Wywiady

B. Firlik: Wiedza i doświadczenie gwarantują sukces

O prowadzonych badaniach naukowych, współpracy z Modertrans i dalszych planach na rozwój Wydziału Inżynierii Lądowej i Transportu Politechniki Poznańskiej – rozmawialiśmy z dr inż. Bartoszem Firlikiem, 

Modertrans i Politechnikę Poznańską połączyło konsorcjum naukowe w celu realizacji innowacyjnego projektu Moderus Gamma. Tramwaj zdobył pierwsze nagrody na targach TRAKO w 2017 i 2019 r. Czy w związku z tym można powiedzieć o sukcesie przedsięwzięcia? 

Zdecydowanie tak. Możemy mówić o ogromnym sukcesie całego przedsięwzięcia, ponieważ Moderus Gamma jest wg mojej oceny najbardziej innowacyjnym tramwajem, jaki do tej pory powstał w Polsce – znacznie wyprzedzającym panujące obecnie w naszym kraju trendy w budowie tramwajów. Opracowując koncepcję pojazdu, chcieliśmy zmienić pewien tradycyjny sposób postrzegania i projektowania tramwaju, a także przekonać potencjalnych użytkowników, że warto inwestować w nowe technologie. Szczególnie, że nie mówmy tu o technologiach kosmicznych, a o rozwiązaniach obecnych i sprawdzonych już od pewnego czasu w innych gałęziach transportu, ciągle nieobecnych na szeroką skalę w miejskich pojazdach szynowych. Wynika to z pewnej, częściowo zrozumiałej, niechęci operatorów do nowych rozwiązań, których koszty życia często trudno ocenić na etapie zamówienia. Pamiętajmy jednak, że jedna z głównych zalet tramwaju, a więc jego długowieczność, jest zarazem paradoksalnie jego ogromną wadą! Trudno jest tak zaprojektować tramwaj, aby za 30 lat nadal był pojazdem atrakcyjnym wizualnie i posiadającym nowoczesne rozwiązania techniczne. Dlatego warto wybiegać myślą dalej w przyszłość!

Jakie rozwiązania zastosowane w tramwaju uważa Pan za najbardziej innowacyjne?

Tramwaj posiada przede wszystkim nowoczesny układ biegowy. Aby umożliwić płaski przebieg niskiej podłogi na całej długości pojazdu, zamiast klasycznych zestawów kołowych zastosowano osie portalowe. Każde koło ma swój indywidualny napęd, realizowany za pomocą nowoczesnych i cichych silników chłodzonych cieczą. Ponadto tramwaj został wyposażony w pneumatyczne zawieszenie, zapewniające nie tylko wyjątkowy komfort jazdy dla pasażerów, ale również umożliwiające utrzymanie stałej wysokość podłogi, niezależnie od obciążenia. Dużą uwagę poświęcono konstrukcji nośnej pojazdu, dzięki czemu udało się zmniejszyć jego masę, co skutkuje mniejszymi naciskami osi, a w konsekwencji mniejszym zużyciem kół i szyn. W pojeździe zastosowano również szereg rozwiązań zmniejszających hałas – dedykowana konstrukcja koła, specjalne osłony wózka czy też odpowiednie materiały wygłuszające przestrzeń pasażerską. Dzięki przyjętym od początku założeniom projektowym ukierunkowanym na komfort podróży, poprzez odpowiednie zaprojektowanie konstrukcji wózka i długości poszczególnych członów, udało się zapewnić pasażerom bardziej przestronne wnętrze i więcej miejsca na nogi dla osób siedzących.

W jakim stopniu dorobek naukowy wypracowany na Politechnice Poznańskiej znalazł swoje odbicie w zrealizowanym projekcie?

W Zakładzie Transportu Szynowego Politechniki Poznańskiej od wielu lat zajmujemy się zagadnieniami projektowania, konstrukcji, dynamiki i eksploatacji pojazdów szynowych. Głównym obszarem działań mojego zespołu jest analiza zachowania dynamicznego układu pojazd – tor. Jest to bardzo ważny etap procesu projektowania pojazdu, pozwalający na wczesną weryfikację założeń konstrukcyjnych. W procesie symulacji komputerowej uwzględniamy scenariusze często trudne lub bardzo kosztowne do zrealizowania w rzeczywistej eksploatacji, takie jak np. symulacja wielu różnych wariantów układu biegowego w aspekcie komfortu i bezpieczeństwa jazdy, a także optymalizacja konstrukcji pojazdu w aspekcie rozkładu mas i wzajemnego ich połączenia.

Od kilku lat zajmujemy się również analizą współpracy koła z szyną, również dla pojazdów tramwajowych. Charakter współpracy koła z szyną jest jednym z ważniejszych zagadnień w analizie oddziaływania pojazdu z torem, wpływając m.in. na bezpieczeństwo jazdy, zużywanie się kół i szyn (a więc koszty życia) czy też generowanie drgań i hałasu. W naszym zespole opracowany został unikatowy, multisensorowy system oceny współpracy koła z szyną w warunkach rzeczywistej eksploatacji, umożliwiający badania metodami optycznymi, termograficznymi, tensometrycznymi oraz wibroakustycznymi. Obrazy termograficzne umożliwiają identyfikację styku jedno lub wielopunktowego badanego profilu koła, a obrazy z kamery szybkoklatkowej umożliwiają precyzyjne śledzenie ruchu koła nawet podczas krótkotrwałych wymuszeń, np. podczas wjazdu na iglicę zwrotnicy. Wykonujemy również analizy ustalające przyczyny przyspieszonego zużywania się kół taboru, jak również analizy współpracy koła z szyną w aspekcie nadmiernej emisji hałasu, zarówno tocznego, jak i piszczenia w łuku toru.

Rozwijamy także metody i narzędzia monitorowania aktywności wibroakustycznej pojazdów szynowych rozumianej, jako miara globalnego oddziaływania pojazdu na środowisko i ludzi. Na bazie materiału badawczego gromadzonego w warunkach normalnej eksploatacji pojazdów możliwe jest klasyfikowanie jakości oddziaływania w układzie pojazd – tor oraz ocena efektywności zastosowanych technicznych środków minimalizowania drgań i hałasu tak w obszarze pojazdu jak i toru. Daje to podstawy do wypracowywania metod minimalizowania negatywnego oddziaływania transportu szynowego na środowisko poprzez odpowiednio zorientowane zarządzanie taborem, odpowiedni dobór technologii budowy torowisk oraz projektowanie optymalnokosztowych systemów wyciszania pojazdów z uwzględnieniem ich cech konstrukcyjnych.

Porozmawiajmy o faktach. Co uczelnia realnie zyskała dzięki nawiązanej współpracy?

Na prowadzonych przez nas specjalnościach (Pojazdy Transportu Masowego, Pojazdy Szynowe, Transport Szynowy) uczymy studentów m. in. zasad budowy, projektowania i eksploatacji pojazdów szynowych. Zawsze powtarzam, że nie można uczyć projektowania, samemu nie projektując niczego! Udział w projektach badawczych pozwala więc przede wszystkim na ciągły rozwój naszej kadry w oparciu o najnowsze trendy panujące w branży. Zdarza nam się również wpływać na te trendy, z czego jesteśmy bardzo dumni! Współpracując z największymi producentami pojazdów szynowych oferujemy im nasze doświadczenie w dziedzinie badań naukowych, ale również mierzymy się z rzeczywistymi problemami występującymi na danym etapie powstawania pojazdu. Dzięki temu możemy skonfrontować naszą wiedzę teoretyczną, z praktyką dnia codziennego. Korzyści są więc obustronne!

Dzięki nawiązanej współpracy, prowadzone przez nas zajęcia dydaktyczne są z roku na rok coraz ciekawsze i zawsze zgodne z bieżącym stanem wiedzy oraz obowiązującymi kierunkami w budowie pojazdów szynowych.

Czy Pana zdaniem usytuowanie się na miejscu zaplecza technicznego biznesu to szansa na rozwój polskiego szkolnictwa wyższego?

Trzeba pamiętać, że podstawowym celem uczelni wyższych jest przede wszystkim kształcenie studentów, a dopiero na kolejnych miejscach realizowanie prac badawczych dla przemysłu. Jednakże nie są to i nie mogą być aktywności niezależne od siebie! Jak już wcześniej wspomniałem, żeby uczyć studentów konstruowania pojazdów szynowych, sami musimy mieć ten proces biegle opanowany i to nie w sposób teoretyczny, ale również praktyczny. Dzięki temu wiemy, jakie zagrożenia czy też trudności pojawiają się na każdym etapie powstawania pojazdu i jak uniknąć ich w przyszłości. Dlatego dla mnie jako naukowca zawsze ważna była ścisła współpraca z przemysłem. Zresztą nie trzeba być wnikliwym obserwatorem, żeby zauważyć, że jednostki naukowe, które aktywnie współpracują z otoczeniem przemysłowym, mają zawsze dużo mocniej rozwinięty warsztat badawczy, większe doświadczenie, a także bardziej interdyscyplinarne spojrzenie na wiele spraw. To konsekwencja kolejnych projektów – każdy z nich zostawia po sobie trwały, pozytywny ślad i zmienia sposób myślenia. Niestety ze smutkiem obserwuję, że wielu naukowców, często dobrych w swojej dziedzinie, boi się wyjść do przemysłu – często z obawy przed weryfikacją czy też krytyką własnych pomysłów. Tymczasem zarówno ja, jak i moi koledzy, oprócz wspomnianej współpracy z przemysłem, bierzemy również aktywny udział w wielu zagranicznych konferencjach, tak aby móc konfrontować nasze badania ze światowej sławy naukowcami, a także być na bieżąco z najnowszymi i najważniejszymi kierunkami badań w branży.

Czy dzięki współpracy wzrosło zainteresowanie studentów kierunkami związanymi z realizowanym projektem?

Na Wydziale Inżynierii Lądowej i Transportu prowadzone są obecnie trzy specjalności związane z pojazdami szynowymi:

  • Transport Szynowy (na studiach inżynierskich i magisterskich kierunku „Transport”),
  • Pojazdy Transportu Masowego (na studiach inżynierskich kierunku „Konstrukcja i eksploatacja środków transportu”)
  • Pojazdy Szynowe (na studiach magisterskich kierunku „Konstrukcja i eksploatacja środków transportu”).

Od kilku lat zauważamy zdecydowany wzrost zainteresowania studentów tematyką pojazdów szynowych, co przekłada się na pełne obłożenie oferowanych przez nas specjalności. Co najważniejsze, przychodzą do nas studenci dobrzy, świadomi własnych możliwości i pewni obranej ścieżki rozwoju. Dzięki temu, poza działalnością stricte dydaktyczną, możemy wspólnie ze studentami realizować również inne ciekawe projekty. Jednym z nich jest na przykład projekt PUTrain, w ramach którego nasi studenci zaprojektowali i zbudowali pierwszą w Polsce lokomotywę w skali 1:5,5. Wystartowała ona w ubiegłym roku na zawodach Railway Challenge w Wielkiej Brytanii, na torze o rozstawie szyn 10 i ¼ cala, zdobywając wiele wyróżnień, między innymi właśnie za innowacyjność!

Współpracujemy również aktywnie z innymi uczelniami realizującymi badania w obszarze transportu szynowego, takimi jak Technische Universität Berlin, Delft University of Technology, Ukraiński Państwowy Uniwersytet Transportu Kolejowego czy też Université polytechnique des Hauts-de-France. Realizujemy wspólne projekty badawcze (między innymi w ramach programu Horyzont 2020), a studenci spotykają się co roku na międzynarodowych warsztatach poświęconych zagadnieniom pojazdów i transportu szynowego (Workshop of Railway Technology). Warsztaty te, współorganizowane przez studentów, odbywają się naprzemiennie w każdym z pięciu krajów i obejmują swoim programem zarówno wspólne wykłady, warsztaty poświęcone rozwiązywaniu bieżących problemów branży szynowej, wizyty w przedsiębiorstwach produkujących tabor oraz w renomowanych ośrodkach badawczych.

Wszystkie podejmowane inicjatywy sprawiają, że kształcimy kreatywnych inżynierów, gotowych do podejmowania trudnych wyzwań, którzy wiedzą i zaangażowaniem potrafią być na równi z najlepszymi kolegami z uczeni zagranicznych.

Czy są dalsze plany współpracy z Modertrans, a może z innym firmami zajmującymi się miejskim transportem szynowym?

To nawet już nie są plany, a rzeczywistość! Z firmą Modertrans aktywnie współpracujemy przy kilku kolejnych projektach dotyczących innowacyjnych rozwiązań w pojazdach szynowych. Firma dynamicznie się rozwija i cieszę się, że mamy w ten rozwój swój mały wkład. To zawsze duża satysfakcja dla naukowca, jeśli opracowane przez niego rozwiązania znajdują zastosowanie w rzeczywistości. Współpracujemy również z pozostałymi producentami pojazdów zarówno przy opracowywaniu koncepcji nowych pojazdów, jak również wykonując badania i optymalizując konstrukcję pojazdów już eksploatowanych. Nie mogę zdradzać zbyt wielu szczegółów tej współpracy – obowiązuje mnie tajemnica zawodowa.

Dr inż. Bartosz Firlik jest naukowcem, przedsiębiorcą, kierownikiem innowacyjnych projektów badawczych o tematyce związanej z konstrukcją oraz dynamiką pojazdów szynowych, autorem ponad 100 publikacji naukowych w tym obszarze a także laureatem kilkunastu nagród za działalność naukową i organizacyjną, w tym m.in. prestiżowej Nagrody Siemensa (edycja 2008), przyznawanej za wybitne osiągnięcia w technice i badaniach naukowych prowadzonych przez pracowników instytucji akademickich i pozaakademickich, jak również nagród Prezydenta Miasta Poznania, Prezesa Polskich Kolei Państwowych, Rektora Politechniki Warszawskiej oraz Rektora Politechniki Poznańskiej.