Szybkie pociągi na trasy międzynarodowe
Pociągi pasażerskie mogłyby jeździć szybciej, ale różnice między sieciami trakcyjnymi w poszczególnych krajach powodują wydłużenie czasu i zwiększenie kosztów uzyskiwania homologacji pojazdów. Pantograf zamontowany na dachu pociągu pobiera prąd z przewodów trakcyjnych. Kompatybilność pantografu i sieci trakcyjnej ma zatem kluczowe znaczenie dla uzyskania interoperacyjności. Naukowcy zainicjowali unijny projekt PANTOTRAIN ("Pantograph and catenary interaction total regulatory acceptance for the interoperable network"), aby zastąpić obecnie stosowane metody testowania sieci optymalną kombinacją symulacji, testów prowadzonych na modelach i badań terenowych. Prace koncentrowały się na uproszczeniu międzynarodowego porozumienia w sprawie specyfikacji (homologacji) pantografów oraz na usługach transgranicznych. Wykorzystano innowacyjne narzędzia oraz pantografy nowej konstrukcji, wykorzystujące zaawansowane systemy łączące układy mechaniczne i elektroniczne z oprogramowaniem pomocniczym. Siła nacisku na połączeniu pantografu i przewodu trakcyjnego zawiera w sobie element statyczny i aerodynamiczny. Ten pierwszy można łatwo zmierzyć w laboratorium, natomiast siły aerodynamiczne zwykle mierzy się na linii, podczas badań terenowych. Uczestnicy projektu PANTOTRAIN wybrali odpowiednią metodę symulacji przy pomocy obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) komponentu aerodynamicznego wraz z siłą nacisku, uniesieniem przewodu trakcyjnego przy wspornikach oraz ruchem pionowym punktu styku na podstawie kilku algorytmów. Wyniki symulacji porównano z pomiarami dokonanymi w instalacji testowej i na liniach trakcyjnych, uzyskując doskonałą zgodność między trzema metodami. Opracowano także niezwykle dokładny wielobryłowy model pantografu, symulujący nieidealne zachowanie się połączeń, z uwzględnieniem realistycznych tulei. Zbudowano i przetestowano dwa prototypy pantografów z inteligentnym sterowaniem, dostosowującym automatycznie swoją pracę dzięki czujnikom i siłownikom. Następnie dokonano optymalizacji modeli pod kątem zastosowania w terenowych testach zgodności. Badacze zaproponowali mapę homologacyjną podającą średnie i standardowe odchylenie siły nacisku i podniesienia pantografu, a także umożliwiającą mierzenie marginesu bezpieczeństwa podczas oceny zgodności. Aktualne techniczne specyfikacje interoperacyjności (TSI) zostaną zaktualizowane w ciągu pięciu lat. Projekt PANTOTRAIN ma dostarczyć wiedzę potrzebną do wprowadzenia odpowiednich zmian w TSI i normach europejskich, prowadząc do obniżenia kosztów certyfikacji, poprawy interoperacyjności oraz podniesienia poziomu bezpieczeństwa kolei.
