90 LAT NAUCZANIA
TRAKCJI ELEKTRYCZNEJ
w POLITECHNICE WARSZAWSKIEJ
- OD TRAMWAJÓW DO METRA
I SZYBKIEJ KOLEI
Początki trakcji elektrycznej
Dr hab. inż. Adam Szeląg prof.PW
Zakład Trakcji Elektrycznej, Instytut Maszyn Elektrycznych Politechniki Warszawskiej
[wykorzystano informacje zawarte w: Historia Elektryki Polskiej. Trakcja elektryczna Tom V, SEP, WN-T, Warszawa 1971]
Idea zastosowania energii elektrycznej do napędu pojazdów pojawiła się u zarania rozwoju elektrotechniki. Związane to było z doskonaleniem maszyn elektrycznych i urządzeń do przekształcania energii. Pierwsze praktyczne zastosowania napędu elektrycznego w transporcie lądowym pojawiły się już w XIX w. (1879 r. - Werner v.Siemens, Berlin), a pierwszy tramwaj elektryczny uruchomiono w 1881 r. w Lichterfelde, metro w Londynie (1890 r.), kolej w Szwajcarii (Burgdorf-Thun, 1893 r.). I już w 1893 r. prof. Henryk Merczyng, absolwent Uniwersytetu Warszawskiego i Instytutu Inżynierów Komunikacji w Petersburgu rozpoczął w Rosji wykłady z elektryfikacji kolei i trakcji elektrycznej, które kontynuował w latach 1900-1916 w Petersburgu. Prof. Merczyng wydał także po polsku kilka książek z dziedziny elektrotechniki, m.in.: Kurs elektrotechniki (1895 r.), Zasady elektrotechniki (Warszawa, 1899 r.), i Teoria prądu elektrycznego (1905 r.). Współpracował z nim prof. Henryk Graftjo.
Trakcja elektryczna jako oddzielna dyscyplina techniki wyodrębniona została w Politechnice Warszawskiej wyjątkowo wcześnie. Jeszcze przed powstaniem samodzielnego Wydziału Elektrycznego, w semestrze zimowym 1919/1920 inżynier Roman Podoski rozpoczął wykłady o tramwajach i kolejach elektrycznych na Wydziale Budowy Maszyn i Elektrotechniki.
W związku z planami budowy linii średnicowej w Warszawie, polskie władze kolejowe zaczęły się interesować możliwością zastosowania trakcji elektrycznej w tunelu pod Śródmieściem, głównie w celu uniknięcia zadymiania tunelu przez eksploatowane parowozy. Profesor R. Podoski został delegowany do Szwajcarii, Francji i Stanów Zjednoczonych w celu zapoznania się z eksploatowanymi tam zelektryfikowanymi liniami kolejowymi. Najnowsze osiągnięcia w tej dziedzinie stały się podstawą pierwszych wykładów z trakcji elektrycznej w Politechnice Warszawskiej. Pierwszy skrypt dla studentów wydany został już w 1920 r. W dwa lata później, w 1922 r. ukazała się w druku obszerna dwutomowa monografia (Roman Podoski: Tramwaje i koleje elektryczne, Tom l, str. 452, Tom 2, str. 436, Wydawnictwo Naukowe Komisji Wydawniczej Towarzystwa Bratniej Pomocy Studentów Politechniki Warszawskiej, Warszawa, czerwiec 1922 - strona tytułowa na rys.1), która przez prawie 30 lat stanowiła podstawowy materiał naukowy i dydaktyczny w zakresie trakcji elektrycznej.
Po utworzeniu w 1921 r. Wydziału Elektrycznego, przedmiot „Tramwaje i Koleje Elektryczne” został przemianowany na „Kolejnictwo Elektryczne” i był prowadzony w Katedrze Urządzeń Elektrycznych jako jeden z dwóch przedmiotów obieralnych. Rozwój kadry naukowej następował szybko i w roku 1924 inżynier Roman Podoski został już docentem dzięki pierwszej habilitacji przeprowadzonej na Wydziale Elektrycznym.
Strona tytułowa podręcznika prof. R.Podoskiego z pieczątką właściciela prof. Janusza Groszkowskiego
Mimo, że przez szereg lat Polskie Koleje Państwowe nie elektryfikowały linii kolejowych, a liczba przedsiębiorstw tramwajowych nie przekraczała dwunastu, znaczna część studentów (około 25-30%) Wydziału Elektrycznego obierała „trakcję elektryczną” („kolejnictwo elektryczne”) jako specjalność dyplomową. Wykonywane prace dyplomowe wykazywały znaczny poziom i dojrzałość ówczesnych absolwentów.
Prace te dotyczyły głównie elektryfikacji głównych szlaków kolejowych w rozmaitych wariantach i znacznie wyprzedziły plany elektryfikacji linii kolejowych PKP. Przykładowo dotyczyły one elektryfikacji linii kolejowej Warszawa - Kraków (Roman Jerzy, rok 1921), Warszawa - Brześć (Jan Gize, rok 1922) czy linii podwarszawskich Warszawa - Żyrardów i Warszawa - Otwock. (Jan Podoski, s. Romana, 1928 r., który już jako student rozpoczął pracę na Wydziale Elektrycznym w 1926 r.).
Tematem prac dyplomowych były też projekty podziemnej kolei elektrycznej w Warszawie (Franciszek Ciborowski, 1926 r.) czy nowych systemów tramwajowych. Znaczna część wykonanych prac dyplomowych była wykorzystana w praktyce, jako podstawa do szczegółowych prac projektowych.
Zespół, kierowany przez prof. R. Podoskiego oprócz działalności dydaktycznej prowadził liczne prace badawcze, wśród których należy wymienić badania prądów błądzących we wszystkich większych przedsiębiorstwach tramwajowych kraju. Badania te stały się podstawą wystąpień polskich specjalistów na arenie międzynarodowej i opracowania międzynarodowych przepisów ochrony przeciwkorozyjnej. Również na uwagę zasługiwały prace badawcze mające na celu ustalenie metod określania wymaganych mocy silników trakcyjnych, w tym metody obliczeń trakcyjnych mgr inż. Zbigniewa Grabińskiego i mgr inż. Konstantego Chełmickiego.
W roku 1933, mimo światowego kryzysu gospodarczego, rozpoczęto prace nad elektryfikacją Warszawskiego Węzła Kolejowego. Wykorzystano tu liczne projekty opracowane przez dyplomantów prof. R. Podoskiego. Przedwojenna elektryfikacja Warszawskiego Węzła Kolejowego, której rozmiary nie przekraczały 3% obecnego jej zasięgu, stała się poligonem doświadczalnym, na którym wykształcili się specjaliści. Oni to po zakończeniu wojny, o ile przeżyli (na rys. 2 kopia strony tytułowej i rys. z pracy dyplomowej inż. Olgierda Druhowino, zamordowanego w Katyniu), przystąpili do elektryfikacji PKP, a także zasilili kadrę nauczającą i badawczą pracującą na potrzeby elektryfikacji linii kolejowych i przedsiębiorstw komunikacji miejskich.
W okresie okupacji, mimo zamknięcia Politechniki Warszawskiej, trakcja elektryczna była wykładana przez prof. R. Podoskiego, inż. Z. Figurzyńskiego i inż. J. Zielińskiego na tajnych kursach przy Szkole Wawelberga i Rotwanda oraz na kursach technicznych.
Kiedy w roku akademickim 1945/1946 rozpoczęły się ponownie zajęcia w Politechnice Warszawskiej, jedną z pierwszych Katedr odtworzonych na Wydziale Elektrycznym była Katedra Kolejnictwa Elektrycznego i Napędów, której kierownictwo objął, łącznie z Katedrą Urządzeń Elektrycznych, prof. Roman Podoski.
W trzy lata później, po utworzeniu odrębnej Katedry Napędów Elektrycznych, Katedra kierowana przez prof. R. Podoskiego otrzymała nazwę Katedry Kolejnictwa Elektrycznego i Prostowników, a następnie Katedry Trakcji Elektrycznej. Program nauczania przewidywał wykłady z trakcji elektrycznej dla wszystkich kierunków, jednakże studenci specjalizujący się w zakresie trakcji elektrycznej mieli program zajęć uzupełniony dodatkowymi wykładami specjalistycznymi dotyczącymi np. budowy sieci trakcyjnej, warsztatów elektrotrakcyjnych, komunikacji miejskiej, prostowników, zasad kolejnictwa itp. Obroniono pierwsze po wojnie rozprawy doktorskie (Jan Podoski - 1949, Czesław Jaworski -1950). W Szkole Inżynierskiej H. Wawelberga i S. Rotwanda od 1947 do 1949 r. wykłady z trakcji elektrycznej prowadził J. Podoski, a następnie do końca istnienia szkoły (w 1951 r. została włączona do Politechniki Warszawskiej) prof. Antoni Jabłoński.
Strona tytułowa i rysunek z pracy dyplomowej inżyniera Olgierda Druhowino (1936r.) zamordowanego w Katyniu
Niestety, trakcyjnicy nie uniknęli represji politycznych (uwięzienie J. Podoskiego w 1949 r., którego uwolniono dopiero po śmierci ojca w 1954 r., a zrehabilitowano w latach 90-tych). W 1956 roku dr Jan Podoski został mianowany profesorem, a po kolejnych dwóch latach wybrany na stanowisko dziekana Wydziału Elektrycznego, które zajmował (z przerwą) przez 3 kadencje. W Wieczorowej Szkole Inżynierskiej na Wydziale Elektrycznym ok. 30 słuchaczy uzyskało dyplomy w specjalności trakcyjnej. Wykłady oprócz kadry Zakładu Trakcji (prof. Figurzyński) prowadzili: prof. Antoni Jabłoński, doc. S. Plewako, mgr inż. Z. Rawski.
W roku akademickim 1953/1954, w związku z wprowadzeniem na Uczelni studiów dwustopniowych, trakcja elektryczna została podzielona na szereg przedmiotów: teorię trakcji elektrycznej, sieci trakcyjne, podstacje trakcyjne, komunikację miejską, zasady kolejnictwa itp. Zajęcia te były prowadzone przez pracowników Katedry, pracowników przedsiębiorstw komunikacji miejskiej oraz przedsiębiorstw pracujących na potrzeby elektryfikowanych linii PKP. Wykład z prostowników energetycznych (w tym okresie prostowników rtęciowych), prowadzony przez prof. Zygmunta Figurzyńskiego był obowiązkowy dla wszystkich studentów Wydziału.
Po śmierci prof. Romana Podoskiego w 1954 r. kierownictwo objął prof. Figurzyński, kształtując stopniowo profil Katedry w kierunku specjalizacji w dziedzinie energetyki trakcyjnej. W tym też okresie zespół pracowników Katedry uczestniczył w realizacji wielu prac naukowo-badawczych i projektowych związanych z powojenną elektryfikacją linii kolejowych i linii elektrycznego transportu miejskiego. Wydano szereg podręczników akademickich: R. Podoski- Trakcja elektryczna (Tom I - 1952, Tom II - 1954),
Z. Figurzyński - Przekształtniki (1953), Z. Figurzyński - Sieci trakcyjne (1954), J. Podoski
- Tramwaj (1956), J. Podoski - Trolejbusy (1958), Z. Figurzyński, A. Frydryszak
- Prostowniki w elektroenergetyce (1964), J. Podoski - Zasady trakcji elektrycznej (1967).
W chwili powrotu, w 1963 r. do jednolitych, pięcioletnich studiów magisterskich, na specjalności „trakcja elektryczna" wykładanych było 10 przedmiotów specjalistycznych uzupełnionych ćwiczeniami projektowymi i zajęciami laboratoryjnymi. Tematyka wykładanych przedmiotów obejmowała zasady trakcji elektrycznej, układy zasilania trakcji elektrycznej, prostowniki energetyczne, sieci trakcyjne, maszyny trakcyjne, tabor, zasady kolejnictwa i komunikacji miejskiej, aparatura i urządzenia trakcyjne.
W roku akademickim 1965/1966 nazwa katedry uległa ponownej zmianie na Katedrę Trakcji Elektrycznej i Prostowników. Jednocześnie powstały dwa zakłady: Zakład Elektryfikacji Kolei - kierowany przez prof. mgr inż. Z. Figurzyńskiego i Zakład Elektryfikacji Transportu Miejskiego - kierowany przez prof. dr inż. J. Podoskiego. W programie nauczania wprowadzono podział na dwie specjalności: energetyki trakcyjnej oraz ruchu i pojazdów trakcyjnych.
Prowadzone zajęcia dydaktyczne uzupełniono o zagadnienia związane z inżynierią ruchu, ochronę urządzeń podziemnych przed korozją oraz automatyką urządzeń trakcyjnych. W okresie tym, oprócz etatowych pracowników Katedry, zajęcia dydaktyczne dla studentów specjalności prowadzili pracownicy Instytutu Elektrotechniki, Instytutu Gospodarki Komunalnej oraz Polskich Kolei Państwowych. Umożliwiało to studentom bezpośredni dostęp do praktycznej wiedzy związanej ze studiowaną dyscypliną. Prowadzone prace naukowo-badawcze dotyczyły taboru trakcji dołowej i bezszynowej (prof. dr inż. Jan Podoski, mgr inż. Janusz Czapla, dr inż. Władysław Dziuba, dr inż. Andrzej Frydryszak - doktorat 1964). Wśród pracowników Katedry należy także wymienić mgr inż. Janusza Mysłka (od 1962 r. do 1987 r.) i mgr inż. Ryszarda Zagułę. Istotna w tym okresie była też dydaktyczna i naukowa współpraca z Katedrą Elektrotechniki Komunikacyjnej Wydziału Komunikacji, której kierownikiem od 1960 r. był. doc. Stanisław Plewako, a pracownikiem po przejściu z Wydziału Elektrycznego doc. dr A. Frydryszak, rozwijający m. in. tematykę niezawodności urządzeń trakcyjnych.
W chwili likwidacji Katedry w roku akademickim 1970/1971 i włączenia jej do Instytutu Maszyn Elektrycznych jako Zakład Trakcji i Urządzeń Elektrycznych, liczyła ona dwóch profesorów (J. Podoski, Z. Figurzyński), jednego starszego wykładowcę (J. Mysłek), czterech asystentów (m.in. Jan Kacprzak, Marian Andrzej Obojski, Leszek Mierzejewski) oraz zmieniającą się liczbę osób spoza Zakładu prowadzących wykłady zlecone. W okresie tym prowadzone były zajęcia na 5-cioletnich studiach magisterskich, 3-letnich studiach inżynierskich oraz, w późniejszym okresie, studiach uzupełniających. Warto tu zauważyć, że nabór studentów na różne specjalności prowadzone na Wydziale Elektrycznym, prowadzony był spośród ogółu studentów studiujących wspólnie przez 3 lata.
W latach 1968-1974 prowadzone były roczne studia podyplomowe z zakresu „trakcji elektrycznej”, liczące średnio ponad 25 słuchaczy. Program zajęć obejmował zarówno przedmioty podstawowe jak i przedmioty specjalistyczne prowadzone przez pracowników Zakładu i wybitnych specjalistów z instytutów naukowo-badawczych współpracujących z PKP i przedsiębiorstwami komunikacji miejskiej. Studium to ukończyło ponad 70-ciu słuchaczy, przeważnie pracowników biur projektowych i inżynierów trakcji elektrycznej o długim stażu pracy w przedsiębiorstwach związanych z trakcją elektryczną.
W tym okresie obroniono 6 prac doktorskich, głównie przez pracowników oraz przeprowadzono jeden przewód habilitacyjny.
Wśród absolwentów i doktorantów powojennych byli późniejsi profesorowie i docenci
- trakcyjnicy innych wyższych uczelni: prof. Czesław Jaworski - Politechnika Łódzka, prof. Przemysław Pazdro (dyplom 1956) - Politechnika Gdańska, prof. Eugeniusz Kałuża (dyplom 1959) - Politechnika Śląska, doc. dr Zdzisław Łuczywek (doktorat 1972)
- Politechnika Krakowska oraz jednostek naukowo-badawczych: prof. Wiesław Seruga
- Instytut Elektrotechniki, prof. Władysław Dziuba (dyplom 1952, doktorat 1962), prof. Zygmunt Giziński (dyplom 1955), prof. Zofia Roman - CNTK, doc. Krzysztof Zymmer (dyplom 1961) - Instytut Elektrotechniki.
W 1974 r. wykłady z przekształtników trakcyjnych rozpoczął doc. dr Janusz Wdowiak (doktorat pod kierunkiem prof. Figurzyńskiego w 1958) z Instytutu Elektrotechniki w Międzylesiu (prowadził je do lat 90-tych). Zatrudnieni zostali nowi asystenci (Wojciech Grochowski 1974-80, Adam Sałek 1974-1981, Marek Gałuszewski 1974-1987, Maciej Zegarski 1975-78). J. Kacprzak (1974) i L. Mierzejewski (1975) uzyskali stopnie doktorskie. Grzegorz Skarpetowski, doktorant prof. J. Podoskiego opracował w swoim doktoracie (1975) nowatorską tematykę zastosowania przekładni prądu przemiennego z silnikiem asynchronicznym, którą skutecznie rozwijał w dalszym ciągu pracy zawodowej w firmach taboru kolejowego w Szwajcarii, gdy napęd asynchroniczny znalazł swoje efektywne zastosowanie w lokomotywach sieciowych. Teoretyczne wyniki swoich prac dr Skarpetowski ujął w rozprawie habilitacyjnej opublikowanej na Wydziale Elektrycznym PW w 1997 r. W tym okresie opublikowano podręczniki: J. Podoski - Komunikacja miejska (1971) i Transport w miastach (1977).
Po śmierci w 1974 r. prof. Z. Figurzyńskiego i po odejściu na emeryturę prof. J. Podoskiego, kierownikiem Zakładu Trakcji i Urządzeń Elektrycznych został prof. dr inż. Ryszard Matusiak (1975). Rozwój Zakładu, zwiększenie liczby prac naukowo-badawczych i dydaktyki skutkował dalszym zwiększaniem stanu osobowego - w szczytowym okresie liczba osób zatrudnionych w Zakładzie była równa 12 pracowników dydaktycznych i 4 -pracowników technicznych. Przyjęto m. in. asystentów (Tadeusz Maciołek - 1977, Marek Zep - 1977-1981, Ryszard Sperka - 1977-1980, Mirosław Lewandowski - 1978, Michał Obojski - 1979) i pracowników inżynieryjno-technicznych (Tomasz Brych - 1970, mgr inż. Andrzej Szajewski - 1974, inż. Ryszard Świebocki - 1976, stud. Krzysztof Szlendak - 1981) oraz sekretariatu (Danuta Gajak-Sinczak - 1973).
W wyniku licznych zmian programowych, wynikających z rozwoju różnych dziedzin elektrotechniki jak i decyzji władz uczelni i ministerialnych, w latach 1974-1981 trakcja elektryczna, początkowo była prowadzona jako jedna z pięciu specjalności na Wydziale Elektrycznym, a następnie jako jedna z czterech specjalizacji na specjalności „elektrokonstrukcje” (od lat 90-tych) prowadzonej na kierunku nauczania „elektrotechnika”. Ograniczyło to znacznie liczbę studentów specjalności, nie doprowadziło jednak do jej likwidacji. Mimo ograniczonej liczby studentów, powstało Koło Naukowe Studentów Trakcji Elektrycznej. Jednocześnie zmieniono nazwę Zakładu na Zakład Trakcji Elektrycznej. W końcu lat 80-tych, po dobudowaniu V-tego piętra w kl. C. Gmachu Elektrycznego (dzięki staraniom prof. R. Matusiaka), Zakład uzyskał nowe pomieszczenia, co pozwoliło rozbudować bazę laboratoryjną do celów dydaktycznych i naukowo-badawczych. Jednocześnie pracownicy Zakładu prowadzili zajęcia na innych wydziałach Uczelni. Uruchomiono ponownie dwusemestralne studia podyplomowe z zakresu trakcji elektrycznej, przeznaczone dla specjalizowanych grup pracowników kolei i przedsiębiorstw komunikacji miejskiej.
W tym okresie w Zakładzie wykonano szereg prac związanych z opracowaniem nowych metod projektowania układów zasilania linii kolejowych, systemów zasilania linii komunikacji miejskiej, opracowano szereg rozwiązań układów diagnostyki maszyn trakcyjnych i układów sterowania napędami trakcyjnymi. Zauważalny był udział studentów w realizacji zlecanych prac naukowo-badawczych. Obroniono szereg prac doktorskich z zakresu trakcji elektrycznej (m.in. M. Lewandowski, T. Maciołek - 1986, M. A. Obojski - 1980 NRD) oraz zakończono jeden przewód habilitacyjny (J. Kacprzak, 1982). Wydane zostały: (1980) podręcznik Zasady trakcji elektrycznej autorstwa J. Podoskiego, J. Kacprzaka i J. Mysłka oraz Tramwaj szybki - projektowanie i eksploatacja (1983) - J. Podoskiego.
W latach tych zajęcia dydaktyczne prowadzili także specjaliści z zakresu trakcji spoza Politechniki m.in. prof. dr hab. inż. Zofia Roman (1985-1997) z Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa. Skład pracowników ulegał zmianom, przyjęto do pracy asystentów (Adam Szeląg, Krzysztof Ważyński - 1982, Zbigniew Drążek - 1987, Jerzy Marks - 1988), z których doktoraty obronili, wiążąc się na stałe z Zakładem: A. Szeląg (1989) i Z. Drążek (1998). W 1986 r. prof. Jan Podoski został uhonorowany doktoratem h.c. Politechniki Warszawskiej.