Po I wojnie światowej w ramach reparacji wojennych 20 zespołów systemu Wittfelda trafiło do Polskich Kolei Państwowych. Na polskich kolejach zostały skreślone z inwentarza na początku lat 50. XX wieku. Pozostałe zespoły wagonów akumulatorowych były eksploatowane w Niemczech Zachodnich do 1964 roku. Niektóre wagony zostały przeznaczone na tabor gospodarczy. Ostatni zachowany na świecie pojazd tego typu został odbudowany staraniem Polskiego Stowarzyszenia Miłośników Kolei przez ZNTK w Łapach i od 1995 roku jest eksponowany w skansenie kolejnictwa Parowozownia Skierniewice.
Historia
Geneza
Od początku XX wieku pruskie koleje państwowe poszukiwały rozwiązania problemu racjonalnej obsługi linii bocznych, o ruchu pasażerskim zbyt małym dla eksploatacji składów złożonych z parowozu i tradycyjnych wagonów. Eksperymentowano wówczas z wyborem odpowiedniego napędu dla powstających wagonów silnikowych. W latach 1906–1907 przeprowadzono próby porównawcze prototypów: dwóch wagonów parowych, jednego wagonu benzolowo-elektrycznego i sześciu wagonów akumulatorowych. Spośród testowanych pojazdów pięć stanowiły przebudowane wagony osobowe „boczniaki”[3].
Wagony akumulatorowe sprawdziły się w testach najlepiej, choć wykazywały istotne wady: dużą masę (ograniczało to potencjalny zasięg między ładowaniem ogniw) oraz wydzielanie się trujących oparów kwasu siarkowego z baterii umieszczonych pod siedzeniami. Skłoniło to pruskie koleje do zlecenia opracowania nowej konstrukcji[3].
Pod kierunkiem inżyniera Gustava Wittfelda, piastującego stanowisko tajnego radcy w Ministerstwie Robót Publicznych, wrocławska firma Breslauer Aktiengesellschaft für Eisenbahn – Waggenbau und Maschinenbau – Anstalt przygotowała nową konstrukcję dwuczłonowych zespołów trakcyjnych. W celu wyeliminowania głównych wad, zastosowano w nich unikalne rozwiązanie umiejscowienia akumulatorów w skrzyniach poza przestrzenią pasażerską, nadające wagonom charakterystyczny wygląd, co jednocześnie pozwoliło na łatwy dostęp dla ich obsługi[4]. Dla zmniejszenia masy własnej pojazdów zastosowano pojedyncze zestawy kołowe zamiast cięższych wózków, co wymusiło konstrukcję członową[5].
Produkcja
Seryjną produkcję zespołów rozdzielono między kilka krajowych fabryk. Pierwsze 57 zespołów pruskie koleje zamówiły w roku 1908 w trzech fabrykach: wrocławskich zakładach, które opracowały projekt, Van der Zypen & Charlier GmbH w Kolonii (Deutz) i Waggonfabrik Gebrüder Gastell GmbH w Moguncji (Mombach)[5][2]. Część mechaniczna składała się z dwóch członów dwuosiowych i wykonana była według jednolitego projektu, natomiast cześć elektryczną dostarczały dla nich firmy AEG, Siemens-Schuckertwerke(inne języki) i Felten & Guilleaume z zastosowaniem własnych rozwiązań. Wagony te dostarczono w latach 1908–1909[5]. Oznaczone były jako typ (niem. Gattung) AT 3/07[6].
Kolejną serię 114 zespołów według zmodyfikowanego projektu, w tym 106 dwuwagonowych i 8 trzywagonowych zrealizowano w latach 1910–1914. Człony zespołów tej serii były trzyosiowe, a do grona producentów dołączył WUMAG w Görlitz i BEW z Berlina jako wykonawca części elektrycznej[5]. Należały one do typów kolejno: AT 3/09 (od numeru AT 355), 3/11 (od AT 421) i 3/12 (od AT 491). Jeden doświadczalny zestaw (AT 233 + AT 234) z 1911 roku zaliczono do typu AT 4[6].
Dalszą produkcję zespołów systemu Wittfelda przerwała I wojna światowa[5].
Konstrukcja
Zespoły trakcyjne powstały w kilkunastu wersjach, różniących się szczegółami w zależności od producenta i roku budowy. Podstawowe cechy były jednakowe dla wszystkich wyprodukowanych pojazdów[5].
Nadwozie
Rysunek
Pudło wagonów miało drewniany szkielet. Sztywność pudła zwiększono stosując stalowe zastrzały i blachy kątowe w ścianach. W połowie długości przedziału pasażerskiego zastosowano wzmocnienie: poprzeczną ramę z kątowników z dekoracyjnym ściągiem pod sufitem i zastrzałami pod siedzeniami[7].
Zastosowano jednowarstwowy, drewniany dach i podłogę. Dach i ściany pokryto od zewnątrz blachą. Okna i drzwi miały konstrukcję ujednoliconą z pruskimi, znormalizowanymi wagonami przechodnimi. Tylko w przedziale bagażowym zastosowano drzwi dwuskrzydłowe. W pojazdach zbudowanych po 1910 roku poszerzono drzwi wejściowe, dodając drugie wąskie skrzydło, otrzymując w ten sposób niesymetryczne dwuskrzydłowe drzwi[7].
Akumulatory zasilające pojazd umieszczono w zewnętrznych skrzyniach na końcach pojazdu, oddzielonych szczelnie od wnętrza[7]. Przedział akumulatorów miał długość 2700 mm[2]. Dostęp do nich był możliwy od góry; górna osłona była przesuwna na rolkach[7].
Podwozie
Ostoja każdego z członów została wykonana ze znormalizowanychprofili stalowych (ceowników i teowników). W konstrukcji ostoi zastosowano belkę grzbietową i ukośnice, a także poprzecznice i zastrzały z blachami węzłowymi jako elementy wzmacniające. Poprzecznice obniżono względem górnej płaszczyzny ostojnic dla umożliwienia poprowadzenia pod podłogą okablowania. Pod ostoją zabudowano nitowane widły maźnicze z zastrzałami[7].
Wagony pierwszych 57 zespołów zostały zbudowane jako dwuosiowe, z osią toczną pod skrzynią akumulatorów i osią silnikową blisko połączenia obu członów. Pierwotnie zastosowano szprychowe zestawy kołowe o średnicy 1000 mm. Chcąc zapewnić równomierny nacisk na osie, pierwszy toczny zestaw kołowy wysunięto maksymalnie w stronę czołownicy. Eksploatacja ujawniła jednak zbyt duże obciążenie pierwszej osi, dlatego w zespołach produkowanych od 1910 roku zastosowano pod skrzyniami akumulatorów dwa niezależnie prowadzone zestawy kołowe. Wszystkie osie zestawów były swobodne (przesuwne), co pozwoliło na uzyskanie spokojnego biegu i dobrego wpisywania się w łuki mimo nietypowego rozstawu kół (1500 mm + 7650 mm). Po 1910 przebudowano do takiego układu osi wszystkie jednostki. Seryjnie stosowano łożyska ślizgowe, ale w niektórych wagonach eksperymentalnie zastosowano łożyska toczne. Pojazdy zostały usprężynowane jednostopniowo resorami piórowymi. Zestawy silnikowe produkowane od 1910 roku otrzymały drugi stopień usprężynowania – śrubowe sprężyny na wieszakach resorowych[7]. Zestawy trzyczłonowe były odmiennie skonstruowane: oba wagony z akumulatorami miały trzy osie toczne, a człon środkowy miał dwie osie napędowe[6].
Na jednym końcu każdego z członów zastosowano typowe zderzaki trzonowe. Na drugim końcu instalowano centralny krótkosprzęg z dwoma bocznymi nastawiaczami powrotnymi, służący do połączenia wagonów w zespół. Zastosowano nienawskrośne urządzenie cięgłowe ze sprzęgiem śrubowym, gdyż pierwotnie nie przewidywano włączania zespołów w skład pociągu ani stosowania większej liczby wagonów doczepnych[7].
Wnętrze i przestrzeń pasażerska
Przestrzeń pasażerską każdego z wagonów zespołu przedzielono dwiema ścianami działowymi na trzy przedziały[8]:
mały przedział trzeciej (lub drugiej) klasy albo przedział bagażowy z odchylanymi siedzeniami czwartej klasy[8].
Pomiędzy przedziałem pasażerskim a kabiną maszynisty, jednocześnie będącą przedsionkiem drzwiowym, zastosowano jedno- lub dwuczęściowe drzwi przesuwane. Między przedziałami zastosowano jednopłatowe skrzydło drzwiowe[8]. Długość dużego przedziału wynosiła 6195 mm, a małego 1530 mm, szerokość wnętrza wynosiła 2905 mm[2]. Między półwagonami był mostek przejściowy dla obsługi, później osłonięty brezentową harmonijką[8].
Zespoły były zestawiane fabrycznie w taki sposób, że w jednym wagonie znajdowały się siedzenia klasy 3., natomiast w drugim – siedzenia i przedział bagażowy klasy 4. W części wagonów zamiast małego przedziału trzeciej klasy zabudowywano przedział klasy 2[8]. Dwuczłonowy zespół miał 46 miejsc siedzących III klasy (albo 38 miejsc III klasy i osiem II klasy), 36 miejsc siedzących IV klasy, 18 miejsc stojących IV klasy i osiem stojących w przedsionkach, ogółem 108 miejsc, w tym 82 siedzące[1].
Wagony z pierwszej serii otrzymały eleganckie wykończenie klasy trzeciej: siedzenia były wyłożone mahoniowymfornirem w dębowych ramkach, a w zagłówki wmontowano siatki z aluminium. Zabudowano ozdobny ściąg podsufitowy, dekorowany w stylu secesyjnym, oraz dwa rzędy lamp oświetleniowych. W drugiej serii w klasie trzeciej zamontowano ławki z drewnianych desek bukowych lub dębowych. Wygląd przedziału klasy czwartej nie odbiegał od standardu innych wagonów tej klasy w pruskich kolejach państwowych: stosowano ławki z drewna sosnowego, bez półek bagażowych[8].
Ściany wewnątrz pojazdu pokryto deskowaniem. Drewniana podłoga była wykładana linoleum. Wagony były przeznaczone dla niepalących. Ściany w trzeciej klasie malowano początkowo olejno w kolorze żółtobrązowym, a w klasie czwartej – szarozielonym. Ze względu na przeznaczenie zespołów na krótkie trasy lokalne, nie zostały one pierwotnie wyposażone w ubikacje[8].
Dla oszczędności akumulatorów, zespoły typu Wittfelda miały archaiczny system ogrzewania: piecyki na brykiet z węgla drzewnego, wsuwane od zewnątrz pod siedzenia. Oświetlenie było elektryczne[8].
Napęd i zasilanie
W większości zespołów systemu Wittfelda zainstalowano po dwa szeregowe silniki trakcyjne o mocy od 59 do 66 kW, w zależności od producenta. Silniki zawieszono na osiach jak w tramwajach – w sposób na wpół odsprężynowany „za nos”, z jednej strony osadzając każdy silnik na osi zestawu kołowego za pomocą dwóch łożysk ślizgowych, a z drugiej strony opierając wspornik silnika trakcyjnego na wsporniku zestawu kołowego. Czołowa, jednostopniowa przekładnia zębata miała przełożenie od 3,38:1 do 4,316:1[9].
Sterowanie zespołem odbywało się nastawnikiem typu tramwajowego – w wagonach z wyposażeniem elektrycznym AEG i BEW odbywało się bezpośrednio, a w wagonach z elektryką Siemens-Schuckert Werke poprzez styczniki. Oporniki rozruchowe, a w przypadku wagonów współtworzonych przez SSW również styczniki, umieszczono pod podłogą. W niektórych zespołach zastosowano eksperymentalnie silniki bocznikowe[9].
Energię elektryczną do układu napędowego dostarczały dwie baterie akumulatorów kwasowych, połączone szeregowo[9]. 84 ogniwa galwaniczne były rozłożone w sześciu drewnianych skrzyniach. Łączne napięcie układu wynosiło 310 V[9]. Pojemność baterii wynosiła początkowo 368 Ah przy dwugodzinnym prądzie rozładowania, co pozwalało na zasięg 100 km[10]. Ładowanie trwało około 3 godzin[9][2]. Akumulatory produkowała firma Akkumulatoren – Fabrik AG (AFA) z Berlina[5]. W Polsce w okresie międzywojennym dostarczała je fabryka Tudor z Piastowa[1].
Przy budowie instalacji elektrycznej zespołów zastosowano kable z izolacją azbestową, które poprowadzono pod podłogą i zamocowano do niej mostkami i klamrami. Tworzące zespół wagony były połączone dwiema wiązkami kabli ukrytymi w hermetycznym płaszczu. Każda z wiązek została zakończona wtykami i gniazdami[9].
Pomocnicze obwody elektryczne służyły zasilaniu oświetlenia wnętrza, reflektorów oraz sygnałów końca pociągu}. Obowiązkowy w świetle pruskich przepisów kolejowych dzwon sygnalizacyjny miał w zespołach Wittfelda napęd silnikowy z przekładnią cykloidalną. Zamiast tradycyjnej gwizdawki pneumatycznej, w zespołach montowano syrenę motorową. Każdy wagon posiadał wewnętrzny dzwonek elektryczny służący do wezwania w razie potrzeby konduktora[9].
Zestawy napędowe zostały wyposażone w piasecznice. Początkowo urządzenia te były uruchamiane mechanicznie, w nowszych zestawach zastosowano piasecznice sterowane elektrycznie[9].
Układ hamulcowy
Zespoły trakcyjne systemu Wittfelda wyposażono w śrubowy hamulec ręczny oraz samoczynny hamulec pneumatyczny systemu Knorra z cylindrem działającym odwrotnie niż w typowym rozwiązaniu[11]. Wagony były wyposażone w sprężarki z wyłącznikiem ciśnieniowym[11]. Hamowanie elektryczne nastawnikiem było traktowane wyłącznie jako pomocnicze (awaryjne)[11].
Zestawy silnikowe nie były hamowane[11]. Początkowo nie przewidywano kursowania zespołów w składach pociągów, dlatego początkowo nie instalowano sprzęgów hamulcowych dla wagonów doczepnych[11]. Przekładnia hamulcowa obejmowała początkowo oba wagony każdego dwuczłonowego zespołu, lecz dla uproszczenia w wagonach budowanych po roku 1910 rozdzielono mechanicznie układy hamulcowe[11].
Modernizacje
Wagon akumulatorowy ETA 177 z wagonem doczepnym w 1954 roku
Zasadniczą modyfikacją wprowadzaną z biegiem lat w zespołach trakcyjnych systemu Wittfelda była wymiana akumulatorów na wydajniejsze, dzięki czemu zwiększał się zasięg pojazdów. Montowano kolejno ogniwa galwaniczne o pojemności: 443 Ah, 562 Ah i 921/1088 Ah, które pozwalały na zasięg (odpowiednio): 130 km, 180 km i 300 km pomiędzy ładowaniami[12]. Zastosowanie największych ogniw wymagało podwyższenia skrzyń[2].
Wraz ze zwiększeniem zasięgu, przystosowano pojazdy do obsługi pociągów na dalsze odległości. Po roku 1920 przystosowano zespoły do prowadzenia wagonów doczepnych poprzez dodanie sprzęgów powietrznych. W zespołach zabudowano również nieobecne wcześniej toalety (w jednym półwagonie na zespół)[5].
Eksploatacja
Pruskie koleje państwowe
W latach 1908 – 1914 różne fabryki wyprodukowały na zlecenie pruskich kolei państwowych (KPEV) łącznie 171 zespołów trakcyjnych złożonych z dwóch wagonów (w 8 zespołach – z trzech), przeznaczonych pierwotnie do obsługi drugorzędnych linii kolejowych[3]. Oznaczane były skrótem AT (Akkumulator-Triebwagen) i numerami, przy czym poszczególne wagony były numerowane od 223 do 580[13]. Wagony z przedziałem bagażowym nosiły parzyste numery[6]. Przeznaczone były do obsługi linii o profilu równinnym lub podgórskim o nachyleniu do 17‰[10].
Duża niezawodność, spokojny bieg, brak spalin i hałasu sprawiły, że pojazdy były cenione przez kolejarzy i podróżnych[10]. Nie wymagały wysokich kwalifikacji do ich prowadzenia[10].
Polskie Koleje Państwowe
Po I wojnie światowej na terenie Polski znalazło się 11 dwuwagonowych zespołów, przejętych przez Polskie Koleje Państwowe. W ramach repartycji na mocy traktatu wersalskiego Niemcy przekazały w 1922 roku Polsce dalsze 9 zespołów, do łącznej liczby 20. W latach 1923–24 otrzymały one nowe oznaczenia serii: EBCy, ECy, ECDy, EDy, gdzie E oznaczało: elektryczny, B, C, D: odpowiednio II, III i IV klasy i y: trzyosiowy[13]. Otrzymały zarazem numery inwentarzowe od 90 012 do 025 i od 90 031 do 056 (każdy człon osobno)[13]. Podczas napraw likwidowano klasę IV, a w dwóch zespołach urządzono 16 miejsc I klasy, nadając im serię EABy[14]. Początkowo 18 miało zasięg 130 km a dwa zasięg 180 km, później ich akumulatory były wymieniane na pojemniejsze 921 Ah, i do 1936 roku 14 miało zasięg 300 km[2]. Eksploatowano je w dyrekcjach kolei w Poznaniu i Toruniu[14].
Podczas II wojny światowej jeden zespół został zniszczony, osiem wywieziono do Niemiec, a losy kilku są nieznane. Po wojnie na PKP pozostała nieznana liczba zespołów akumulatorowych, prawdopodobnie 11. Eksploatowano je od 1946 roku w dyrekcjach kolei w Gdańsku i Olsztynie. Nadano im serię Ma i numery od 90 801, a eksploatowane były regularnie do przełomu lat 1955/56[15]. Po tej dacie część jeszcze zaadaptowano jako wagony techniczne lub gospodarcze[13].
Koleje niemieckie
Pozostałe zespoły trakcyjne w Niemczech trafiły do Deutsche Reichsbahn[1]. Po drugiej wojnie światowej zespoły akumulatorowe pochodzenia pruskiego były eksploatowane przez Deutsche Bundesbahn do 1964 roku[16][17]. Używane też były na kolejach Deutsche Reichsbahn w NRD[15].
↑Martina Wrede. Frühe Umweltschützer:
die Akku-Triebwagen. „Kundenzeitschrift Takt”, s. 4, Wrzesień 2009. DB Regio AG. (niem.).
↑Andreas Galonska. Mit Akkukraft über die Gleise. „Rhein-Zeitung”, s. 23, 25 lutego 2012. Mittelrhein-Verlag GmbH. (niem.).
Bibliografia
Michał Jerczyński. Nasz portret: wagon akumulatorowy typu „Wittfeld”. „Świat Kolei”. Nr 03/1995, s. 6-10, 1995. EMI-PRESS. ISSN1234-5962.
Krzysztof Zintel, Bogdan Pokropiński. Zespoły akumulatorowe typu „Wittfeld” na PKP. „Świat Kolei”. Nr 01/1996(32), s. 23-27, 1996. EMI-PRESS. ISSN1234-5962.
