a w oddali słychać głuchy „whoosh”. Po chwili jednak znowu wyjeżdżamy na otwartą przestrzeń i słońce wpada przez okna. Obsługa pociągu ogłasza, że za kilka minut dojedziemy do celu – trudno uwierzyć, że kilkaset kilometrów trasy minęło tak szybko. Podróż superszybkim pociągiem to doświadczenie łączące ekscytację z niezwykłą wygodą: można przemieszczać się z ogromną prędkością, nie rezygnując z komfortu ani widoku zmieniającego się pejzażu za oknem.

Przyszłość: jeszcze szybsze pociągi?

Pociągi próżniowe i prędkości rzędu 1000 km/h

Choć granica 600 km/h na torze została już przekroczona, inżynierowie marzą o osiągnięciu prędkości liczonych w setkach kilometrów na godzinę więcej. Rozwiązaniem mogą być tzw. pociągi próżniowe – poruszające się w tunelach o obniżonym ciśnieniu powietrza lub wręcz w próżni. Eliminacja oporu powietrza likwiduje bowiem ostatnią główną barierę dla ultraszybkiego ruchu naziemnego. Chiny prowadzą zaawansowane prace nad systemem Hyperloop w rodzimej wersji – w 2024 r. poinformowano o udanym teście prototypu magnetycznego pociągu w niemal próżni, który osiągnął aż 1000 km/h na odcinku testowym. Podobne koncepcje rozwijane są w USA i Europie pod nazwą hyperloop, gdzie kapsuły pasażerskie miałyby mknąć w tubach próżniowych z prędkościami ponaddźwiękowymi. Na razie technologia ta znajduje się w fazie eksperymentów (rekord testowy to ok. 466 km/h osiągnięty przez prototyp Virgin Hyperloop), ale jeśli zostanie dopracowana, być może w drugiej połowie XXI wieku będziemy podróżować z prędkościami przekraczającymi 1000 km/h po ziemi.

Nowe projekty i kierunki rozwoju

W najbliższych latach możemy spodziewać się przede wszystkim usprawnień istniejących technologii i dalszego rozpowszechniania kolei dużych prędkości. Chińska sieć kolei dużych prędkości przekracza już 40 tys. km długości i stale się rozrasta. Tymczasem Chiny planują wprowadzenie do użytku nowej generacji pociągów CR450, zdolnych do jazdy z prędkością 400–450 km/h w ruchu pasażerskim. Japonia kontynuuje budowę linii SCmaglev, a wiele innych krajów – od Indii i Arabii Saudyjskiej po kraje Azji Południowo-Wschodniej – inwestuje w swoje pierwsze linie wysokich prędkości. Przykładem jest Indonezja, która w 2023 r. uruchomiła pierwszą w kraju kolej dużych prędkości (350 km/h) z Dżakarty do Bandungu. Stany Zjednoczone również podjęły pierwsze próby w tym kierunku – budowana jest linia dużych prędkości w Kalifornii, choć postępuje wolno i kraj ten wciąż nie posiada klasycznej sieci KDP. Również w Europie trwają prace nad rozbudową sieci – powstają nowe odcinki we Francji, Hiszpanii, Wielkiej Brytanii (projekt High Speed 2) czy w Polsce (planowany system CPK). Priorytetem jest często zwiększenie przepustowości i skrócenie czasu przejazdu, nawet jeśli maksymalne prędkości nie wzrosną znacząco ponad obecne 300–350 km/h.

Technologie wspomagające, takie jak automatyzacja prowadzenia pociągów, również będą odgrywać coraz większą rolę – już dziś niektóre szybkie koleje jeżdżą bez maszynisty (systemy ATO). Być może doczekamy się też udoskonaleń w zakresie napędu – np. wykorzystania nadprzewodników do jeszcze efektywniejszych maglevów czy nowych materiałów zmniejszających opory. Nie brakuje też futurystycznych wizji – przykładowo koncepcji ultradługich tuneli próżniowych łączących kontynenty, w których pociągi mogłyby teoretycznie przekraczać prędkości kilku tysięcy km/h. Na razie są to jednak pomysły rodem z literatury science fiction, wymagające przełomów w technologii i gigantycznych nakładów finansowych. Niezależnie od kierunku rozwoju, jedno jest pewne: wyścig o miano najszybszego pociągu świata trwa i kolejne dekady przyniosą następne imponujące osiągnięcia w tej dziedzinie. Możemy więc oczekiwać, że na kolejowych szlakach granica ludzkich możliwości będzie nadal przesuwana, a kolejne pokolenia podróżnych doświadczą prędkości, o jakich dziś jeszcze nawet nie śnimy.

Ciekawostki o szybkich pociągach

Shinkansen w dosłownym tłumaczeniu oznacza „nowa główna linia” – nazwa odnosi się do sieci szybkich kolei w Japonii.
Skrót TGV pochodzi od francuskiego Train à Grande Vitesse, czyli „pociąg dużej prędkości”.
Pociągi pendolino zawdzięczają swoją nazwę włoskiemu słowu pendolo – „wahadło” – ponieważ potrafią pochylać się na bok na zakrętach niczym wahadło zegara.
Podczas bicia rekordów prędkości pociągi zużywają ogromne ilości energii – np. przy 574 km/h TGV pobierał moc ponad 13 MW (tyle co małe miasteczko).
Shanghai Maglev zużywa około 4 kWh energii elektrycznej na każdy kilometr trasy na pasażera – to wciąż kilka razy mniej niż samolot na podobnym dystansie.
Maksymalna zmierzona siła odśrodkowa w kabinie pasażerskiej Shinkansena przy pełnej prędkości to tylko ~1,3 m/s², dzięki czemu podróż jest odczuwalna jako bardzo płynna.