Inovace kolejových vozidel vytvoří komerční výhody

Transkript

1 Inovace kolejových vozidel vytvoří komerční výhody David Rollin, výkonný ředitel Interfleet technology a bývalý projektový ředitel vlaků InterCity BR Spolehlivé informace, tiché, atraktivní interiéry a lepší jízdní vlastnosti, to jsou očekávání zítřejších cestujících. Technické inovace nabízejí komerční přínosy, ale budou úspěšné pouze tehdy, když za nimi bude stát dobrý podnikatelský plán. Dnes je ideální čas zhodnotit současný stav železnic a identifikovat budoucí trendy a vývoj. Na začátku každého roku se mnoho lidí zamýšlí nad budoucností a klade si nové cíle. Tento rok je ještě hloubavější, neboť vstupujeme do nového tisíciletí. Předpovídat změny je vždy těžké, ale je možné rozeznat některé trendy a identifikovat významné oblasti rozvoje v oblasti konstrukce kolejových vozidel pro osobní dopravu. V minulém století obrovský pokrok v technologiích a organizaci změnil železniční podnikání v mnoha zemích a tato transformace bude pokračovat. Ale než se budeme věnovat technickým inovacím, měli bychom se podívat na společnost, ve které provozujeme naše aktivity, na příležitosti, které mohou vzniknout a na poptávku po službách našeho odvětví. Globální oteplování, znečištění životního prostředí, kongesce v silniční dopravě, více lidí pracujících doma, více volného času, to všechno je zdokumentováno, ale jaký to má význam pro železnice? Jak můžeme využít těchto vlivů, abychom si vytvořili komerční výhodu a zároveň uspokojili požadavky investorů a ostatních zúčastněných? Atraktivní a spolehlivé Lide budou vždy cestovat, ať již pracovně nebo na návštěvu k přátelům či příbuzným. Přestože rozvoj v telekomunikacích je fenomenální, pravděpodobně nikdy nenahradí přirozenou touhu lidí po přímém kontaktu. Bohužel z toho automaticky nevyplývá, že dojde k přesunu z jiných způsobů dopravy na železnici, a to ani v případě, že železnice bude konkurovat, jak nejlépe umí. Celé břímě spočine na provozovatelích, kteří musí změnit železniční služby tak, aby byly atraktivní, spolehlivé a příjemné. Musíme mít na paměti i to, že zavádění nových technologií dlouho trvá. Koncepty musí projít testy technické a finanční proveditelnosti a konstrukce pro výrobu musí splňovat přísné bezpečnostní a požární standardy. Čím revolučnější je technologie, tím méně zkušeností z jejího použití v provozu či jiných zkušeností, na které lze spoléhat. Z toho plyne, že za pouhé desetiletí nemůžeme očekávat radikální změny v technologiích na úrovni celého systému, ale spíše změny v jednotlivých článcích, které vyplynou z tlaku a očekávání uživatelů služeb. Bezpečnost a spolehlivost Veřejné vnímání cestování po železnici se zlepší, pokud se zlepší bezpečnost, dostupnost a spolehlivost vlaků. Můžeme čekávat, že budou zavedeny přísnější bezpečnostní standardy, možná postavené na úroveň ostatních druhů dopravy. Autobusy jsou již dnes konstruovány s deformačními zónami, mají lepší charakteristiky absorpce energie a lépe předpověditelné způsoby deformací zvláště při nárazech zezadu tak, aby se zvýšila ochrana při nehodách. Sklon vozu jedoucího těsně za jiným vozem vyskočit po nárazu na vpředu jedoucí vůz bude snížen širokým použitím prvků bránících pohybu vzhůru. Zatímco přínosy ze snížení váhy díky použití hliníku jako nosného materiálu jsou jednoznačné, jeho relativní vlastnosti chování při nárazu jsou kontroverznější, takže můžeme očekávat další změny konstrukčních norem.

2 Pro zlepšení spolehlivosti kolejových vozidel budou široce zaváděny prvky a systémy monitorování stavu. Ty budou využity při určování doby pro údržbu součástek, tedy doby, kdy je nutné provést opravu, a nahradí současnou praxi pravidelných servisních prohlídek v určitém intervalu daném časovými parametry nebo naježděnými kilometry. Pokročilá diagnostika poruch a techniky sběru dat budou monitorovat podmínky a stav klíčových systémů a součástek a určí dobu, kdy je nutné provést opravu, aby se předešlo poruše. Například lze monitorovat výkon dieselového motoru a k určení stavu a opotřebení motoru použít rozbor oleje. Tyto techniky mohou být použity na převodovky, převody, nosníky, kompresory a na systémy jako je otevírání dveří nebo klimatizace. To povede ke snížení nákladů na údržbu díky efektivnějšímu využití součástek a ke zvýšení efektivnosti krácením doby pobytu vlaku v depu. Automobilový průmysl zavedl údržbu, která respektuje řidiče tak, že požaduje prohlídky, když jsou potřeba a nikoli na základě určeného počtu najetých kilometrů. Scénář využití na železnici bude mít asi jiná měřítka, ale potřebné technologie evidentně existují. Systémy umístěné ve vlaku by mohly zjistit defekty tratě, poškození pražců a dokonce i úroveň zátěže a naopak zařízení umístěné podél přístupové trati k depu umožní včasné zjištění defektů jako jsou praskliny kol, oválnost a opotřebení obvodu kola. Data o vlaku mohou být uložena ve vlaku ke zkopírování nebo vysílačkou přenášena do depa. Záznamy o daném stroji budou elektronicky provázány s daty o údržbě a prohlídkách, takže týmy údržbářů budou k mít dispozici aktuální a přesné informace. Monitorovací systémy rychle identifikují jednotlivé odchylky od specifikací, umožní zmapovat historii údržby a srovnávat typy vozidel a trati. Informace v reálném čase Železnice v Británii a v některých dalších zemích jsou neustále kritizovány za špatnou kvalitu a nízkou dostupnost přesných informací o cestování. Při dnešní úrovni radiových služeb - mobilních telefonů, datových služeb a satelitů - nelze najít žádné zdůvodnění pro nedostatek spolehlivých informací v reálném čase. Příčiny problému mohou být částečně vysvětleny neochotou dělit se o provozní informace s cestující veřejností, ale jak provozovatelé zlepší své služby zákazníkům, tak poroste jejich snaha uspokojit požadavky na informace. Lze také zlepšit interní komunikaci. Cílem není jen poskytovat více detailních informací posádkám vlaků, provozovatelům a údržbářům, ale také poskytovat odpovídající informace pro jejich srovnávání s předdefinovanými výkonnostními parametry. Nabídka a použití informací, způsob jakým jsou získávány, interpretovány a sdělovány bude klíčovou oblastí inovací v nadcházejícím desetiletí. Rozvoj jde tak rychle, že můžeme předjímat konvergenci a integraci systémů druhé generace informačních aplikací do menšího počtu aplikací, možná jen do jedné, která bude mít univerzální použití. Společnost trvale požaduje více informací v reálném čase a v příštích deseti letech se mobilní telefony rozvinou v interaktivní nástroj s přímým přístupem na internet. Železniční odvětví bude muset odrazit tento vývoj a nabídnout více interaktivních aplikací na internetu, které budou poskytovat informace z jízdního řádu a umožňovat plánování cesty a on-line rezervace. Příjemné a zábavné V letectví se rychle rozvíjí technologie zábavy za letu. Přestože její potenciál vytvářet tržby a technická realizovatelnost je diskutabilní, je těžké si představit, jak by ji letecké společnosti mohly stáhnout z nabídky při dálkových letech bez rizika na jejich tržby. Při instalaci přenosných zábavných systémů do vlaků musí být nastolena rovnováha mezi

3 atraktivními službami a instalací nákladných hardwarových systémů, které mohou být brzy zbytečné buď proto, že technologie zestárne nebo proto, že cestující si přinesou vlastní. Například potřeba počítačů a telefonů ve vlaku, která byla kdysi vnímána jako jasný trend vývoje, není už vůbec vhodná, neboť přenosné počítače a mobilní telefony uspokojují všechny komunikační potřeby obchodních cestujících. Přenosné videohry a televize poskytují to samé i ostatním cestujícím. Na druhé straně možná vzniknou vagóny s vybavením pro sofistikované elektronické konference a internetové použití. S expanzí přenosných technologií bude smysluplné poskytovat nízkonapěťové elektrické zásuvky. Cestující také uvítají místa s nabídkou informací a map cílů jejich cesty, informací o ubytování, taxislužbách, dalších spojeních. To by se mohlo rozšířit na dvoustranné spojení, které umožní provádět rezervace a nákupy při přesunu. To všechno se stává běžným doma i v kancelářích a železniční cestující to budou brzy očekávat i ve vlaku. Zesilovače na palubě vlaku zlepší příjem mobilních telefonů a zabrání ztrátě signálu v tunelech a na přejezdech. S tímto vybavením je spojen i požadavek lepší komunikace mezi tratí a vlakem, což má vztah k technologiím přesné lokalizace vlaku ať už pomocí GPS nebo jiných způsobů. Budoucí vývoj přenosných zábavných technologií znamená, že vestavěné systémy budou brzy zastaralé, pokud nebudou konstruovány tak, aby umožnily rychlou modernizaci za nízkých nákladů. Prvotní marketingové výhody ze zavedení prvků jako je video vstavěné do sedaček nebo živá televize jsou zřejmé, ale při zvažování finančního rizika se nárůst nároků na údržbu a možný nárůst stížností na problémy způsobené technickými obtížemi nebo vandalismem zdá některým operátorům příliš vysoký. Vyšší komfort a nižší hluk Konkurenční tlaky, globální oteplování a očekávání cestujících vedla k tomu, že stále více aut a autobusů je vybaveno klimatizací. Z toho plyne, že stejný standard bude očekáván ve vlacích. V nedávných letech více jak 90 % vagónů bylo vybaveno konvenční klimatizací. Legislativa o použití chladicích médií znamená, že nastane přesun ke klimatizacím založeným na vzduchovém cyklu, které se již používají v letadlech. Po úspěšných testech ve vlacích ICE1 montují Deutsche Bahn klimatizaci se vzduchovým cyklem i do vlaků ICE3. Zařízení je menší než konvenční klimatizace a uvolní místo jiným systémům. Vlaky vytváří relativně velký hluk, který způsobují především kontakty kolejí a kol, dieselové motory a chladící větráky. Při vyšších rychlostech ruší pantografy obyvatele podél tratí. V příštích několika letech se očekávají konstrukce vlaků, které budou vytvářet méně hluku v interiéru i v exteriéru díky lepším rozhraním s tratí a s elektrickým vedením. To má své dopady na cestující i na ty, kteří žijí blízko tratí a dep. Drastickým způsobem, jak snížit hluk z železniční dopravy v hustě obydlených oblastech, je zapustit železniční tratě do tunelů nebo je překrýt. To není jen nákladné, ale také to omezuje potěšení cestujících z ubíhajícího okolí tratě. Tunely si také vyžádají zlepšení zabezpečení proti přechodnému zvýšení tlaku na vagóny vysokorychlostních vlaků, takže můžeme očekávat, že tlakové utěsnění bude běžné. Kromě drakonických řešení stavbou tunelů vzniknou další řešení omezující hlučnost. Vlhčící zařízení mohou snížit hluk z kol a na podvozky mohou být přimontovány kryty, které ovšem nesmí bránit běžné údržbě. Protihlukové technologie se extenzivně testovaly v automobilovém průmyslu a jejich přínosy se začínají projevovat. Princip je založen na monitorování a analyzování vln okolního hluku a simultánního vysílání opačných vlnových délek, což vede k redukci nebo odstranění původního efektu. Tyto možnosti mohou mít velký dopad jak na interiér, tak na exteriér vlaků.

4 Osvětlení interiéru je také důležité, neboť pomáhá určit vnímání a atmosféru. Pravděpodobně se dočkáme širšího využití optických vláken, které vytvoří subtilnější a cílený osvětlující efekt a to vše z jednoho zdroje. Úroveň a tón osvětlení bude automaticky nastaven podle externích podmínek a denní doby. Zároveň širší použití CCTV zajistí, že komfortní prostředí zítřejších vlaků bude také bezpečné. Stabilita a kvalita jízdy Základní koncept ocelového kola jedoucího po ocelových kolejích se v blízké budoucnosti pravděpodobně nezmění, ale v příštím tisíciletí může čelit vážným výzvám. Rozvoj technologie maglev bude pravděpodobně pokračovat v Japonsku a možná i v Německu, ale podstatný krok vpřed bude vyžadovat průlom v technologiích vysokoteplotních supravodivých materiálů. V bližší budoucnosti bude přehodnocena závěsná konstrukce, aby se celkově zlepšila kvalita jízdy. Existuje možnost použít aktivní závěsy ke zlepšení stability a zatáčení podvozku. Konvenční nápravy s pevnou osou umožňují přirozené zatáčení, ale jsou dynamicky nestabilní při vysoké rychlosti. Připevnění náprav k rámu podvozku přes pružiny nebo tlumiče řeší stabilitu, ale snižuje přirozenou schopnost zatáčet. Probíhají práce na přehodnocení tohoto principu a koncepty zahrnují nápravy s nezávisle se otáčejícími koly nebo přímo řízenými páry kol. Použití aktivních prvků k zabezpečení stability náprav umožňuje zvýšit konicitu a výsledkem je možnost rychlejšího průjezdu prudších zatáček. Aktivní součásti budou hrát stále větší roli i v dalších prvcích konstrukce kolejových vozidel. Zkoušky modifikovaných vlaků TGV ukázaly, že komfort jízdy při vysokých rychlostech se zlepší použitím konstrukce s aktivním pérováním k potlačení odstředivého zrychlení. Pohon vestavěný do modifikovaných podvozků naklání skříň podle signálů ze senzorů a detektorů, které monitorují podmínky na trati. Aktivní pérování také umožňuje, aby vlak stál přesně na úrovni hrany nástupiště. Při absenci radikálně nových technologií je nepravděpodobné, že by se konvenční podvozek přestal používat - minimálně v několika příštích letech. Přesné nastavení podle kapacity nebo délky vlaku, tak jak to dělá TGV, bude rozvíjeno dále, neboť to znamená méně podvozků, snížení váhy, hluku a valivého odporu. Na druhé straně je flexibilita omezena tím, že vagóny se nemohou rozdělit a mohla by vzniknout potřeba velkých investic v depech. V důsledku menšího počtu kontaktních bodů s kolejemi dochází k většímu vnitřnímu překlápění v zatáčkách a k růstu zatížení náprav a to nastoluje nové otázky k posouzení. Inženýři musí mít na paměti, že cílem je dosáhnout takové kvality, aby dovolila cestujícím spokojené cestování a trávení času podle svých zájmů - jídlem, spaním, psaním či čtením - přičemž nechtějí být rušeni pohyby vlaku. Ale cílem by nemělo být vytvoření prakticky nehybného prostředí jako v kanceláři, neboť to může způsobit zákazníkům pocit nevolnosti a dezorientace a tím je odvrátit od cestování po železnici. Čas jsou peníze a kratší přepravní časy jsou požadavkem na provozovatele dálkové dopravy. Naklápěcí technologie je nyní propracovaná díky Fiatu a jeho Pendolina. Pantografy musí být vybaveny protináklápěcím zařízením, které zajistí správný relativní kontakt s elektrickým vedení. Vlaky Virgin West Coast budou druhé na světě, které budou mít elektronický protinaklápěcí systém optimalizující toto rozhraní. Růst rychlosti také ovlivní konstrukci pantografů a dočkáme se aktivního pantografu, který se bude nastavovat podle aktuálních podmínek tak, aby udržel optimální sběr proudu, i když je vystaven řadě různých prostředí.

5 Provozovatelé budou pohánět technologii V příštím desetiletí můžeme očekávat tvrdší předpisy v oblasti poskytování přístupu postižených lidí ke službám. Konstrukce vlaků se zlepšily v přístupu a vybavení pro vozíčkáře a v budoucnosti se zlepší i pro částečně vidící a lidi se sluchovými problémy. Tyto skupiny uživatelů očekávají velké, dobře zpracované informační obrazovky a jasný veřejný přístup. S vynálezem technologie platebních karet se rozšíří možnosti bezhotovostních nákupů ve vlaku. Cestovní lístky, které zahrnují poplatky za všechny služby, existují v případě mnoha služeb v Evropě i jinde, ale nakupování pomocí platebních karet nabídne flexibilitu pro bezhotovostní nákupy bez nutnosti platit cokoli navíc za nevyžádané služby. Přeplnění kapacit je častý problém, ale měření jeho objemu, místa a času je obtížné. Je možné měřit zvýšený tlak na odpružení vlaku a v kombinaci s GPS satelitním navigačním systémem určit kde a kdy dochází k přeplnění. Provozovatelé vlaků mohou poté změnit jízdní řád nebo délku vlaku a zlepšit tím využití kapacit. Uživatelsky přátelské partnerství Jednou z výhod železnice je schopnost přepravit velké množství lidí do hustě obydlených oblastí. Ale poté již nedokáže rozpustit dav do konečného místa určení. V příštím desetiletí proto zažijeme rozvoj a sbližování na rozhraních mezi těžkou železnicí a ostatními způsoby dopravy. Mnoho projektů na celém světě se zabývá novými metodami poskytování veřejné dopravy. Například Chicagský regionální dopravní úřad pracoval na konceptu dopravy přesunující lidi do centra města, který by nabídl cestujícím nonstop služby podle aktuální poptávky, a to z místa odjezdu až do cílového bodu. Jinde se integrace hlavní železniční trati s místní dráhou, autobusem nebo tramvají zlepšuje, ale je to efektivní jen tehdy, když placení jízdného a spojení zůstane natolik jednoduché, aby nevznikly žádné obtíže při přestupu. Stojí za to míti na paměti, že za deset let budou dnešní kolejová vozidla stále v provozu. Budoucí inovace musí být zvažovány v kontextu rekonstrukce existujícího vybavení tam, kde to bude podloženo rozsáhlým podnikatelským záměrem. Technologie se budou zdokonalovat a dnes zdánlivě neuvěřitelné koncepty budou realizovatelné. Většina technologií, které jsem zmínil, bude mít dopad na železniční dopravu a jednotliví železniční provozovatelé použijí ty, které budou odpovídat jejich cílům. Budou investovat proto, aby získali výhodu nad konkurenčními provozovateli, ať už jiných druhů dopravy nebo ostatních železničních společností. Nesmíme ale zapomenout, že ve světě zaměřeném na zákazníka je cestující tím, kdo rozhodne, jestli je ta která technologie úspěšná nebo ne a rozhodnutí dá najevo tím, že se rozhodne pro železnici jako preferovaný způsob dopravy. Pramen: Railway Gazette International, leden 2000