Vědeckotechnický sborník ČD. č. 46/2018 ISSN Vydavatel: Generální ředitelství Českých drah, Nábřeží L. Svobody 1222, Praha 1

Transkript

1 Vědeckotechnický sborník ČD č. 46/018 ISSN Vydavatel: Generální ředitelství Českých drah, Nábřeží L. Svobody 1, Praha 1

2 Tatiana Molková 1 Evropský železniční výzkum ShifRail a zapojení českých subjektů Klíčová slova: železniční systém, výzkum, inovace, ShiftRail, inovační program Úvod Evropský výzkum, výrazně podporovaný programem Horizont 00, je důležitým nástrojem i pro inovace a výzkum v oblasti železniční dopravy. Intenzivní, více než pětiletá přípravná činnost klíčových evropských hráčů železničního sektoru, která byla koordinovaná UNIFE v úzké spolupráci s Evropskou komisí, byla promítnuta do konkrétní podoby společného podniku ShiftRail Joint Undertaking (SR) přijetím nařízení Rady (EU) č. 64/014 ze dne 16. června 014. SR představuje partnerství veřejného a soukromého sektoru podporující zavádění inovativních řešení a technologií na železnici a dokončení Jednotného evropského železničního prostoru (Single European Railway Area SERA). Společný podnik SR má od svého počátku ambici přispět k chytrému a udržitelnému růstu společnosti vývojem špičkových inovativních řešení, k vytvoření železničních systémů budoucnosti jak pro osobní tak, i pro nákladní dopravu. SR reflektuje měnící se potřeby občanů EU, cílí na náklady životního cyklu a efektivity železničních systémů a vyvíjí technologie nezbytné k dokončení SERA. SR jako program pro výzkum a vývoj se zaměřuje na celou škálu výzkumných aktivit od podpory blue sky aktivit, základního a aplikovaného výzkumu až po demonstrační aktivity (až TRL8) a šíření relevantních výsledků pro využití na trhu a podporu konkurenceschopnosti evropského železničního průmyslu. Tyto principy jsou přetaveny i do vize SR prostřednictvím výzkumu a vývoje dosáhnout, aby železnice byla udržitelným, efektivním, výkonným, progresivním, digitálním a konkurenceschopným dopravním módem v Evropě, který je zaměřený na zákazníky. K naplnění této vize jsou definovány konkrétní ambiciózní cíle SR: zvýšit spolehlivost a přesnost o 50 %, zdvojnásobit kapacitu, snížit náklady životního cyklu na polovinu, přispět ke snížení negativních externalit hluk, vibrace, emise a jiné dopady na prostředí, přispět k dosažení SERA. 1 prof. Ing. Tatiana Molková, Ph.D., nar. 1966, absolventka Žilinské univerzity v Žilině, v současnosti působí na Katedře technologie a řízení dopravy, Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice, zabývá se železniční dopravou, systémy řízení kvality. 1

3 1 Nastavení základní činnosti SR Reálné nastavení činnosti SR probíhalo postupně v několika krocích a jeho plná funkčnost se završila v květnu 016. Přehled klíčových milníků v konstituování SR: červen 014 formální přijetí nařízení o SR Radou pro dopravu EU s celkovým rozpočtem 90 mil. eur. 30. červenec 014 formální ustanovení Řídicí rady SR 1. říjen 014 formální ustanovení Skupiny zástupců členských států EU 10. února 015 přijato rozhodnutí Rady (EU) 015/14 o schválení tzv. Master Plan ShiftRail, který je základním dokumentem SR) 31. březen 015 Master Plan schválen Řídicí radou SR 8. květen 015 formální vytvoření Vědeckého výboru SR 7. listopad 015 přijetí Multi-Annual Action Plan SR, který podrobně konkretizuje aktivity jak z hlediska časového, tak i z hlediska obsahu a výstupů 11. prosince 015 výběr 19 asociovaných členů SR a podepsání asociační smlouvy leden 016 formální vytvoření Řídicích výborů pro jednotlivé inovační programy (IP) 16. únor 016 jmenování výkonného ředitele SR, kterým se stal Carlo Borghini 4. květen 016 dosažení plné funkčnosti všech činností SR včetně finanční autonomie Protože se jedná o model veřejného a soukromého partnerství, 50 % rozpočtovaných financí je do činnosti SR vloženo ze soukromých zdrojů osmi zakládajících členů (devátým je EU) a 19 asociovaných členů. Z českých subjektů nakonec v náročném procesu výběru asociovaných členů uspěl jediný, a to AŽD Praha s. r. o., které má svého zástupce i v 19členné Řídicí radě SR. Od počátku vzniku Skupiny zástupců členských států EU se pozitivně projevila činnost zástupce ČR Ing. Miroslava Haltufa, který byl zvolen prvním předsedou tohoto poradního orgánu. Ve Vědeckém výboru SR působí prof. Tatiana Molková z Univerzity Pardubice. Základní struktura řízení SR je uvedená na obr. 1. Výzkumná a inovační struktura programu vychází ze systémového přístupu k železnici a je rozdělená do pěti inovačních programů (IP) a pěti průřezových integračních aktivit (CCA): IP1 Nákladově efektivní a spolehlivé vlaky včetně vysokokapacitních a vysokorychlostních vlaků. IP Pokročilé řízení dopravy a řídicí systémy (Advanced Traffic Management & Control Systems). IP3 Nákladově efektivní a vysokokapacitní infrastruktura. IP4 IT řešení pro atraktivní osobní železniční dopravu. IP5 Technologie pro udržitelnou a atraktivní evropskou nákladní železniční dopravu.

4 Obrázek 1: Struktura řízení SR Zdroj: autorka s využitím () Pro naplnění cílů bylo postupně definováno 1 inovačních oblastí: Obrázek : Inovační oblasti SR Zdroj: (4) 3

5 Příprava a vyhlášení prvních výzev SR Klíčovým prvkem pro reálný start SR bylo schválení základního strategického dokumentu Master Plan a jeho rozpracování do konkrétního časového a obsahového plánu MAAP, který se přímo promítá do konkrétních ročních pracovních plánů (AWP) s konkrétními výzvami jak pro členy společného podniku (CFM), tak v režimu otevřeném (OC). Činnost SR se naplno rozběhla v roce 016. Ještě v rámci první výzvy Mobilita pro růst programu Horizont 00 bylo zahájeno řešení výzkumných projektů v oblasti železniční dopravy, které byly již připravovány v souladu s aktivitami SR. Evropskou komisí byly podpořeny tří projekty RollRail, ITRail a InRail, které oficiálně v květnu 015 zahájily výzkumné aktivity. Na tyto lighthouse projekty potom navázaly projekty, které již byly podpořené v rámci standardně vyhlašovaných výzev SR v souladu s cíli jednotlivých inovačních programů (IP). Projekt RollRail je zaměřený na vývoj nových technologií pro kolejová vozidla budoucnosti v souladu s IP1. Projekt ITRail je zaměřený na podporu rozvoje osobní železniční dopravy integrace služeb pro cestující, které jsou podporované inovativními digitálními technologiemi a je navázán na IP4. InRail je zaměřen na rozvoj chytré infrastruktury, inteligentní řízení dopravy a management energie, v duchu zaměření IP a IP3. Aby byl výčet aktivit úplný, je potřeba zmínit projekt Smart-Rail, který se orientuje na podporu železniční nákladní dopravy a je začleněn do IP5. Přehled klíčových milníků souvisejících s procesem výběru a realizace projektů SR: 17. prosinec 015 zveřejnění SR Výzvy 015 a 016 (portál H 00, a také webové stránky SR) 5. června 016 schválení prvních SR grantů pro podpořené projekty Výzvy 015 a 016 září 016 až říjen 016 začátek realizace všech podpořených projektů SR Výzvy 015 a listopad 016 zveřejnění SR Výzvy 017 na podávání projektů 8. únor 1. březen 017 průběžné hodnocení SR lighthouse projektů listopad 017 zveřejnění SR Výzvy 018 na podávání projektů Jak úspěšně se povedlo nastavit činnost SR lze ilustrovat na několika základních faktech. V současnosti (říjen 018) je do řešení projektů SR zapojeno 343 účastníků z 7 zemí, z tohoto 84 výzkumných center a univerzit. V rámci již vyhlášených výzev a veřejných tendrů byly částky podpořených projektů v jednotlivý letech následující: 015 inovativní SR a lighthouse projekty 5 mil. eur podpořených projektů ve výši 158 mil. eur podpořených projektů ve výši 11 mil. eur 018 v aktuálně probíhající výzvě má být podpořeno 19 témat a 4 tendry v plánované výši 158 mil. eur iftrail pokrývají dvanáct 4

6 3 Přehled projektů SR s účastí českých partnerů V této části jsou uvedeny a stručně charakterizovány projekty s účastí českých subjektů v členění dle inovačních programů. IP1 Nákladově efektivní a spolehlivé vlaky včetně vysokokapacitních a vysokorychlostních vlaků Výzva: SR-OC-IP SAFE4RAIL SAFE architecture for Robust distributed Application Integration in rolling stock Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do TTTECH COMPUTERTECHNIK AG 11 partnerů UniControls a. s. (ČR) Cílem projektu je návrh a ověření koncepce nové generace řídicích a monitorovacích systémů vlaků, který umožní efektivní integraci palubních aplikací s různými úrovněmi kritičnosti včetně realizace konceptu drive-by-data, vyžadujícího nejvyšší úroveň bezpečnosti (SIL4). IP Pokročilé řízení dopravy a řídicí systémy (Advanced Traffic Management & Control Systems) Výzva: SR-CFM-IP XRail-1 Start-up activities for Advanced Signalling and Automation Systems Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do SIEMENS 19 partnerů, AŽD Praha s. r. o. (ČR) Cílem projektu, připraveného členy SR, je výzkum a vývoj vybraných klíčových technologií, které podporují inovace v oblasti automatizace železničních zabezpečovacích a řídicích systémů směrem k inteligentnímu řízení provozu a podpoře rozhodování v reálném čase. Aktivity jsou zaměřené zejména na: překonání omezení stávajícího komunikačního systému přizpůsobením rádiových komunikačních systémů, zlepšení využitelné kapacity železničních tratí zaváděním systémů automatického řízení vlaků (ATO) a systémy pohyblivých bloků, minimalizaci spotřeby energie a zlepšení přesnosti vlakové dopravy pomocí širšího využívání systémů ATO, zajištění bezpečnosti mezi všemi zabezpečovacími a řídicími systémy vyvíjením nových kybernetických bezpečnostních systémů určených pro železnice. 5

7 Výzva: SR-CFM-IP XRail- Enhancing railway signalling systems based on train satellite positioning, on-board safe train integrity, formal methods approach and standard interfaces, enhancing Traffic Management System functions Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do ANSALDO STS S.p.A 19 partnerů, AŽD Praha s. r. o. (ČR) Cílem projektu, s přihlédnutím k povaze zabezpečovacích a automatizačních systémů, je zlepšení výkonnosti železničního systému zavedením nových funkcí na úrovni subsystému i na architektonické úrovni. Klíčové technologie v systému XRail- pokrývají aplikaci GNSS a dalších pokročilých technologiích pro implementaci nových automatizačních funkcí na železnici. Ve spolupráci s probíhajícími projekty IP, zejména XRail-1, jsou řešeny nové strategie a prostředí pro laboratorní testy, které usnadní schvalování vyvinutých produktů a jejich uvedení na trh. Do projektu jsou zapojeni i partneři z prostředí mimo železnici, aby se co nejlépe využil transfer znalostí z jiných sektorů pro případné využití a přizpůsobení těchto technologií v železničním systému. Výzva: SR-OC-IP ETALON VITE Virtualisation of the testing environment Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do UNIFE 9 partnerů, VUT Brno (ČR) Cílem projektu je přispět ke zvýšení funkčnosti celistvosti vlaku, poskytnout vhodný zdroj energie pro integritu vlaku (speciálně zaměřený na případy, kdy vlaky nemají na vozidlech žádné napájecí zdroje) a robustní rádiový komunikační systém mezi vozidly, který by mohl být základem kontroly integrity vlaku. IP3 Nákladově efektivní a vysokokapacitní infrastruktura S-CODE Switch and Crossing Optimal Design and Evaluation Výzva: SR-OC-IP Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do University of Birmingham 10 partnerů DT Výhybkárna a strojírna, a.s., Univerzita Pardubice, VUT Brno (ČR) Projekt S-CODE má vyvinout, ověřit a integrovat nové koncepty pro výhybkové konstrukce na železnici, které povedou ke zvýšení kapacity, spolehlivosti a bezpečnosti při současném snížení investičních a provozních nákladů. Projekt je rozdělený na tři fáze realizace úvodní část se týká shrnutí nejlepších možností v dané oblasti řešení, analýzy technických, bezpečnostních a provozních požadavků na výhybkové konstrukce 6

8 používané v Evropě, které budou určující pro navržené způsoby řešení, a nalezení využitelných technologií a materiálů, jež budou základem návrhu. Následuje fáze vývoje technického řešení, která zahrnuje oblast konstrukční, materiálovou a oblast simulačních výpočtů, vedoucí k získání optimální konfigurace a kombinace dílčích návrhů pro maximalizaci užitných parametrů výhybky. Poslední fází bude reálné zkoušení vybraných navržených konstrukčních uzlů či konceptů a vyhodnocení efektivity plnění výchozích požadavků. IP4 IT řešení pro atraktivní osobní železniční dopravu Výzva: H00 MG Smart Rail Services ITRAIL Information Technologies for ShiftRail on lightweight WAGon Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do UNIFE 7 partnerů Oltis Group a.s. (ČR) Cílem projektu je prostřednictvím IT řešení zvýšit atraktivitu veřejné osobní dopravy při zachování udržitelnosti bezproblémové multimodální dopravy včetně první a poslední míle, která je pro využití veřejné dopravy klíčová. Technické řešení vychází ze dvou předpokladů: a) Cestující je umístěn v ohnisku inovativních řešení, která uspokojí jeho potřeby a preference a umožní přístup ke všem multimodálním cestovním službám (plánování, nákupy jízdenek a sledování průběhu dopravy) prostřednictvím jedné aplikace. b) Otevřený publikovaný rámec poskytuje plnou interoperabilitu a současně omezuje dopady na stávající systémy bez nutnosti centrální standardizace. Výsledky projektu byly představeny na veletrhu InnoTrans 018 a projekt byl oceněn v kategorii Digitalizace cenou ShiftRail Research & Innovation Award 018. OLTIS Group byl zapojen v 7 pracovních balíčcích a plnil roli lídra pracovního balíčku WP4 Trip Tracker, ve kterém bylo vytvořeno několik dílčích aplikací, např. Travel Shopper, Trip Tracker, Travel Companion, IF Asset Manager či ITRail Broker. Výzva: SR-OC-IP GoF4R Governance of the Interoperability Framework for Rail and Intermodal Mobility Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do UNIFE 16 partnerů Oltis Group a. s., Masarykova univerzita (ČR) Cílem projektu je definovat udržitelné řízení interoperabilního rámce Interoperabilty Framework (IF), který vytvoří správné podmínky pro zavedení bezproblémových služeb mobility a podpoří rozvoj multimodálních cestovních služeb. GoF4R může napomoct překonat překážky, které v současné době brání vývoji inovace trhu podporou širokého přijetí sémantického webu pro dopravu. Projekt zahrnuje všechny současné a budoucí zúčastněné strany, které budou využívat IF v souladu s MAAP a taky specifikacemi 7

9 TSI TAP. Model řízení navržený v projektu zajistí zájmy evropských cestujících tím, že podpoří přijetí modelu trhem poskytovatelů mobilních služeb. To umožní nové obchodní příležitosti pro zlepšení služeb v oblasti mobility a cestovního ruchu a zlepší začlenění nových zúčastněných stran do evropského prostoru odstraněním technologických, administrativních a hospodářských hranic. Výzva: SR-OC-IP ST4RT Semantic Transformations for Rail Transportation Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do UNIFE 8 partnerů Oltis Group a. s. (ČR) Cílem projektu je výzkum sémantické, na ontologii založené automatizaci transformací mezi heterogenními datovými formáty a jejich aplikací na komplexní poprodejní proces s využitím skutečné demonstrace běhu scénářů. Tato technologie využívá komponenty SR Interoperability Framework (IF) vyvinuté v projektu ITRail, který jej rozšiřuje pro použití ve společných aktivitách SR souvisejících s nákupy a rezervací jízdních dokladů v multimodálních řešeních a projektu ATTRACkTIVE, pro doprovodné a sledovací služby. Projekt dále poskytne případový scénář pro uplatňování struktury správy a řízení vytvořené v rámci projektu GoF4R. IP5 Technologie pro udržitelnou a atraktivní evropskou nákladní železniční dopravu Smart-Rail Smart Supply Chain Oriented Rail Freight Services Výzva: H00 MG Smart Rail Services Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do TNO 19 partnerů, ABIRAIL CZ SRO (ČR) Cílem projektu je zavést širokou škálu inovativních opatření zaměřených na zlepšení služeb železniční nákladní dopravy, které jsou nabízeny odesílatelům zásilek, se zaměřením na spolehlivost, dobu realizace, náklady a flexibilitu služby. Dále chce přispět k většímu zacílení odvětví železniční dopravy přímo na zákazníka a dodavatelský řetězec a vytvořit obchodní modely pro spolupráci různých zúčastněných stran. V neposlední řadě je zacílen na vývoj metodologie a architektury pro výměnu údajů/informací potřebných pro optimalizaci procesu mezi zúčastněnými stranami, s využitím stávajících iniciativ (např. Řízení evropských koridorů a národní logistická informační centra). Konkrétním výstupem projektu je vytvoření laboratoří, ve kterých budou testovány specifické a specializované obchodní modely, informační systémy a nové železniční služby: Living Lab 1 vybrané služby, ložené vlaky. Living Lab řízení propojení železnice s jinými dopravními módy, nástroj pro řízení dálkové železniční nákladní dopravy. Living Lab 3 spolehlivost železniční dopravy a (neočekávané) překážky na trati, koridor Rotterdam-Genua. 8

10 Pro efektivní využívání výsledků projektu a sdílení zkušeností je vytvořen portál Smart Rail. Výzva: SR-OC-IP INNOWAG INNOvative monitoring and predictive maintenance solutions on lightweight WAGon Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do University of Newcastle 11 partnerů VUZ Praha a.s. (ČR) Cílem projektu je vývoj nových řešení v oblasti inteligentního monitorování stavu nákladních vozů a prediktivní údržby, které ve spojení s novou koncepcí lehkého vozu dokážou reagovat na současné výzvy v oblasti konkurenceschopnosti, přitažlivosti a udržitelnosti evropské železniční nákladní dopravy. Výzva: SR-OC-IP OptiYard - Optimised Real-time Yard and Network Management Realizace: Koordinátor: Konsorcium: od do UIC 13 partnerů ČD Cargo a. s., Oltis Group a. s. (ČR) Cílem projektu je optimalizace procesů ve významných seřaďovacích stanicích formou simulace a teoretického zhodnocení, resp. návrhu možných změn. Projekt je nastavený na experimentální potvrzení konceptu, resp. validaci technologie v laboratorním prostředí (TRL 3-4). Ověření výsledků je plánováno díky zapojení ČD Cargo v seřaďovací stanici Česká Třebová a v terminálu Terst (Adriafer Srl). Role ČD Cargo spočívá v poskytnutí základních provozních a technických údajů dané seřaďovací stanice (Česká Třebová) a popis technologických procesů pro možnost následné simulace a zkoumání jejich potenciální optimalizace, a dále spolupráce při navazujících výzkumných činnostech projektu (optimalizace procesů, jejich verifikace a validace, šíření výsledků). Závěr Dosavadní aktivity a dosažené dílčí výsledky projektů SR, které jsou prezentované na různých odborných platformách, např. konference TRA018 nebo veletrh INNOTRANS 018, dokládají, že systémový přístup k podpoře železničního výzkumu je správný a koncept přímého zapojení soukromého sektoru do výzkumu a inovací je dobrým krokem. SR se momentálně nachází v polovině své činnosti, která se po rozjezdové fázi dostává do standardního procesního i časového rámce. Zapojení českých subjektů do přípravy SR i do konsorcií připravujících návrhy projektů v rámci vyhlašovaných výzev je od počátku velmi aktivní. Úspěšnost získání projektu v otevřených výzvách (OC), kde probíhá náročné hodnocení projektů, by mohla být vyšší. Sdílení zkušeností 9

11 s přípravou projektů ze strany úspěšných českých subjektů je jednou z možností, jak zvýšit zapojení dalších českých výzkumných a technologických kapacit do evropského železničního výzkumu. Při podpoře a zavádění inovativních řešení do prostředí české železnice je velmi důležitá i role MD ČR. Příkladem konkrétní podpory v oblasti železničního výzkumu je založení Národní platformy ShiftRail, dále připravované memorandum (MOU) mezi MD ČR a SR, a také propojení s národními finančními zdroji pro implementaci výsledků (zejména TRL 5 a vyšší) jako je CEF národní obálka, OPD, SFDI a další. 10

12 Literatura: (1) Bílá kniha: Plán jednotného evropského dopravního prostoru vytvoření konkurenceschopného dopravního systému účinně využívajícího zdroje. Evropská komise. Brusel 011 () ShiftRail Strategic Master Plan, Governing Board of the ShiftRail JTU, (54 pages), , Brussels (3) CORDIS, Community research and Development Information System, Participant portál H00 (4) Webové stránky ShiftRail Použité zkratky: AWP CCA CEF CFM MAAP MD ČR MOU OC SERA TRL TSI TAP OPD Annual Work Plan Cross Cutting Activity Connecting Europe Facility Call for Members (výzva pro členy SR) Multi-Annual Action Plan Ministerstvo dopravy České republiky Memorandum of Understanding Open Call (otevřená výzva) Single European Railway Area (Jednotný evropský železniční prostor) Technology Readiness Level (Úroveň připravenosti technologie) Telematics Applications for Passenger Services Technical Specifications for Interoperability (Technické specifikace interoperability telematické aplikace v osobní dopravě) Operační program Doprava Praha, říjen 018 Lektorovali: Ing. Jaroslav Vašátko Výzkumný Ústav Železniční, a. s. Ing. Jaroslav Grim, Ph.D. Technologická platforma Interoperabilita železniční infrastruktury 11

13 Jiří Zmatlík 1, Otto Pastor Metodika hodnocení způsobilosti v řízení procesů a dopravních systémů v rámci normality rozdělení dominantního znaku jakosti Klíčová slova: způsobilost procesu, dopravní procesy, indexy způsobilosti a jejich bodové a intervalové odhady na zvolené hladině významnosti, vztahy mezi indexy způsobilosti a jejich charakteristiky Úvod Článek se zabývá způsobilostí, což je vlastnost výrobních a nevýrobních procesů a systémů, dopravních systémů, výrobních automatizovaných a středně automatizovaných zařízení a měřicích systémů trvale dosahovat výstupy vysoké kvality a kvalitativních normativních standardů. Kvalitativní kritéria jsou specifikována zákazníkem, případně dalšími normativními způsoby. Jsou požadována zákazníky, ale jsou též i v zájmech výrobců realizovat kvalitní konkurenceschopnou produkci. Komplexní hodnocení způsobilosti je základem konkurenceschopnosti firmy v globalizovaném tržním prostředí. Kvantitativní vyjádření způsobilosti je specifikováno pomocí ukazatelů způsobilosti, které by měly splňovat takové atributy jako jednoduchost, univerzálnost, srozumitelnost, názornost a širokou vypovídací schopnost. Způsobilost procesů a dopravních systémů představuje v rámci jejich statistické stability vlastnost dosažení kvalitativních cílových kritérií specifikovanými různými způsoby a subjekty. Způsobilými v rámci technologického a výrobního procesu musejí být všechny složky systému, tj. měřicí systémy, výrobní a dopravní procesy v rámci návaznosti způsobilých výstupů jednotlivých technologických složek. 1 Obecné předpoklady Obecnými předpoklady, tj. předpoklady, které musí být splněny při hodnocení způsobilosti, jsou níže uvedené atributy: Výrobní či nevýrobní proces, dopravní systém, je statisticky stabilním, tj. obsahuje pouze náhodné příčiny variability, chování procesu je chronologicky předpověditelné 1 Ing. Jiří Zmatlík, Ph.D. (*1969) působí v oblasti aplikované matematiky a statistiky v rámci řízení podniku. Obhájil disertační práci v oblasti statistického řízení jakosti. Působí na České zemědělské univerzitě v Praze na Provozně ekonomické fakultě na katedře statistiky. Přednáší a cvičí předměty aplikované statistiky. Zabývá se zejména statistickými modely v zemědělství a metodami aplikovatelnými pro zlepšování jakosti. Prof. Dr. Ing. Otto Pastor, CSc. (*1948) je předním odborníkem v oblasti teorie dopravy a dopravních systémů jako součást logistických procesů. Působí jako profesor v oboru Management a technologie dopravy na ČVUT v Praze na Fakultě dopravní v Ústavu logistiky a managementu dopravy. Zabývá se zejména rozhodovacími procesy, aplikovanými matematickými modely v dopravě a logistice se zaměřením na ekonomicko-technologickou podstatu problematiky. 1

14 Výstupy procesu nejsou odlehlými hodnotami/pozorováními V rámci procesů, výrobních a nevýrobních a dále měřicích zařízení jsou specifikovány toleranční meze znaku jakosti, horní toleranční mez USL (Upper Specification Limit) a dolní toleranční mez LSL (Lower Specification Limit) Pro každou kvantitativní proměnnou je dána cílová hodnota znaku jakosti τ, kterou by proměnná měla nabývat, a též ΔΔ UU jako minimální akceptovatelná přípustná odchylka. Toleranční meze jsou limitními hodnotami kvantitativní proměnné a je možné je charakterizovat níže uvedenými vztahy: UUUUUU = ττ + ΔΔ UU LLLLLL = ττ ΔΔ UU Toleranční meze a regulační meze při statistické regulaci jsou odlišnými vzhledem k tomu, že regulační meze představují predikce chování kvantitativní proměnné a její chronologický vývoj. Mezi základní ukazatele, které charakterizují výrobní proces, patří procento neshodných produktů definované vztahem V = (počet neshodných produktů)/(celkový počet sledovaných produktů za období). Hodnota C = 100 * (1-V) vyjadřuje procento způsobilosti, přičemž přejímaná úroveň je v rozmezí 98 až 99 %. Důležitou charakteristikou procesu je relativní míra variability daná variačním koeficientem v = s / x jako relativním ukazatelem variability, kde s je výběrová směrodatná odchylka procesu a x je výběrový průměr. Zkušenosti ukazují, že při splnění podmínky 100v < 30 existuje přijatelný rozptyl výstupu z obecného procesu. Obecné hodnocení výkonnosti, způsobilosti procesů a dopravních systémů Obecné hodnocení způsobilosti procesů a dopravních systémů probíhá zpravidla v níže uvedených etapách [6]: 1. Volba znaku jakosti a jeho ověření, zda sledovaný znak jakosti má normální rozdělení pravděpodobnosti. Sběr hodnot a jejich statistická analýza 3. Posouzení statistické stability procesu v rámci regulačních opatření 4. Výpočet ukazatelů způsobilosti, jejich testování a porovnání s požadovanými hodnotami Ad 1. Způsobilost se hodnotí k danému znaku jakosti produktu nebo meziproduktu. Znak jakosti musí být dominantním z hlediska užitných vlastností výstupu systému. Jsou-li znaky jakosti nezávislé, pak je nutné hodnotit způsobilost pro každý znak jakosti separátně. Mezi důležité předpoklady ukazatelů způsobilosti patří normální rozdělení příslušného znaku jakosti. Normalitu lze ověřit například subjektivně, např. pomocí histogramu, který by měl být jednovrcholový, symetrický a zvonovitého tvaru. Objektivní posuzování normality je založeno také na statistických testech- χ Dobré

15 shody, Kolmogorovově-Smirnovově testu, případně testu na vyhodnocení šikmosti a špičatosti rozdělení. Ad. Sběr hodnot musí probíhat za standardních podmínek v delším časovém horizontu, aby hodnoty obsahovaly všechny zdroje variability spojené například se změnou materiálu, se změnou obsluhy výrobního zařízení, se změnou spolehlivosti dopravních systémů, se změnou prostředí atp Sběr hodnot je realizován tak, že v pravidelných časových nebo dávkových intervalech se odebírají logické podskupiny/náhodné výběry produktů nebo meziproduktů o rozsahu 4 5, přičemž dle teorie o regulačních diagramech je doporučováno sledovat 0 až 5 podskupin vzhledem k vypovídací schopnosti celého souboru dat. Ad 3. Jak již bylo uvedeno, použití ukazatelů způsobilosti je možné pouze u statisticky stabilního procesu, který obsahuje pouze náhodné zdroje variability. Regulační diagram identifikuje vymezitelné příčiny variability, přičemž není-li redukce dat velká, pak je lze použít k hodnocení způsobilosti procesu. Není-li proces statisticky stabilní, je možné stanovit indexy skutečného chování procesu, které však není možné dále využívat k predikci dalšího chování procesu, výrobních a nevýrobních i dopravních systémů. Ad 4. U různých podnikatelských subjektů, ve výrobě, distribuci, dopravě a transportních procesech jsou různě přísné požadavky na hodnoty ukazatelů způsobilosti. Cílem hodnocení způsobilosti je kvantitativní charakteristika procesů založená na schopnosti udržování cílové hodnoty z hlediska polohy a také variability v daném vymezeném tolerančním poli. Dále budou uvedeny jednotlivé indexy způsobilosti, včetně jejich specifických atributů a dalšího využití. 3 Ukazatele způsobilosti 3.1 Ukazatel způsobilosti C p Index způsobilosti C p [8] patří mezi nejstarší indexy způsobilosti, který je založen na zákonu 6σ v normálním rozdělení. Je podílem předepsané přesnosti a skutečně dosahované přesnosti výroby a lze vyjádřit vztahem: C p USL LSL = 6 σ USL LSL σ horní toleranční mez dolní toleranční mez směrodatná odchylka procesu Je-li hodnota indexu způsobilosti C p = 1 a proces je centrován na střed tolerančního pole T, pak se vyrábí 0,7 % nekonformních produktů. Výrobní proces je považován za způsobilý, je-li C p > 1,33, ale existují výrobní obory s přísnějším hodnocením způsobilosti, např. C p > 1,67. Index C p sleduje pouze variabilitu, ale neodráží vlastní 3

16 polohu výrobního a nevýrobního procesu či dopravního systému. Charakterizuje pět výrobců se stejným indexem způsobilosti C p, přičemž výrobce 1 je nejpřesnější, neboť nejčastěji dosahuje cílové hodnoty a nepřekračuje danou toleranci, výrobci a 3 nikdy nedosahují cílové hodnoty, ale nepřekračují toleranci, a konečně výrobci 4 a 5 nikdy nedosahují cílové hodnoty a zároveň překračují toleranci. 4 USL 1 T 3 5 LSL Obrázek 1: Pět různých výrobců se stejným indexem způsobilosti C p Převrácená hodnota ukazatele C p, 1 / C p, charakterizuje využití tolerančního pole. Například C p = 0,8 informuje o tom, že toleranční interval je využit na 15 %, je výrazně překročena, a proces je tudíž nezpůsobilý. Hodnota indexu způsobilosti závisí na následujících níže uvedených předpokladech: Proces je na stabilní a přípustné úrovni s předvídatelným chováním v čase. Proces má normální rozdělení pravděpodobnosti sledovaného jakostního znaku. Parametry procesu pro polohu µ a variabilitu σ jsou známé veličiny. Proces je centrován na cílovou hodnotu ležící ve středu tolerančního pole. V praxi není směrodatná odchylka procesu známa, proto musí být odhadována pomocí výběrové směrodatné odchylky nebo výběrového rozpětí, čímž získáme bodový odhad ukazatele způsobilosti. Kromě bodového odhadu, je důležité v dalších aplikacích pracovat s intervalovým odhadem indexu C p. se stanovenou spolehlivostí. Má-li proces normální rozdělení, pak proměnná: ( n 1) s σ má rozdělení χ s n-1 stupni volnosti, přičemž s je odhadem rozptylu základního souboru, který je definován rovnicí 4

17 5 1 ) ( 1 = = n x x s n i i Následujícími vztahy je odvozen konfidenční interval indexu způsobilosti s pravděpodobností 1 - α: α χ χ α χ χ α χ σ χ α α α α α α = = = 1 ) 1 ˆ ˆ 1 ˆ ( 1 ) 1) ( ( 1 ) 1) ( ( 1, / 4 1, / 1 4 1, / 4 1, / 1 1, / 1, / 1 n c C C n c C P c s s n P s n P n p p n p n n n n σ směrodatná odchylka procesu n rozsah výběru (vzorku) c 4 tabelovaná konstanta závisející na rozsahu výběru, pro větší vzorky je c 4 =1 α hladina významnosti n-1 počet stupňů volnosti Někdy je požadováno, aby intervalový odhad indexu způsobilosti C p měl specifickou délku δ, a hledá se počet stupňů volnosti ν /. Odvození hledaného počtu stupňů volnosti je patrné z rovnic uvedených níže, přičemž c 4 = 1. / /, / 1, / / 4 /, / 1 4 /, / 4 ) ˆ ( ) ( ˆ ) ˆ ˆ ( / / / / δ ν δ χ χ ν δ ν χ ν χ α ν α ν α ν α ν α z C c C c C c C p p p p = = = Při odvození počtu stupňů volnosti bylo využito následujícího vztahu, který platí pro ν 30 /, / ) 1 (,5 0 + = ν χ α ν α z z α/ kvantil normovaného normálního rozdělení Pokud c 0 je akceptovatelná minimální hodnota ukazatele způsobilosti C p, proces je způsobilý, v případě, že C p překročí hodnotu c 0, tedy platí rovnice pro jednostranný intervalový odhad:

18 ˆ ν C p c0 C p, MIN c1 α, ν Ilustrativní ukázka Je uvažován vzorek n = 50 pozorování s odhadem směrodatné odchylky základního souboru s = 0,013 a s výběrovým průměrem x = 7,991. Toleranční meze procesu byly deklarovány hodnotami UCL = 8,04 a LCL = 7,96. Index způsobilosti C p ˆ USL LSL 8,04 7,96 = = = 1,06 6 s 6 0,013 C p 95% intervalový odhad indexu způsobilosti C p : Cˆ P( c p 4 c1 α /, n 1 Cˆ Cˆ c 31,6 P(1,06 Cˆ p 1,06 49 P(0,84 Cˆ 1,8) = 0,95 p n p p 4 cα /, n ) = 1 α n 1 70, ) = 0,95 49 Počet stupňů volnosti pro délku konfidenčního intervalu δ = 0, je: ˆ / ν = ( C p δ z α / ) 1,06 1,96 = ( ) 0, = 03 Tedy počet pozorování je n = 04 (ν = n - 1) Proces je přibližně centrován na cílovou hodnotu ležící uprostřed tolerančního pole a produkuje méně než 0,7 % zmetků. 3. Ukazatel způsobilosti C pk Index způsobilosti C pk [8] zohledňuje nejen variabilitu sledovaného znaku jakosti, ale také jeho polohu vůči tolerančním mezím, charakterizuje tedy skutečnou způsobilost procesu či spolehlivost dopravního systému. Při jednostranných daných tolerancích je definován dle níže uvedených vztahů: C C pk pk = C = C pl pu µ LSL = 3σ USL µ = 3σ Při oboustranné toleranci je charakterizována horší situace, ke které může dojít, a je definována vztahem: 6

19 m LSL USL m C pk = min( C pl, C pu ) = min(, ) 3σ 3σ Na rozdíl od indexu způsobilosti C p může index C pk být i záporný, to je v případě, kdy střední hodnota překročí toleranci a proces vyrábí více než 50 % neshodných produktů [6,5]. V praxi většinou parametry procesu µ a σ nejsou známy a musí být odhadovány, čímž získáme bodový odhad indexu způsobilosti Ĉ dle následujících vztahů: pk Cˆ Cˆ R d c 4 s pk pk = min( Cˆ = min( Cˆ pl pl, Cˆ, Cˆ pu pu x LSL USL x ) = min(, ) R R 3 3 d d x LSL USL x ) = min(, ) s s 3 3 c c 4 4 průměrné rozpětí podskupin Hartleyova konstanta tabelovaná pro různý rozsah logických podskupin/ náhodných výběrů tabelovaná konstanta průměrná směrodatná odchylka Někdy se místo variačního rozpětí může k odhadu směrodatné odchylky procesu použít rozptylu, což je přesnější. K dispozici máme m podskupin o rozsahu n, u každé podskupiny je stanoven výběrový průměr x i a rozptyl s i, toto jsou statisticky stabilní data z regulačního procesu. Jednou z možností je spojit data do souboru o rozsahu mn a vypočítat klasicky rozptyl s. Druhou možností je využití skupinových rozptylů s i a výpočet průměrného rozptylu s. Platí vztah: s = s + s ( x i ) s ( x i ) rozptyl skupinových průměrů Index C p a index C pk mohou vycházet rozdílně, přičemž správná hodnota rozptylu je s. Mezi ukazateli způsobilosti C p a C pk platí níže uvedené vztahy: C C pk pk C = C p p USL + LSL µ 6σ 7

20 Změna hodnoty indexu C pk může mít spojitost jak se změnou polohy procesu, tak se změnou variability, přičemž není-li registrována žádná změna C pk, jestliže se mění µ a σ simultánně. Z tohoto důvodu je vhodné k hodnotě indexu C pk uvádět i hodnotu indexu způsobilosti C p. Předpokládá se, že m představuje střed tolerančního pole a platí: m = 0,5 ( USL + LSL) Nechť C pk = C pu.a m µ USL. Veličina k definuje relativní vzdálenost průměru procesu µ od středu tolerančního intervalu m (tzv. koeficient necentrování procesu) dle vztahu: k m m = USL LSL Tento vztah platí, pokud LCL µ m. Tedy mezi ukazateli způsobilosti platí vztah: C = ( 1 k) pk C p Při posunu střední hodnoty o 1 směrodatnou odchylku od středu tolerančního pole bude hodnota indexu C pk o 33 % menší než hodnota indexu způsobilosti C p. Při řešení praktických problémů je důležité se zabývat intervalovým odhadem indexu způsobilosti na α % hladině významnosti. Je nutné znát bodové odhady směrodatné odchylky a polohu procesu. Pro intervalový odhad existuje přibližný vztah, ve kterém ν = n 1 je počet stupňů volnosti, u 1-α/ je kvantil normovaného normálního rozdělení. u P((1 1 u ˆ 1 pk C pk C pk (1 + α / ) Cˆ ν α / )) = 1 α ν Ilustrativní ukázka Výběr o rozsahu n = 40 hodnot pochází ze stabilního dopravního procesu. Z výběru byly stanoveny charakteristiky polohy x = 18,004 a variability s = 0,009. Toleranční meze byly pro tento proces určeny hodnotami USL = 18,030 a LSL = 17,970. Bude charakterizována způsobilost tohoto výrobního procesu. ˆ USL LSL 18,030 17,970 C p = = = 1,11 6s 6 0,009 ˆ USL x x LSL 18,030 18,004 18,004 17,970 C pk = min(, ) = min(, ) = 0,96 3s 3s 3 0, ,009 m m 18,004 18,000 k = = = 0,133 USL LSL 0,06 8

21 Dopravní proces není centrován, není způsobilý, neboť C pk 1,33. Proces je považován za způsobilý, pokud C pk 1,33. 95% intervalový odhad indexu způsobilosti C pk je spojen s intervalem: 1,96 1,96 P (( 1 ) 0,96 Cˆ pk ((1 + ) 0,96) = 0, P ( 0,747 Cˆ 1,173) = 0,95 pk 3.3 Ukazatel způsobilosti C pm Tento index je znám jako Taguchiho index způsobilosti procesu. Vychází z úvahy, že celková variabilita znaku jakosti není dána pouze rozptylem kolem střední hodnoty, ale také rozptylem kolem optimální hodnoty τ (cílová hodnota sledovaného znaku jakosti). Index C pm je definován vztahem [8]: C pµ = 6 USL LSL σ + ( µ τ ) USL LSL = 6σ σ σ + ( µ τ ) = C p µ τ 1+ ( ) σ Z definičního vztahu je patrné, že C pm C p. Bude-li rozdíl mezi µ a τ ve velikosti jedné směrodatné odchylky, index C pm bude 1,41krát nižší než index způsobilosti C p V praxi jsou parametry procesu µ a σ neznámé veličiny, proto pracujeme s bodovými odhady indexu způsobilosti C pm. ve tvaru: Cˆ Cˆ pm pm = 6 = 6 ( ( USL LSL R d 4 ) ) + ( x τ ) USL LSL s c + ( x τ ) Pro µ = τ je hodnota indexu způsobilosti C pm = C p, pro µ τ platí C pm C p. Index způsobilosti C p je neúplnou charakteristikou, která neměří centrování procesu. Index C pm je komplexnější charakteristikou procesu, jehož bodový odhad má menší rozptyl než odhad indexu C p. Index způsobilosti C pk je velice senzitivní na velikost rozptylu procesu a málo senzitivní na centrování procesů a dopravních subsystémů. Index způsobilosti C pm má přesně opačné vlastnosti, je velice citlivý na centrování procesu a málo citlivý na rozptyl procesu. Toto porovnání je patrné z následujících příkladů, z nichž prvý příklad vykazuje malý rozptyl a špatné centrování procesu a druhý příklad charakterizuje proces s velkým rozptylem, ale s dobrým centrováním. 9

22 Ilustrativní ukázka Parametry dopravního procesu USL = 70 LSL = 40 τ = 55 µ = 45 σ =,5 C C pk pm = min(, ) = 0,67 3,5 3, = = 0,48 6,5 + (45 55) Parametry dopravního procesu USL = 70 LSL = 40 τ = 40 µ = 40 σ = 5 C C pk pm = min(, ) = = = V praxi se doporučuje sledovat a počítat oba indexy způsobilosti C pk a C pm. 3.4 Ukazatel způsobilosti C pmk Index způsobilosti C pmk porovnává vzdálenost střední hodnoty sledovaného znaku jakosti k bližší toleranční mezi s polovinou celkové variability, která je dána variabilitou kolem střední hodnoty a variabilitou kolem cílové hodnoty τ. Index C pmk je definován vztahem [8]: C pmk = min( 3 m LSL σ + ( m τ ), 3 USL m σ + ( m τ ) ) Parametry procesu µ a σ jsou neznámé veličiny, které odhadujeme pomocí výběrového průměru a průměrného rozpětí nebo pomocí průměrné směrodatné odchylky, přičemž pro bodový odhad indexu způsobilosti C pmk platí: C pmk = min( 3 x LSL USL x, R R ( ) + ( x τ ) 3 ( ) + ( x τ ) d d ) V případě definované oboustranné tolerance existují následující vztahy mezi jednotlivými ukazateli způsobilosti: 10

23 C C pµk pµk C = = C pk pk C C p pµ σ σ + ( µ τ ) = C pk µ τ 1+ ( ) σ Index způsobilosti C pmk je vždy menší než index způsobilosti C pk, rovnost obou indexů nastává v případě, že střední hodnota procesu odpovídá cílové hodnotě τ. Index způsobilosti C pmk je menší než index C pm, rovnost obou indexů nastává tehdy, leží-li střední hodnota procesu ve středu tolerančního pole. Mezi diskutovanými indexy způsobilosti platí následující nerovnosti: C C pmk pmk C C pk pm C p C p Každý z indexů způsobilosti charakterizuje způsobilost jiným způsobem, proto je vhodné uvádět současně více indexů způsobilosti a vždy graficky zobrazit rozložení sledovaného znaku jakosti vůči tolerančním mezím USL a LSL. Závěr Hodnocení způsobilosti výrobních a nevýrobních procesů, měřicích zařízení a dopravních systémů a dalších procesů je komplexní záležitostí. Prvořadým krokem je specifikování dominantního kvantitativního znaku jakosti s normálním rozdělením pravděpodobnosti, který by měl být statisticky stabilní, tj. jeho chování v čase by mělo být předvídatelné, tj. po regulaci vlastního procesu. Poté na základě analýzy by měl být vybrán index způsobilosti, který zohledňuje nejen polohu, variabilitu, ale i cílovou hodnotu znaku jakosti. Nedílnou součástí je i v rámci analýzy ukazatelů odhad pravděpodobnosti vzniku neshodných výrobků či riziko dopravního systému, která by měla být vedením firmy akceptována jako přijatelná úroveň. V případě, že data nemají normální rozdělení, nulová hypotéza normality byla zamítnuta, je jednou z možností aproximace známým spojitým rozdělením a stanovení kvantilů, případně stanovení kvantilů z diskrétních dat s dostatečným počtem a postupovat způsobem modifikovaných indexů způsobilosti včetně odhadu pravděpodobnosti vzniku neshodných výrobků. 11

24 Literatura: [1] Mykiska, A. Chmelík, V. Matušů, M. Řízení a zabezpečování jakosti. ČVUT Praha, 1998 [] Nenadál, J. Noskievičová, D. Petříková, R. Plura, J. Tošenovský, J. Moderní systémy řízení jakosti. Management Press, 1998 [3] Nenadál, J. Měření v systémech managementu jakosti. Management press, 001 [4] Normy managementu jakosti ČSN EN ISO 9000: 000. Český normalizační institut, 000 [5] Piskáček, B. Kašová, V. Zmatlík, J. Řízení jakosti. ČVUT Praha, 001 [6] Plura, J. Plánování a neustálé zlepšování jakosti. Computer Press, 001 [7] Pyzdek, T. Giude to SPC, Volume, Aplications and Special Topics. Publishing Inc., Tuscon, Arizona,199 [8] Tošenovský, J. Noskievičová, D. Statistické metody pro zlepšování jakosti. Montanex a. s., 000 [9] Tošenovský, J. Statistika v řízení jakosti. DTO, Ostrava, 1995 Praha, srpen 018 Lektorovali: doc. RNDr. Bohumír Štědroň, CSc. Univerzita Karlova RNDr. Ivo Moll, CSc. České vysoké učení technické v Praze 1

25 Roman Daněk 1, Lukáš Zástěra Operativní řízení u ČD, a. s. a jeho IT podpora Klíčová slova: železniční osobní dopravce, operativní řízení, dispečerské řízení železničního osobního dopravce, softwarové řešení 1. Úvod do problematiky operativního řízení železničního osobního dopravce 1.1. Shrnutí vymezení činností operativního řízení železničního osobního dopravce Při obecném definování a vymezení procesu operativního řízení železničního osobního dopravce spočívající v souhrnu činností a procesů, které každý železniční osobní dopravce musí zajišťovat jakožto součást celého procesu provozního plánování a řízení, je nutné provést dekompozici na následující podprocesy (viz obrázek 1): a) směnové plánování: využití a dostupnost přidělené kapacity pro jízdu vlaků, hospodaření s HV, soupravami a vozy, nasazení a využití lokomotivního a vlakového personálu, b) udělování dispozic pro jízdu vlaků a korekci odchylek od plánu (řešení nepravidelností a mimořádných událostí) při využití informací (prognózování) dalšího vývoje, c) řízení informací pro jiné provozní jednotky, d) komunikace s lokomotivním a vlakovým personálem, e) řízení informací pro zákazníky a partnery, f) dohled a příp. zajištění plnění povinností vůči manažerovi infrastruktury dle TSI TAP týkající se oblastí potvrzení využití přidělené kapacity (zajištěním aktivací tras) pro plánované jízdy trasy vlaků vč. získávání příp. kapacity pro odlišné vedení tras, poskytování informací tykajících se rozboru a složení vlaků a souvisejících informací, až po předávání informací o připravenosti k jízdě vlaků (vše zajišťované na datové výměně), 1 Ing. Roman Daněk, Ph.D., 1976, Postgraduální doktorské studium, studijní obor: Technologie a management v dopravě a telekomunikacíh, DFJP, Univerzita Pardubice; ředitel společnosti RPP International s.r.o.; specialista v oblasti IT podpory pro provozní řízení železniční osobní dopravy Lukáš Zástěra, 1979, Střední průmyslová škola dopravní, Praha 1, obor Železniční doprava a přeprava; zástupce ředitele Odboru provozu osobní dopravy GŘ ČD, a.s; vedoucí dispečinku osobní dopravy ČD a.s. 1

26 g) provádění analýz plnění plánu a vyhodnocování plnění kvality plánu, příp. plnění ostatní reportů. Dispečink železničního osobního dopravce Směnové plánování, hospodaření s vlakovými náležitostmi Dispozice, korekce odchylek, prognózování dopravní situace Analýza a vyhodnocování GVD Řízení informací pro zákazníky Hnací vozidla Řešení nepravidelností a mimořádných událostí Dispozice s dispečinky MI Analýza GVD Komunikace s Call centrem Soupravy a vozy (elektr., motorové, přípojné) Komunikace s dispečinky IDS (jen u disp. pro RD) Komunikace s dispečinky IZS Zpracování výkazů pro objednatele Web, operátoři Lokomotivní doprovod Komunikace s dispečinky ostatních dopravců a partnerů Billing Vlakový doprovod Komunikace uvnitř osobního doprovce (dispozice) Obrázek 1: rámcové schéma činností dispečinku železničního osobního dopravce Proces směnového plánování Směnovým plánováním na straně železničního osobního dopravce rozumíme souhrn činností, které zahrnují kompletaci aktuálních informací týkajících se potvrzení plánu tras vlaků, nasazení jednotlivých objektů na tyto vlaky (HV, soupravy, vozy, lokomotivní a vlakový personál), předání a zajištění potřebných komunikací ve vztahu k manažerovi infrastruktury (kontrola dostupnosti požadované kapacity na jízdu vlaků, vč. případného zajištění tzv. ad-hoc tras pro provozní odlišnosti, aktivací jednotlivých tras, zaslání informací o rozboru/složení vlaků, a příp. předání informací o ostatních odlišnostech od aktualizovaného plánu). Jako součást tohoto procesu je kompletace všech potřebných výše uvedených informací a datové přenesení požadovaného plánu dopravy vůči manažerovi infrastruktury (dále jen MI) v podmínkách ČR pak tedy předání všech výše uvedených informací vůči SŽDC, s.o., která zajistí vyhlášení celkového rozsahu dopravy na síti. Nezbytnou součástí činností je také zajištění distribuce informací o plánu dopravy ostatním provozním jednotkám dopravce. Vlastní proces pak probíhá pravidelně v daných periodách s tím, že lze limitně hovořit o neustálém kontinuálním procesu. Výše uvedené odchylky jsou případy: a) zavádění nových (odklonových) tras (výluky, nehody, mimořádné události), b) zavádění nových tras pro mimořádné vlaky (nostalgické, soupravou vlaky, lokomotivní vlaky, tzv. charterové vlaky) apod. c) rušení tras v důsledku mimořádností.

27 Proces hospodaření s vlakovými náležitostmi, jako jedna z dalších základních činností dispečerského aparátu železničního osobního dopravce, zahrnuje činnosti týkající se hospodaření: a) s hnacími vozidly, b) s přípojnými vozy (osobními vozy), c) s jednotkami a soupravami, d) s lokomotivním a vlakovým doprovodem. Cílem této činnosti je: a) nasazování hnacích vozidel, přípojných vozů, jednotek a vlakového doprovodu na základě směnového a základního plánu osobní dopravy, b) sledování a dodržování pevných obratů turnusových hnacích vozidel, přípojných vozů, jednotek a vlakového doprovodu, c) nasazení hnacích vozidel, přípojných vozů, jednotek a vlakového doprovodu na základě požadavků od dispečerského operativního řízení; d) odstranění neodůvodněných jízd soupravových vlaků, zejména protisměrných a režijních jízd, e) urychlené přistavení náhradních hnacích vozidel, přípojných vozů, jednotek pro zajištění jízdy vlaků, v případě poruchy některého z uvedených dopravních prostředků, f) sledování pracovní doby lokomotivního a vlakového doprovodu Proces dispozice k jízdě vlaků, korekce odchylek, prognózování dopravní situace Jedná se o souhrn činností spočívající v komunikaci dispečinku dopravce při řešení situací odlišných od vyhlašovaného plánu dopravy především s dispečinkem manažera infrastruktury (dále jen MI), a to na základě obdržené prognózy dalšího vývoje jízd vlaků a komunikace s ostatními dopravci nebo s dispečinky IDS či jiných objednatelů. Obecně se jedná o tyto činnosti: a) komunikaci s dispečinkem MI týkající se předávání požadavků ohledně jízd vlaků, neplánovaných pobytů vlaků a jiných odlišností z důvodů požadavků dopravce a to dle pravidel a definovaných postupů, b) udělování dispozic pro řízení sledů vlaků MI dle definovaného rozhraní a definovaných pravidel, c) komunikaci s dispečinkem IDS a ostatními dopravci dle definovaných pravidel a postupů, d) komunikaci s vlakovým doprovodem o provedených korekcích, e) řešení návaznosti přípojů a spojů v případě nepravidelností (zpoždění některého z vlaků nebo dopravních prostředků jiných dopravců v rámci IDS) ve vazbě na cestující, 3

28 f) prognózování dalšího vývoje dopravní situace (viz obrázek ). Vstupní informace Činnost Výstupy DISPOZICE / INFORMACE OD DISPEČINKU MI AKTUÁLNÍ ZPOŽDĚNÍ INFORMACE Z VLAKU (od vlak. doprovodu) PROGNÓZA VÝVOJE DOPRAVNÍ SITUACE ZOBRAZENÍ KONFLIKTNÍCH UDÁLOSTÍ / BODŮ MODELOVÁNÍ VARIANT ŘEŠENÍ NÁVRH NA OPATŘENÍ KOMUNIKACE S DISPEČINKEM MI ROZHODNUTÍ O ŘEŠENÍ DISPOZICE PRO ŘEŠENÍ SITUACE DISPEČINKU MI DISPOZICE PRO ZAMĚSTNANCE DOPRAVCE (vlak. doprovod, strojvedoucí..) DISPOZICE PRO CESTUJÍCÍ SMLUVNÍ POŽADAVKY KVALITY (od objednatelů) Obrázek : vnitřní blokové schéma činnosti prognózování; [4] Velmi důležitou skutečností, legislativně však řešenou pouze částečně, je vztah a komunikace provozního dispečinku železničního osobního dopravce s ostatními železničními dopravci a to především za účelem spolupráce a vzájemné pomoci při řešení a odstraňování provozních odchylek s cílem minimalizace dopadů vůči cestujícím Proces řízení informací (komunikace) se zákazníky Proces komunikace se zákazníky je jeden z klíčových procesů. Cílem činností je: poskytování aktuálních informací o jízdě vlaků a změnách jízd (vč. poskytovaných služeb) pro cestující, aktuální zjišťování požadavků od zákazníků pro zajištění požadavků na přestupové vazby Proces analýzy a vyhodnocování Důležitou činností dispečerského aparátu železničního osobního dopravce je i proces vztahující se ke kontrole, sestavování analýz a vyhodnocování podkladů pro zpracování výkazů pro objednatele výkonů. Zpravidla se jedná o vyhodnocování: a) provádění rozborů plnění základního a směnového plánu, příčin odchylek, b) zajištění včasnosti řešení mimořádných událostí, c) plnění operativních a dalších úkolů, d) hodnocení vlastního provozu osobní dopravy v rámci denního, měsíčního, ročního hodnocení, 4

29 e) zpracování podkladů pro zpracování výkazů předkládaných objednatelům výkonů.. Operativní řízení u ČD, a.s..1. Historie Činnost operativního řízení v osobní dopravě byla vykonávána až do roku 006 prostřednictvím dispečinku tehdejšího řízení provozu a výpravčími v jednotlivých stanicích. Činnost nebyla příliš koordinována, nebyla jakákoliv podpora informačními systémy. Tento stav začal být v době zesilujícího provozu v osobní dopravě a nutnosti integrace regionální dopravy nedostačující. Další argument, který ke změně přispěl, byla evropská legislativa. Ta požadovala do jisté míry oddělit činnosti provozovatele dráhy a dopravce. Na některých evropských železničních správách se dispečinky osobní dopravy začaly zřizovat (DB, ÖBB, ZSSK). Činnost dispečinku osobní dopravy na Českých drahách byla započata v lednu 006. Při vzniku dispečinku osobní dopravy bylo zvoleno postupné přebírání činností a pravomocí od tehdejšího řízení provozu. Na samém počátku byl tedy dispečink osobní dopravy pouze pro vlaky dálkové dopravy. Byl obsazen pouze jedním dispečerem na směně a jen 1 hodin denně. Na starost měl pouze omezený okruh povinností. Po stránce podpory informačními systémy byl vybaven velmi slabě pracoval s programovou výbavou tehdejšího řízení provozu, nebo s veřejně dostupnými aplikacemi. Po prvních třech měsících provozu byl dispečink obsazen již po celých 4 hodin a počet pravomocí se rozšiřoval. Dalším významným krokem bylo založení dispečinku regionální dopravy pro oblast jižní Moravy v únoru 007. Organizačně obě pracoviště patřila k jinému vedení, jejich činnost na počátku nebyla jakkoliv provázaná a koordinovaná. V průběhu roku 007 se pak připravovala koncepce dalšího rozvoje operativního řízení osobní dopravy na ČD. Toto snažení vyústilo tím, že počátkem roku 008 se zřídila další dvě pracoviště pro regionální dopravu, aby byla pokryta celá síť. Dále ve druhé polovině roku 008 byla všechna pracoviště posílena a převzaty zbývající pravomoci a dispečink začal být nezávislý. Všechna nová i dosavadní pracoviště dispečinku byla organizačně propojena a byla nastavena vzájemná spolupráce. K dalším dílčím personálním posilám došlo v letech 013 a 015. To souviselo s přebíráním dalších povinností, které na dispečink postupně přecházely. Od poloviny roku 013 je dispečink vybaven informačním systémem DISOD. Ten dispečinku pomáhá sdružovat informace o reálném provozu, zajišťovat operativní řízení a komunikovat s vybranými zaměstnanci, kteří se podílejí na operativním řízení. 5

30 .. Dekompozice uspořádání odpovědnosti V současnosti má dispečink osobní dopravy ČD a.s. celkem 4 pracoviště 3 pro regionální dopravu (Brno, Praha, Plzeň) a jedno pracoviště pro dálkovou dopravu. V denní době pracuje na všech pracovištích dispečinku celkem 16 dispečerek či dispečerů, v noční době pak dochází k zeslabení až na 11. Pracoviště pro regionální dopravu mají přidělené konkrétní traťové úseky, na kterých se zabývají operativním řízením vlaků kategorií Sp a Os. Každý z obvodů regionálního dispečinku je ještě interně rozdělen na dvě části, což je provedeno především kvůli snadnější dostupnosti dispečinku pro zaměstnance z provozu a částečně také kvůli organizaci práce (viz obrázek). Obvody regionálních dispečinků jsou stanoveny především s ohledem k linkám vlaků tedy aby na jedné lince vlaků nedocházelo k dělení obvodů. ČD v dnešních dnech za 4 hodin vypraví téměř vlaků regionální dopravy ve všech krajích ČR. Pracoviště dispečinku pro dálkovou dopravu (vlaky kategorií EC, rj, SC, IC, EN, Ex, Rx a R) je jedno a toto pracoviště není děleno do žádných obvodů, dispečeři pracují nad celou sítí vlaků dálkové dopravy v České republice. Vlaků dálkové dopravy je vypravováno denně cca , dělí se do 8 linek a 7 z nich je mezinárodních. Dispečink pracuje na operativním řízení dostává podklady od ostatních jednotek zabývajících se přípravou jízdního řádu a krátkodobým plánováním. Základním plánem je podklad, který stanovuje jízdní řád vlaků a plán pro jednotlivé objekty a personál na vlaku. Základní plán je v rámci tzv. fáze krátkodobého plánování upravován a přizpůsobován všem okolnostem na konkrétní den, které do provozu vlaků osobní dopravy zasahují. Lze tedy říci, že v případě osobní dopravy je vše připraveno dopředu a operativní řízení reaguje až na okolnosti, které se právě staly. Z dispečinku je organizováno vše tak, aby bylo možné se k základnímu, nebo krátkodobému plánu vrátit. Tento plán od ČD očekávají nejen všichni cestující, objednatelé, ale i vlastní zaměstnanci každý v odpovídající formě. Z údajů vzniklých po operativním řízení následně vycházejí veškerá hodnocení provozu (ekonomická, provozní, zákaznická), případně i zpětné vazby pro základní či krátkodobý plán..3. Činnosti a procesy operativního řízení Dispečink ČD, a. s. se v rámci operativního řízení zabývá především několika základními činnostmi. Pracuje s trasami vlaků dopravce ČD a provádí do nich operativní úpravy jde zejména o: zavádění vlaků, odříkání (částečné, či úplné) a odklony, práci s náležitostmi, tedy koordinuje, či přímo řídí nasazení hnacích vozidel, jednotek, motorových a osobních vozů v provozu. 6

31 Jedná se o práci nejen s vlastní technikou, ale i s technikou všech partnerů, se kterými ČD spolupracují. S tím souvisí i koordinace nasazení personálu na vlaku tedy strojvedoucích a vlakových čet. Na dispečinku se také pro jednotlivé dvojice vlaků posuzuje dodržení přípojových vazeb v jednotlivých stanicích. Pokud je potřeba čekací dobu upravit (prodloužit, zkrátit, či řešit provážení skupin přímých vozů), pak se toto řeší pro každý jednotlivý případ individuálně a čerpají se aktuální informace od vlakových čet. S tímto souvisí i zajišťování mimořádných zastavení vlaků, nebo výjimky z tarifního odbavení a odchylky v rezervacích. Další zásadní povinností je i zajišťování a koordinace operativní náhradní autobusové dopravy jde tedy o náhradní dopravu, jejíž potřeba vzniká z důvodu závad na infrastruktuře, či železničních vozidlech. Plánovaná náhradní doprava se zajišťuje na jiných organizačních jednotkách v rámci přípravy krátkodobého plánu. Informace o mimořádnostech, které mají větší dopad na cestující, dispečink distribuuje cestujícím a zaměstnancům ČD. Jde o to, aby informace o tom, že dochází či dojde k odchylkám v osobní dopravě, věděl co nejširší okruh zaměstnanců a cestujících. Jen tak mají opatření větší účinek a je možné se na ně lépe připravit. Další specifické úkoly mohou vyplývat z různých krizových situací, jako jsou přírodní katastrofy, různé stupně ohrožení státu, či závady jaderných elektráren v takových případech dispečink vykonává specifické úkoly. Obrázek 3: mapa obvodů regionálních dispečinků; zdroj: ČD 7

32 Dispečeři ČD při své činnosti spolupracují s vybranými zástupci jiných provozních jednotek a složek a zástupci ostatních partnerů. Jde zejména o spolupráci se SŽDC (dispečink, případně nižší článek řízení provozu). Od dispečerského řízení SŽDC dispečink ČD čerpá informace o mimořádnostech a nepravidelnostech a opačně sděluje návrhy a pokyny, kterými chce uvedené situace řešit. Dispečink velmi úzce spolupracuje s personálem na vlacích tedy se strojvedoucími a vlakovými četami. Jednak jde o příjem informací, ale také pokyny k řešení pro tyto zaměstnance. Další velmi čilá spolupráce se odehrává se strojmistry v depech (koordinace nasazení lokomotiv a strojvedoucích), s dozorčími provozu v depech (nasazení vozů, příprava vlaků) a komandujícími (koordinace nasazení vlakových čet). Z dalších je třeba zmínit i Centrální zákaznický servis, který s dispečinkem spolupracuje na řešení přepravních odchylek, rezervací a odbavení. Z externích partnerů je třeba zmínit spolupráci s autobusovými dopravci, s nimiž dispečink zajišťuje operativní náhradní autobusovou dopravu. Velmi důležitá spolupráce je s dispečinky zahraničních partnerských dopravců. Přímou spolupráci máme s 11 dispečinky zahraničních dopravců. Ti přebírají roli dopravce, pokud vlak jede v zahraničí. My zase vykonáváme roli dopravce v ČR i v případě, že využíváme vozidla i personál našeho partnera. Další partnerské dopravce máme i v ČR, zde si za určitých situací smluvně půjčujeme a naopak poskytujeme lokomotivy a strojvedoucí. Partnery pro dispečink ČD jsou i dispečerská pracoviště koordinátorů regionální dopravy (KORDIS, ROPID, KORID LK). S nimi se řeší návaznosti mezi železniční a návaznou příměstskou dopravou, případně využíváme autobusy, či linky veřejné dopravy k náhradě vlaků ČD. Dispečink je zapojen také do spolupráce se složkami IZS, zejména má velmi dobrou spolupráci s Hasičskou záchrannou službou a Policií ČR. Spolupracujeme také s dispečinky servisních firem, tedy s firmami, které ve vlacích ČD poskytují služby ve speciálních vozech (lehátkové, lůžkové, restaurační). 3. Informační podpora pro operativní řízení železničního osobního dopravce Klíčovou úlohu pro oblast operativního řízení plní kvalitní informační systém, jehož úlohou je zajistit podporu pro výše popsané činnosti. Jeho hlavní funkcí je pak poskytovat potřebné informace v požadovaných vizuálních zobrazeních, k tomu zajistit prezentaci a pořizovaní potřebných údajů, současně umožnit pořizování dat při výkonu činností dispečerského aparátu. Následující kapitola blíže specifikuje komplexní informační systém ČD sloužící pro podporu rozhodování dispečerů železničního osobního dopravce. 8

33 3.1. Základní představení systému DISOD Tento komplexní informační systém byl úspěšně nasazen do ostrého provozu v červenci roku 013 po dvouletém vývoji. Od té doby je nadále rozvíjen a doplňován o nové funkcionality, a to jednak na základě dalších požadavků a potřeb, které dispečeři společnosti ČD, a. s. mají, a dále z důvodu požadovaných legislativních úprav upravujících podmínky na železničním dopravním trhu EU (implementace pravidel a principů dle směrnic TSI TAP [1] a TSI TAF []). Obecně lze konstatovat, že vlastní systém podporuje hlavní činnosti dispečerů. Jedná se především o podporu při: o o o o o o plánování rozsahu dopravy, monitoringu dopravní situace vztahující se k jízdám vlaků a jednotlivým objektům na vlacích (lokomotivy, soupravy, vozy, lokomotivní a vlakový doprovod), řízení sledovaných objektů (lokomotivy, soupravy, lokomotivní a vlakový personál) a provádění operativních změn, které dispečeři dopravce vykonávají, minimalizaci provozních odchylek jízd vlaků dopadajících na cestující veřejnost (dodržení a zajištění přípojů a dopravních návazností), řešení provozních odchylek týkajících se hnacích vozidel, vozů, souprav nebo vlakového doprovodu, hodnocení směn dispečerů. Mezi základní funkčnosti systému tak patří: o podpora při přípravě informací a podkladů pro sestavu provozního plánu, o poskytování on-line přehledů o aktuální poloze, pohybech a důvodech případného zpoždění vlaků, včetně poskytování informací o prognóze dopravní situace, o poskytování informací o výlukách a omezeních železniční infrastruktury získávané z IS SŽDC, o poskytování informací vztahujících se k lokomotivnímu a vlakovému doprovodu (kontakty na strojvedoucí, vlakové čety), o zajištění požadované datové komunikace s provozními IS SŽDC sloužícími pro plánování, operativní řízení a informování o omezeních na železniční infrastruktuře, o potřebná přímá datová komunikace s ostatními provozními informačními systémy ČD. Součástí vlastního řešení je také: o využívání informací o pohybu vozů a lokomotiv z GPS jednotek lokomotiv a vozů, o vytváření sestav o jízdách vlaků a plnění kvality dat pro tvorbu podkladů a sestav pro hodnocení plnění smluv pro objednatele dopravy, o jednosměrná nebo oboustranná datová komunikace s provozovateli dispečerských systémů vybraných integrovaných dopravních systémů 9

34 o o o o (IDS) umožňující koordinaci přestupů mezi vlaky ČD a ostatními systémy veřejné dopravy, přímá datová komunikace s jinými dopravci (např. Železniční společnosti Slovensko, a. s.), přímá datová komunikace s vlakovým personálem přímo na vlacích ČD a to při řešení vzniklých provozních situací vyžadujících přímou komunikaci dispečerů vlaková četa prostřednictvím komunikačního modulu a s využitím mobilní aplikace v chytrých mobilních telefonech vlakových čet, přímá datová komunikace s Kontaktním zákaznickým centrem ČD sloužícím k poskytování informací cestující veřejnosti, přímá datová komunikace s ostatními provozními pracovišti, vč. skupiny rezervací. Výše zmíněné informace jsou pak pro potřeby uživatelů (dispečerů) vizualizovány v grafikonovém, tabulkovém a mapovém zobrazení, viz následující obrázky. Obrázek 4: ukázka tzv. grafikonového zobrazení IS DISOD 10

35 Obrázek 5: ukázka tabulkového zobrazení IS DISOD Obrázek 6: ukázka mapového zobrazení IS DISOD 3.. Metodiky použité při vývoji systému DISOD Vlastní vývoj informačního systému probíhal podle principů projektového managementu dle standardů ČD, a. s., vycházející z užívaných metodik dle standardů ISO ČSN 9001:

36 Při vývoji pak byla na straně řešitele systému uplatňována metodika UML (Unified Modeling Language) pomáhající při standardizovaném přístupu k řešení návrhu systému. Základem specifikace systému bylo definování klíčových procesů, pro jejichž podporu IS slouží (ukázka vybraného procesu viz obrázek 7). Tyto procesy pak byly detailně rozpracovány v detailní procesní mapě podle jednotlivých dílčích procesů. Obrázek 7: schéma procesů operativního řízení; zdroj: [4] Další částí představující zadání pro vývoj IS byla specifikace požadavků na systém a to jak specifikace funkčních požadavků, tak nefunkčních, tzv. technických (ukázka přehledu funkčních požadavků viz obrázek 8). 1

37 Obrázek 8: ukázka přehled funkčních požadavků IS; zdroj: [4] V rámci realizace bylo pak dalším krokem zpracování tzv. UseCase modelů/případů užití, které prezentují jednotlivé funkčnosti ve vazbách na aktéry (myšleno uživatele, příp. informační systémy) podle jednotlivých funkčních celků, které musí systém zajišťovat (ukázka UseCase pro serverovou část viz obrázek 9). Pro tzv. namapování a naplnění specifikovaných požadavků na UseCase pak slouží tzv. Treacebility matrix (dále jen RTM). 13

38 uc Server DISOD Server DISOD UCS_1 Obsluž start klienta UCS_3 Sestav data pro přesun v čase UCS_4 Sestav data pro dotaz UCS_B_4.1 Odpověď číslo vlaku «include» UCS_ Předej data předávky pracoviště UCS_5 Operativně plánuj vlak «extend» UCS_B_5.1 Odpověd personál na vlaku UCS_B_4 Dotaz na výskyt vlakové čety Systém Mobilní APP UCS_6 Proveď úkon s vlakem «extend» «include» «include» UCS_B_5 Dotaz na obsazení vlaku personálem Systém CMA/MDM UCS_7 Proveď úkon s lokomotiv ou «include» UCS_1 Zapracuj informaci o rádiov ém systému HV «include» «extend» «include» Skupina systémů a služeb ŽBPS UCS_8 Proveď úkon s personálem «extend» «include» UCS_13 Odešli notifikaci «include» UCS_A_1 Zapracuj informace o tabuli stanice «include» «include» Systém Informační tabule SŽDC UCS_9 Operativně plánuj v ýkon lokomotiv y a personálu «include» UCS_14 Aktualizuj grafikon Dispečer, analyzátor UCS_10 Obsluhuj j iné pracoviště «extend» «extend» UCS_15 Aktualizuj omezení infrastruktury Systém ISOŘ SŽDC UCS_18 Pracuj s KTZ UCS_19 Informuj o j ízdě v laku (SQL dotaz do DB) UCS_11 Sprav uj chybnou informaci Systém EDO UCS_16 Aktualizuj železniční síť, obecný číselník UCS_17 Aktualizuj specifický číselník UCS_0 Generuj pro APS obnov u poznání stroj v edoucích Systém ESB (ČS,DOOD) Systém APS Obrázek 9: ukázka UseCase; zdroj: [4] Výsledkem analytických kroků při vývoji pak bylo zpracování Konceptuálního datového modelu, Logického modelu, Fyzického datového modelu a Komponentního modelu Komponentní model systému Význam komponentní modelu (viz obrázek 10) spočívá v zachycení vztahů mezi systém DISOD a okolními informačními systémy, které vůči vlastnímu systému DISOD vystupují jako zdroje a cíle jmenovaných informací, současně specifikuje obsah předávaných zpráv. 14

39 cmp Component Model IS SŽDC DOMIN -->DISOD data o omezeních infrastruktury KADR -->DISOD identifikace žádosti (RIN) , DISOD -->KADR žádost o ad-hoc trasu ISOŘ --> DISOD kmenová data, číselníky (číselník řad HV,..., číselník komerčních druhů vlaků) směnový plán (vlaky GVD, vč. ad-hoc) jízda vlaků vč. narušení jízda vlaků v nájezdu z ciziny očekávaná poloha vlaků akceptace/zamítnutí čekání/zastavení vlaku informace o výlukách, VSDZ, PJ krátká textová zpráva (KTZ) odstavení vlaku, rozbor vlaku za ČDC DISOD -->ISOŘ žádost o zajištění čekání vlaku /zastavení krátká textová zpráva (KTZ) směnový plán za vlaky ČD odstavení vlaku Informační tabule --> DISOD stanice vlak staniční kolej nástupiště zpoždění... DISOD -->APORT informace o připravenosti vlaku informace o rozboru vlaku KANGO --> DISOD Seznam vlaků a JŘ KANGO DOMIN KADR ISOŘ APORT INFORMAČNÍ TABULE Externí IS DISOD --> HAFAS zprávy A1 ((101, 10) HAFAS CED IDS JMK --> DISOD požadavek na čekání vlaku DISOD -->IDS poloha vlaku KTZ (jen pro IDS JMK) souhlas / nesouhlas s požadavkem na čekání vlaku (jen pro IDS JMK) IDS IS DISOD Ostatní IS ČD Centrální číselníkový server Komunikační brána ŽBPS APS EDO APD/HPV LogServ er Centrální číselníkový server--> DISOD zstro - informace o vybavenosti a službách ve stanicích KB ŽBPS -->DISOD číslo HV č ísl o vl aku datum, čas rychlost šířka, výška, poloha (X, Y souřadnice) status jízdy vozidla rádiový systém, ve kterém je HV APS -->DISOD číselník zaměstanců LČ číselník vozidel (technické údaje k HV, PJ domovského DKV) čísl o přiřazeného HV na výkon (číslo vlaku) oběh HV druh výkohu HV přířazená LČ na turnus spojení na LČ turnus LČ druh výkonu LČ ostatní informace k LČ (Pj, poznání tratí) DISOD-->APS poloha HV na vlaku, (dopravní bod změny, čas změny) informace o HV cizích dopravců (pořízení cizího HV na vlak) změna stavu HV, technický problém, použitelnost spojení / rozpojení HV číslo HV odebraného z vlaku - oběhu čísl o HV přiřazeného na vlak - do oběhu druh výkonu HV poloha LČ (dopravní bod, čas změny,..) druh výkonu LČ změna v nasazení LČ na výkon přiřazená LČ na výkon odebraná LČ z výkonu obnova poznání traní strojvedoucím EDO -->DISOD číselník zaměstnanců VČ přířazená VČ na turnus turnus VČ spojení na VČ druh výkonu VČ (vlakvedoucí, průvodčí) a typ (Rg, ve službě) ostatní informace k VČ (RCVD) sumární dotaz na jízdu vlaků (dávkově) DISOD-->EDO informace o jízdě vlaků APD/HPV-->DISOD rozbor vlaku připravenost vlaku k odjezdu odpověď na složení požadovaného vlaku, kontakt na doprovod vlaku DISOD--> APD/HP dotaz na složení požadovaného vl aku informace o ručním pořízení zprávy Rozbor vlaku informace o ručním pořízení zprávy Připravenost vlaku k odjezdu směnový plán Log Server-->DISOD ověření uživatele, vrácení role DISOD-->Log Server žádost o ověření uživatel Obrázek 10: Komponentní model IS DISOD -. fáze projektu; zdroj: [4] 3.4. Aplikační architektura systému Jednou z rozhodujících skutečností ovlivňujících správnou funkčnost tohoto systému je také správná architektura systému. Zvolen byl model klient - server ve tříúrovňové architektuře klient. Celková architektura je pak tvořena těmito prvky: o Klient-desktop, který plní funkci prezentační, tj. vystavuje uživatelské rozhraní a zajišťuje i část aplikační logiky. Pro dispečerská pracoviště byl použit tzv. tlustý desktop klient plně využívající možnosti pracovní stanice. o Webový klient, který jako tenký web klient slouží klientským pracovištím, která nejsou přímou součástí dispečerského aparátu ČD, ale přesto se 15

40 o o o o o podílí na řízení objektů na vlacích, technickém zajištění jízdy vlaků nebo se podílí na zpracování a hodnocení plnění kvality JŘ. Komunikační server, který zprostředkovává veškerou komunikaci mezi systémem a klientem, mezi systémy navzájem i mezi klienty navzájem. Jeho význam spočívá ve schopnosti kopírovat notifikační zprávu pro více klientů tzn., že jedna dávka dat z aplikačního serveru se rozkopíruje pro všechny klienty a tím je zvýšena datová propustnost mezi aplikačním a komunikačním serverem. Dále je komunikační server určen k přeposílání poštovních zpráv mezi klienty bez zatížení aplikačního serveru, Provozní server, který zajišťuje činnosti související s vlastní logikou aplikace. Provádí zpracování příchozích informací, jejich zápis do databáze a generuje relevantní informace na okolní systémy i notifikace na vlastní klienty. Načítá data z databáze a poskytuje klientům jejich aktuální stav. Přijímá a odpovídá na uživatelské dotazy a dotazy z okolních systémů, GPS server, který zajišťuje činnosti související s přijímáním informací o poloze vlaku z GPS souřadnic. Server dále provádí analýzu přijatých zpráv a porovnání s GPS souřadnicemi dopravních bodů z databáze DISOD. Archivní server zajišťuje činnost související s přípravou a poskytováním historických dat pro klientská pracoviště. Ostatní prvky (Web server, Databázový server, Mapový server). Obrázek 11: aplikační architektura IS DISOD; zdroj: [4] 16

41 3.5. Hlavní výhody implementovaného řešení Mezi hlavní výhody vyvinutého systému lze považovat: - Zajištění potřebné podpory vykonávaných procesů operativního řízení, - Poskytování on-line informací o provozní situaci v požadovaných vizualizacích a zobrazeních, - modularita, variabilita a otevřenost vůči dalšímu rozvoji systému, - připravenost systému na plnění povinností, které musí železniční dopravce splnit a zajistit ve vztahu ke standardizaci komunikace dle principů a pravidel definovaných v TSI TAP [1] a TSI TAF [] upravujících komunikaci mezi dopravcem a manažerem infrastruktury [3]. Nezbytnou výhodou tohoto řešení je také fakt, že systém byl po celou dobu vyvíjen v úzké spolupráci se zástupci hlavních koncových uživatelů, tedy se zástupci dispečerů ČD, a. s, a díky této skutečnosti lépe zohledňuje specifické požadavky dispečerského aparátu ČD v roli osobního dopravce, a je tak svou kvalitou plně srovnatelný v porovnání s jinými obdobnými řešeními v jiných evropských zemích. 4. Další trendy a směry v oblasti činností operativního řízení Další trendy a směřování v oblasti operativního řízení osobního dopravce ukazují, že nadále bude nutné řešit dopady definovaných zásad, pravidel a principů vyplývajících z implementace TSI TAP [1] při výměně informací mezi dopravci a manažerem infrastruktury. Také bude pokračovat důležitost dostupnosti a kvality informací a dat jako součásti provozní datové základny každého železničního osobního dopravce. Tato data budou využívána: - jako zdroj dat pro rozhodování a udělování dispozic ve vztahu k jízdě vlaků a využití jednotlivých objektů na vlacích (HV, vozy, soupravy, lokomotivní a vlakový doprovod), - při hodnocení plnění kvality plánu dopravy pro interní hodnocení, - jako podklad pro plnění reportů při prokazování plnění kvality vůči objednatelům dopravních výkonů (MD ČR, jednotlivé kraje), - při prokazování primárních důvodů zpoždění vlaků ve vztahu ke zdůvodňování zpoždění vlaků (při implementaci systému bonusů/malusů), - při automatizovaném poskytování informací cestujícím a to jak přes standardní komunikační cesty (web, call centrum, systém pro poskytování informací o mimořádnostech), tak přímo do vlaků (integrace vybraných dat přímo do informačních systémů ve vlacích). Vývoj lze očekávat také v oblasti dalšího nastavení a určité kultivace pravidel mezi subjekty provozujícími železniční osobní dopravu na dopravní infrastruktuře a to jak vzájemně mezi sebou, tak i ve vztahu k řízení sledů vlaků ze strany manažera 17

42 infrastruktury dopadající také do oblasti operativního řízení jako součásti provozního řízení. Dalším sledovaným trendem je rozvoj metodik v oblasti tvorby zpřesňování kvality predikce další dopravní situace ve vztahu k jízdě vlaků, kdy zlepšení této oblasti může celkově pomoci při rozhodování a řešení vzniklých provozních odchylek. 18

43 Literatura: [1] NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) č. 454/011 ze dne 5. května 011 o technické specifikaci pro interoperabilitu týkající se subsystému využití telematiky v osobní dopravě transevropského železničního systému ve smyslu Nařízení Komise (EU) č.173/013 ze dne 6. prosince 013. [] NAŘÍZENÍ KOMISE (EU) č. 1305/014 ze dne 11. prosince 014 o technické specifikaci pro interoperabilitu týkající se subsystému využití telematiky v nákladní dopravě transevropského železničního systému [3] NEUSTADT, M: Stav implementace TSI TAP, vts čd č. 37/014. [4] DANĚK, R., ČIŽINSKÝ, R: Analýza DISOD 1-3. etapa, 5/015. Seznam zkratek: ČD (ČD, a.s.) České dráhy, akciová společnost ČR Česká republika DA Dispečerský aparát ČD DB Deutsche Bahn AG DISOD Dispečerský informační systém ČD DKV Depo kolejových vozidel GPS Global Positioning System GSM Groupe Spécial Mobile (globální systém pro komunikaci) GTN Graficko-technologická nadstavba GVD Grafikon vlakové dopravy HV Hnací vozidlo (vozidla) HW Hardware IDS Integrovaný dopravní systém ISOŘ Informační systém pro operativní řízení IZ Informační zařízení pro cestující IZS Integrovaný záchranný systém JŘ Jízdní řád KORDIS KORDIS JMK, a.s. (organizátor veřejné dopravy Jihomoravského kraje) KORID LK KORID LK, spol. s r.o. (organizátor veřejné dopravy Libereckého kraje MI Manažer infrastruktury MD ČR Ministerstvo dopravy ČR ÖBB Österreichische Bundesbahnen AG ROPID Regionální organizátor pražské integrované dopravy, p. o. SŽDC Správa železniční dopravní cesty, s.o. SW Software UML Unified Modeling Language TSI Technické specifikace interoperability ŽDC Železniční dopravní cesta 19

44 Seznam obrázků: Obrázek 1 rámcové schéma činností dispečinku železničního osobního dopravce Obrázek vnitřní blokové schéma činnosti prognózování; [4]... 4 Obrázek 3 mapa obvodů odpovědnosti DA ČD; zdroj: ČD... 7 Obrázek 4 ukázka tzv. grafikonového zobrazení IS DISOD...10 Obrázek 5 ukázka tabulkového zobrazení IS DISOD...11 Obrázek 6 ukázka mapového zobrazení IS DISOD...11 Obrázek 7 schéma procesů operativního řízení; zdroj: [3]...1 Obrázek 8 ukázka přehled funkčních požadavků IS; zdroj: [3]...13 Obrázek 9 ukázka UseCase; zdroj: [3]...14 Obrázek 10 Komponentní model IS DISOD -. fáze projektu; zdroj: [3]...15 Obrázek 11 aplikační architektura IS DISOD; zdroj: [3]...16 Praha, listopad 018 Lektorovali: Ing. Luďka Hnulíková České dráhy, a.s. Michal Sklenář České dráhy, a.s. 0

45 Michal Hanák 1, Petr Kroča, Jiří Čáp 3 Podpora přeprav mimořádných zásilek Klíčová slova: železniční nákladní doprava, mimořádné zásilky (MZ), přeprava mimořádných zásilek, optimalizace přepravy, plánování železniční dopravy, bezpečnost přepravy, informační systém (IS), přepravní typový list (PTL) Úvod Za mimořádné zásilky (MZ) se na železnici považují ty zásilky, které působí zvláštní potíže díky svým mimořádným rozměrům, hmotnosti nebo svým specifickým vlastnostem. Proto mohou být přijaty k přepravě jen za zvláštních technických anebo provozních podmínek, jenž musí být předem projednány mezi všemi účastníky, tj. na přepravě participujícími dopravci a manažery infrastruktury. Jedná se o zásilky: s překročením ložné míry, mimořádné délky, mimořádné hmotnosti, naložené na vozech o více než osmi nápravách, dopravované na speciálních vozech zvláštní konstrukce, vozidel na vlastních kolech, kombinované dopravy a další. 1 Michal Hanák, Ing, 1966, vzdělání vysokoškolské (Vysoká škola dopravy a spojů, Provoz a ekonomika železniční dopravy, Žilina), analytik, OLTIS Group a. s. Petr Kroča, Ing., 1967, vzdělání vysokoškolské (Vysoká škola dopravy a spojů, Provoz a ekonomika železniční dopravy, Žilina), Evropské dotační projekty, OLTIS Group a. s. 3 Jiří Čáp, Ing, Ph.D, FEng., vzdělání vysokoškolské (Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Technologie a management v dopravě a telekomunikacích), Projektový koordinátor, OLTIS Group a. s. 1

46 Obrázek 1: Zvláštní vlak s MZ Mimořádné zásilky jsou z toho důvodu vysoce specializovaným segmentem v rámci železničních přeprav. Mimořádné zásilky tvoří značný a soustavně se zvyšující podíl na celkovém objemu přeprav. Důležitá je především bezpečnost dopravy. Zásadní je přesný popis naložené zásilky rozměry, rozložení hmotnosti a dalších vlastností nákladu a vozu. Důležitý (provozně i ekonomicky) je správný návrh trasy dopravcem a následné posouzení průchodnosti a přechodnosti cesty z pohledu infrastruktury. Motivací k vývoji nástrojů na podporu přepravy MZ byl zejména požadavek na zkrácení doby nutné pro projednání požadavků přepravce, zvýšení efektivity práce související s přepravou MZ, evidencí a prověřováním překážek, spolehlivé trasování pro přepravu MZ a následné zvýšení bezpečnosti celého procesu, centralizace potřebných údajů, rychlý přístup k dokumentaci a poskytnutí včasných a kompletních informací souvisejících s přepravou MZ ve vnitrostátní i mezinárodní přepravě. Výsledkem projektu je informační systém MIMOZA, který podporuje projednávání a řízení přeprav MZ. MIMOZA je provozovaná v různých verzích už od roku 1996 ve společnostech ČD (následně ČD Cargo a SŽDC) a ŽSR. Její moduly, součásti a funkce jsou průběžně aktualizovány a modernizovány v souladu s platnou legislativou a aktuálními požadavky jejích uživatelů. O tento systém se živě zajímají i další železniční společnosti, např.: PKP PLK, ÖBB, SBB, SNCF a MÁV. Jednotlivé moduly MIMOZA existují v různých jazykových mutacích. Vývoj, údržbu i podporu provozu MIMOZA od počátku zajišťují firmy skupiny OLTIS Group.

47 Teoretické vymezení systému Hlavním cílem zadavatelů a řešitelů bylo vyvinout softwarový nástroj, který přispěje k podpoře projednávání, řízení a sledování mimořádných zásilek a nabídne přehledné zobrazení vlastností tratí a překážek. Od řešení bylo očekáváno: zjednodušení projednávání přepravy MZ, zkrácení doby projednávání přepravy MZ, zavedení jednotného a přístupného zdroje vnitrostátních a mezinárodních informací [8], usnadnění práce uživatelům v profesích přepravy MZ, modulární rozšiřitelnost aplikace, možnost využití elektronických informací v jiných systémech i na internetu. 1 Technický popis systému pro přepravu MZ Architektura aplikace je třívrstvá: datová vrstva (databázový server), aplikační vrstva (aplikační server), prezentační vrstva (klient desktopový nebo webový). Desktopoví (těžcí) klienti slouží pro podporu vlastní práce specialistů v odděleních MZ. Pro ostatní pracovníky zúčastněné na přepravách MZ jsou určení buď weboví klienti, nebo webové služby (WS), které zajišťují komunikaci jiných systému s IS MIMOZA. Obrázek : Základní struktura aplikace MIMOZA sestává z několika základních modulů: Evidence Mapa Překážky Výstupy Číselníky Moduly lze spouštět jako samostatné aplikace. Základním spojovacím článkem je Evidence. Jednotlivé moduly systému umožňují strukturovaný přístup k informacím 3

48 na základě přístupových práv. Pro aktualizaci a instalaci nových verzí se využívá buď technologie ClickOnce (Microsoft), nebo vlastní technologie Update (OLTIS). Modul Evidence MZ a PTL Činnosti spojené s evidencí a vlastní přepravou MZ jsou administrativně velmi náročné. MIMOZA-Evidence představuje základní kámen celého systému. Jeho funkce umožňují zpracování všech potřebných údajů pro zabezpečení přepravy MZ a PTL. Tyto údaje jsou následně využity i v dalších modulech. Při vlastní evidenci mimořádné zásilky se využívají údaje z Žádosti o souhlas s přepravou MZ. Tato může být doručena osobně, elektronickou poštou nebo prostřednictvím webového rozhraní. Obrázek 3: Evidence seznam MZ Modul Evidence v rámci své funkcionality umožňuje: evidenci všech subjektů (odesilatel, příjemce, plátce, dopravce) zúčastněných na přepravě MZ, evidenci vozu a základních parametrů zboží a zásilky (NHM, délky, rozvory, hmotnosti, tlaky apod.), zápis kritických bodů rozměrové parametry zásilky, kontroly a výpočty, grafické zobrazení zásilky a přirážek nárys, bokorys, půdorys, ložné míry a další, definici přepravní cesty stanice odeslání a určení, stanovení variant přepravní cesty (modul Mapa), stanovení podmínek pro přepravu MZ (Technické, Přepravní, Dopravní, Traťové podmínky), zápis obchodního zástupce dopravce o stanovení dovozného, nastavení ekonomických parametrů pro ocenění náročnosti projednání i přeprav, zápis údajů zahraničních železničních správ zúčastněných na přepravě (přepravní cesta, souhlasové znaky, dopravce, dopravní podmínky, dovozné, dodací lhůta a další informace), evidenci požadovaných údajů i v cizí jazykové mutaci (německy). 4

49 Samozřejmostí je archivace jednotlivých předchozích verzí záznamů o MZ, takže je možné zpětně vyhledat i stav záznamu libovolně do minulosti. Obrázek 4: Evidence popis vlastností zásilky (kritické body) 3 Modul Mapa MIMOZA-Mapa je samostatná aplikace, která slouží k definici cesty pro MZ, testování jejích základních vlastností. Modul Mapa umožňuje především: grafický přehled dat o jednotlivých tratích železniční infrastruktury, rychlé hledání průchodné cesty v grafu sítě v několika režimech, o vlakotvorná cesta (ČD Cargo), kombinace vlakotvorných cest o minimální cesta, nejkratší průchodná cesta evidenci typových obrysů (P/C) u tratí, evidenci traťových tříd a hmotností na nápravu, definici cesty pro navazující úlohy (překážky prostorové průchodnosti), zobrazení omezení infrastruktury (výluky, omezení, pomalé jízdy apod.). 5

50 Obrázek 6: Mapa graf s návrhem cesty a omezeními infrastruktury Základní struktura je schematická a sestává z uzlů (dopravních bodů) a hran (dopravních úseků) grafu. Na dopravní body a dopravní úseky jsou navázané jejich vlastnosti, které jsou potřebné pro prověření trasy přepravy mimořádné zásilky a další činnosti. Obrázek 5: Mapa tabulkový přehled omezení infrastruktury 6

51 4 Modul Překážky MIMOZA-Překážky je modul, jehož základním úkolem je prověřit průchodnost MZ po stanovené trase vůči objektům umístěným kolem trati, případně vůči vozidlům na sousedních kolejích. MIMOZA-Překážky využívá data o překážkách prostorové průchodnosti tratí EP PPT spravované útvarem TÚDC SŽDC. Na straně MIMOZA je udržována kopie této databáze a jsou archivovány všechny změny objektů. Aktuální stav infrastruktury je z důvodu rychlosti zpracování při každé změně převeden do úsporného binárního tvaru. Nad těmito binárními daty probíhá vlastní prověřování průchodnosti MZ. Systém Překážky umožňuje především: přehledy překážek dle TU a DU, základní testovací a kontrolní funkce nad daty o překážkách, načtení cesty z Mapy, načtení cesty a parametrů zásilky z Evidence, výběr příslušného obrysu, výběr překážek na stanovené cestě, prověření průchodnosti mimořádné zásilky kolem překážek, zobrazení situace u každé překážky, foto překážky, simulaci bočního a výškového odsunu MZ na speciálním voze automaticky nebo ručně, s kontrolou průchodnosti i překážek na odlehlé straně koleje, prověření zmenšených osových vzdáleností sousedních kolejí, základní funkce měření vzdáleností objektů (zásilka, překážka, obrys), vyhotovení podmínek průchodnosti opatření (snížení rychlosti, zákaz jízdy), sestavení protokolu výsledků a dopravních podmínek, přehlednou prezentaci výsledků (kompletní, kritické, neprůchodné). Obrázek 7: Překážky zobrazení 7 zásilky, přirážek i překážky

52 Postup prověrky celé cesty: načtení definice cesty (z Mapy, z Evidence MZ), načtení parametrů zásilky z Evidence MZ, doplnění všech potřebných parametrů, nalezení souběžných úseků, zjištění technických parametrů cesty, o traťová třída, hmotnost na metr vozu o trolejové vedení o souběžné koleje porovnání parametrů cesty a zásilky/vlaku, vyhledání a vytvoření seznamu překážek, prověření průchodnosti kolem překážek, opatření v úsecích se sníženou vzdáleností os sousedních kolejí, vytvoření a prezentace podmínek přepravy (snížení rychlosti, odsun/zdvih, zákaz setkání, vypnutí proudu,...), umožnění zásahů do podmínek přepravy, zákaz a příkaz jízdy po koleji, změna omezující rychlosti a další podmínky, doplňující texty, uzavření podmínek a odeslání do Evidence MZ. Obrázek 8: Překážky zobrazení zásilky, přirážek i překážky včetně její fotografie 8

53 Postup prověrky jedné překážky: načtení kritických bodů zásilky a překážky, zjištění vlastností koleje (oblouk, převýšení, ), zjištění maximální rychlosti v místě překážky (omezené buď infrastrukturou, nebo vlakem/zásilkou), připočítání všech potřebných přirážek k obrysu zásilky a průjezdného průřezu překážky, porovnání obou obrysů a zjištění případných průniků, o pokud průnik není, zásilka je průchodná plnou rychlostí, o pokud průnik je, sníží se rychlost a obrysy a průjezdné průřezy se porovnávají znovu, o pokud průnik je i při minimální rychlosti, překážka je pro zásilku neprůchodná a lze uvažovat o: snížení přirážek (např. bezpečnostní), odsunu/zdvihu/poklesu zásilky, pokud to vůz umožňuje, odstranění překážky, pokud to umožňuje, o stanovení výsledku a podmínek u překážky. Obrázek 9: Překážky zobrazení zásilky a překážky, měření a výsledná průchodnost 9

54 Použité přirážky při výpočtu průchodnosti: přirážka v oblouku (směrové vybočení zásilky v oblouku dovnitř i vně) přirážka provozní nepravidelnosti o provozní nepravidelnosti směrové o pérování = provozní nepravidelnosti výškové přirážka na chybu měření překážek bezpečnostní přirážka odsun celé plošiny speciálního vozidla a současná kontrola překážek na odlehlé (opačné) straně setkání zásilky s vozidly na sousední koleji (standardními i MZ) 5 Modul Výstupy Modul Výstupy umožňuje zpracování výstupních dokumentů pro zabezpečení přepravy mimořádných zásilek. Modul Výstupy umožňuje: tvorbu výstupních zpráv (žádostí, souhlasů, povolení apod.), spravování souvisejících dokumentů (vkládání, výmaz), distribuci zpráv (telegramů) a dokumentů určeným adresátům, archivování jednotlivých verzí zpráv (telegramů), zpřístupnění vybraných zpráv (telegramů) pro provozní pracovníky. Obrázek 10: příklad web prohlížeče dokumentů 10

55 Dokumenty jsou viditelné jak v klientu MIMOZA, tak na příslušných internetových stránkách a také v dalších informačních systémech, které zobrazují data o MZ svým uživatelům. 6 Závěr Provoz systému MIMOZA přináší jeho uživatelům především zkrácení doby nutné pro vybavení požadavků přepravce, zvýšení efektivity práce související s přepravou MZ a evidencí překážek, spolehlivé trasování pro přepravu MZ a následné zvýšení bezpečnosti uvedeného procesu a centralizaci komplexní dokumentace vzniklé při zabezpečování přepravy MZ, spolu s rychlým přístupem k dokumentaci a poskytování včasných a komplexních informací souvisejících s přepravou MZ v mezinárodní přepravě. Výsledný informační systém je jedinečným řešením na železnici a přispívá k posílení železniční a intermodální dopravy jako ekologického a podporovaného druhu dopravy a k upevnění postavení železnice v oblasti nákladních přeprav. Lze předpokládat přechod nadrozměrných zásilek nebo zásilek o větší hmotnosti ze silniční dopravy zpět na železnici, a tím i zvýšení počtu přepravovaných MZ. MIMOZA přináší možnost výrazného zkrácení doby potřebné pro projednání těchto přeprav a zkrácení doby pobytu zásilky v pohraničních přechodových stanicích mezi různými rozchody koleje. Modernizace systému přispívá ke snížení nákladů, přináší s tím spojené úspory a vede k optimalizaci projednávání a řízení přepravy těchto zásilek, a také k optimalizaci prostorové průchodnosti a přechodnosti tratí, přepravy v určených vlacích, přepravy v reálné dodací lhůtě apod. Výsledné řešení přispívá rovněž k optimalizaci ekonomicko-provozních nákladů, především: ke zkrácení doby nutné pro vybavení požadavků dopravce a přepravce, ke zvýšení efektivity práce související s přepravou MZ, ke zvýšení bezpečnosti během přepravy MZ díky spolehlivému trasování, k poskytnutí včasných a kompletních informací souvisejících s přepravou MZ v mezinárodní přepravě, k centralizaci komplexní dokumentace vzniklé při zabezpečování přepravy MZ a rychlý přístup k dokumentaci, k úsporám souvisejícím se zvýšením bezpečnosti a nižšímu ohrožení při provozu. 7 Plány do budoucna Do budoucna řešitelé vidí řadu možností pro rozšíření a vylepšení systému MIMOZA. Jsou to například tyto oblasti a funkčnosti: mezinárodní systém pro typové zásilky (IRP) a jeho rozšířené funkce: o slučování více kódů MZ na vlaku, o slučování podmínek na trati, 11

56 o interaktivní evropská mapa, o komunikace se servery UIC, přímá datová výměna s dalšími železničními podniky a v oblasti překážek také: o zapojení dat o snížených výškách trolejového vedení, o oblouky mimo evidované překážky, nebo ještě lépe průběh osy koleje, o funkce vybočení z evidenčního prostoru, o rozšíření využití 3D zobrazení při prověrce, o využití mračen bodů pořizovaných laserovými měřicími přístroji, o atd. Resumé V rámci projektu byl vyvinut informační systém pro podporu přepravy mimořádných zásilek na železnici přispívající ke zlepšení projednávání, řízení a sledování mimořádných přeprav, s přímým dopadem na bezpečnost, spolehlivost a plynulost dopravy. Urychluje projednávání přeprav a poskytuje automatizované mechanismy prověřování trasy zásilky a její průchodnosti. Článek zároveň uvádí výsledky mezinárodního projektu výzkumu a vývoje EUREKA č. LF s názvem TREX, který byl řešen v letech společností OLTIS Group a. s. 1

57 Literatura: [1] FLODR, F. Dopravní provoz železnic: technologie železničních stanic. Bratislava: Alfa, ISBN [] GAŠPARÍK, Jozef. Vlakotvorba a miestne dopravné procesy. Pardubice: Univerzita Pardubice, 011. ISBN [3] OLTIS GROUP, 018. Dokumentace IS MIMOZA. [internal document]. [4] ČD IS, 018. Dokumentace IS PRIS. [internal document]. [5] GAŠPARÍK, Jozef a KOLÁŘ, Jiří. Železniční doprava: technologie, řízení, grafikony a dalších 100 zajímavostí. Praha: Grada Publishing, 017 p. 19. ISBN [6] UIC, 016. Směrnice UIC 50 [7] SŽDC, 015. SŽDC D 31 Mimořádné zásilky [8] SOUSEK, R; DVORAK, Z. Risk identification in critical transport infrastructure in case of central Europe with focus on transport of dangerous shipments. In: 13th World Multi-Conference on Systematics, Cybernetics and Informatics (WMSCI 009), Jointly with the 15th International Conference on Information Systems Analysis and Synthesis (ISAS 009). Orlando, Florida, USA, 009 p ISBN: ; Použité zkratky: MZ IS PTL UIC IRP WS mimořádné zásilky informační systém přepravní typový list Mezinárodní železniční unie Mezinárodní systém pro typové zásilky Webové služby Praha, listopad 018 Lektorovali: Jiřina Hulíková ČD Cargo, a. s. Ing. Miloš Dudek Správa železniční dopravní cesty, s.o. 13

58 Martin Švehlík 1, Marek Pinkava, Petr Provazník 3 Postup přípravy VRT v ČR Klíčová slova: rychlá železniční spojení (RS), vysokorychlostní tratě (VRT), mezinárodní spolupráce, studie proveditelnosti, celospolečenské přínosy, meziresortní úloha Úvod Přelomovým rokem v přípravě vysokorychlostních tratí (VRT) v ČR byl rok 017. V březnu přijala Poslanecká sněmovna usnesení k problematice VRT. Poslanci ve svém usnesení vyzdvihli zásadní význam VRT pro další ekonomický rozvoj České republiky a nutnost jejich zapojení do rozvíjející se evropské sítě. Požádali vládu o účinnou spolupráci v oblasti této pro stát klíčové dopravní infrastruktury, zejména mezi jednotlivými resorty. Sněmovna také požádala, aby byl pro novou vysokorychlostní síť v České republice v maximální možné míře sledován parametr návrhové rychlosti 300 až 350 km/h, pokud to bude z hlediska geografických poměrů, a zejména z hlediska investičních a provozních nákladů opodstatněné a aby byla sledována priorita páteřního vysokorychlostního železničního spojení Drážďany Praha a Praha Brno Přerov Ostrava/Břeclav. V případě své odůvodněnosti následně pokračovat výstavbou druhé hlavní kapacitní osy Vratislav Praha Plzeň Mnichov [1]. V květnu pak vláda schválila koncepci výstavby vysokorychlostní železnice v České republice obsažené v dokumentu Program rozvoje Rychlých železničních spojení v ČR. Materiál stanoví další postup při přípravě jednotlivých ramen vysokorychlostních tratí, odhaduje jejich finanční náklady a popisuje efekty plynoucí z různých řešení vysokorychlostní železnice []. Rychlá spojení (RS) představují provozně-infrastrukturní systém rychlé železnice na území ČR, zahrnující novostavby VRT, tratě vysokorychlostní modernizované i modernizované konvenční tratě vyšších parametrů včetně vozidlového parku a provozního konceptu. 1 Ing. Martin Švehlík, 1978, absolvent fakulty dopravní ČVUT, vedoucí oddělení koncepce VRT a technologického rozvoje, Svehlik@szdc.cz, tel Ing. Marek Pinkava, 1981, absolvent fakulty dopravní ČVUT, PinkavaM@szdc.cz, tel V současnosti všichni působí na odboru strategie, GŘ SŽDC, s. o. 3 Ing. Petr Provazník, 1985, absolvent fakulty stavební ČVUT, ProvaznikP@szdc.cz, tel

59 Obrázek 1: Koncept Rychlých železničních spojení (zdroj: archiv SŽDC) Přínos Rychlých spojení pro regiony VRT budou tvořit efektivní a udržitelnou páteř veřejné dopravy. Nové tratě částečně uvolní kapacitu stávající železniční sítě pro regionální a nákladní dopravu. Rychlá železnice umožní spojit většinu krajských měst s hlavním městem Prahou do jedné hodiny, ostatní do dvou hodin. Pro zlepšení dopravní obslužnosti krajů jsou navrženy regionální terminály na VRT a také jejich propojení se stávající železniční sítí. Jejich přesná role a způsob obsluhy budou dořešeny v rámci jednotlivých studií proveditelnosti. VRT umožní přímo obsluhu krajských měst Brno, Ostrava, Hradec Králové, Ústí nad Labem a Jihlava dálkovými i inter-regionálními vlaky. Obrázek : Současný a výhledový cestovní čas na železnici (zdroj: archiv SŽDC)

60 V této souvislosti je vhodné opět zmínit Program rozvoje Rychlých spojení v ČR. Rychlé spojení je český výraz pro moderní a rychlou železniční dopravu. Schválený program definuje cíl, který má železnice v budoucnu na celostátní úrovni plnit. V rámci modernizace české železniční infrastruktury mají být budovány nové úseky vysokorychlostních tratí, které mají v koordinaci s konvenční železniční sítí nabídnout komplexní prostor pro provozování rychlých mezinárodních expresních vlaků i meziregionálních expresů. Tyto rychlé železniční spoje mají sloužit širokým vrstvám obyvatel ke každodennímu dojíždění do škol, zaměstnání i za zábavou a mají zajistit plošnou obsluhu území. Primárním smyslem připravovaných vysokorychlostních tratí v ČR tak není výstavba segregované sítě, ani provozování provozně oddělených prémiových vlakových spojů. Toto základní nastavení cílů nové železniční infrastruktury je velmi důležité, neboť se promítá do podoby navrhovaných terminálů, návrhu propojení vysokorychlostní tratě s konvenční sítí i do podoby tratě samotné. Příprava VRT na SŽDC K prvnímu květnu 017 vzniklo na odboru strategie Správy železniční dopravní cesty (SŽDC) specializované oddělení Koncepce VRT a technologického rozvoje. Úkolem oddělení je koordinace dalšího postupu v realizaci Programu rozvoje Rychlých železničních spojení v ČR. Oddělení také řeší otázky zpracování studií proveditelnosti na jednotlivé VRT zapojené do systému Rychlých spojení. V květnu byla dokončena a odevzdána Technicko-provozní studie Technická řešení VRT [3]. Následně proběhla diskuze nad závěry studie se širokým okruhem připomínkujících v rámci SŽDC i mimo ni. Do připomínkování se zapojilo například Ministerstvo dopravy ČR, akademická obec prostřednictvím stavebních fakult ČVUT a VUT a fakulty dopravní ČVUT nebo také průmyslově-akademické Sdružení pro interoperabilitu železniční infrastruktury. Závěry tohoto projednání jsou důležitým vstupem pro další technickou přípravu VRT v ČR. Podstatným krokem v procesu přípravy VRT jsou studie proveditelnosti (SP). Od března 017 se pracuje na studii proveditelnosti nového železničního spojení Praha Drážďany a od dubna 018 se pracuje na studii proveditelnosti VRT Praha Brno Břeclav. SP budou sloužit Ministerstvu dopravy České republiky a SŽDC jako podklad pro strategické rozhodnutí o realizaci projektu a jeho hlavních parametrech. Předmětem SP VRT Praha Drážďany v oblasti ekonomického posouzení je celá trať Praha Drážďany, tj. včetně německého úseku. V SP je také řešena nová trať Kralupy nad Vltavou Most s terminálem Louny. SP musí odpovědět na otázky, zda existují dopravně, technicky, ekonomicky a ekologicky přijatelná řešení plnící stanovené cíle konceptu RS, zda je vhodné realizovat projekty VRT v jedné ucelené implementaci, nebo je vhodné výstavbu vybraných úseků etapizovat, jaká z variant se jeví nejvýhodnější a proč (nemusí jít pouze o výhodnost z pohledu ekonomické efektivnosti), jaké jsou její rozhodující technické a provozní parametry (zejména otázka návrhové rychlosti a s ní související stavebně-technické požadavky) a jakých hodnot musí dosahovat. Studie proveditelnosti pracuje s variantami technického řešení, ale již se na ně dívá z pohledu ekonomické efektivity, kdy zkoumá náklady a přínosy jednotlivých variant (technických nebo provozních). Podle výsledků studie proveditelnosti o výsledné variantě vedení trati rozhodne Centrální komise ministerstva dopravy. Na základě tohoto rozhodnutí bude třeba upřesnit územně plánovací dokumentaci, a to nejprve aktualizovat Zásady územního rozvoje kraje a následně aktualizovat územní plány dotčených obcí. 3

61 Evropská spolupráce Základní rozsah vysokorychlostní sítě definuje nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 1315/013 o hlavních směrech Unie pro rozvoj transevropské dopravní sítě. Nově postavené vysokorychlostní tratě mají být budovány pro rychlost 50 km/h nebo vyšší. V rámci dané globální sítě by měla být vytyčena hlavní síť, přičemž prioritou by mělo být přijetí vhodných opatření pro její rozvoj do roku 030. Hlavní síť by měla tvořit páteř při rozvoji udržitelné multimodální dopravní sítě a podněcovat rozvoj celé globální sítě. Pokud jde o globální síť, členské státy by měly vyvinout veškeré úsilí, aby ji do roku 050 dokončily a aby odpovídala příslušným ustanovením hlavních směrů. Podle nařízení je třeba určit projekty společného zájmu, které přispějí k dokončení transevropské dopravní sítě, přispívají k dosažení cílů a odpovídají prioritám stanoveným v hlavních směrech. Zúčastněné strany mohou přispět k dosažení cílů tohoto nařízení podporou přeshraničních projektů a zintenzivněním vzájemné spolupráce [4]. Přesně v duchu výše uvedeného se v posledních měsících i na základě zařazení přeshraničního spojení Ústí nad Labem Drážďany do německého Spolkového plánu rozvoje dopravních cest jako záměru naléhavé potřeby naplno rozběhla práce společného expertního týmu zástupců SŽDC a DB Netz. Intenzivně se řeší otázky územní i technické. Připravují se smlouvy se SFDI a DB Netz AG pro finanční zajištění projektové přípravy přeshraničního tunelu a příprava mezinárodní prezidentské smlouvy o výstavbě a provozu přeshraničního železničního spojení. Současně běží česko-saský projekt zaměřený na podrobný geologický průzkum Krušných hor a Českého středohoří. Zástupci SŽDC se také pravidelně účastní jednání Evropského seskupení pro územní spolupráci (ESÚS) Nové železniční spojení Drážďany Praha. ESÚS hraje důležitou roli v propagaci záměru na evropské i národní úrovni. V červnu letošního roku například pozvalo odborné zájemce do Bruselu na informační prezentaci s cílem představit novou železniční trať Drážďany Praha. 4

62 Obrázek 3: Evropské souvislosti VRT (zdroj: archiv SŽDC) RS1 Praha Brno Břeclav/Ostrava Cílem běžící studie proveditelnosti je navrhnout v rámci konceptu Rychlých spojení proveditelné řešení pro uspokojení budoucí vnitrostátní i přeshraniční přepravní poptávky mezi Prahou Brnem Břeclaví pro segment osobní dopravy dálkové a meziregionální. Úsek nové vysokorychlostní tratě Praha Brno Vranovice bude dimenzován pro osobní provoz. V úseku Vranovice Břeclav se předpokládá využití v současnosti provozované infrastruktury s prověřením možností její modernizace a zvýšení parametrů. Nová trať zkrátí jízdní doby v dálkové a meziregionální dopravě a uvolní v některých úsecích kapacitu konvenční železniční infrastruktury. Návrh trasy VRT v území má návaznost na celou řadu modernizačních opatření, která jsou na železniční infrastruktuře v ČR a sousedních zemích připravována. Jedná se především o střednědobé až dlouhodobé záměry. Na Slovensku není v současné době žádná platná koncepce, která by počítala s realizací vysokorychlostních tratí, ale v souvislosti s realizací páteřní sítě v České republice zde navazuje připravovaná modernizace úseku (Břeclav ) Kúty Bratislava se zvýšením rychlosti na 00 km/h. Jednotlivé navrhované varianty budou vyhodnoceny z pohledu rizik proveditelnosti a ty, které budou identifikovány jako rámcově proveditelné, budou následně vzájemně porovnány z hlediska plnění požadovaných cílů multikriteriální analýzou, jejíž podoba bude navržena Zhotovitelem a odsouhlasena SŽDC. Následně bude ohodnocen potenciál jednotlivých variant, ze kterých bude Objednatelem vybráno celkem 9 projektových referenčních variant (vždy trojice pro provozní rychlost maximálně 50, 300 a 350 km/h a minimálně jedna principiální varianta A a B). Těchto 9 referenčních variant bude ekonomicky posouzeno dle platné metodiky pro 5

63 ekonomické hodnocení. Následně bude rozdílovou analýzou proveden přepočet na všechny varianty I. etapy hodnocení, které úspěšně prošly úvodní multikriteriální analýzou. Pracovní náplní II. etapy řešení je optimalizace návrhu vybraných variant I. etapy, u kterých byla indikována proveditelnost včetně potenciálu ekonomické efektivity a dále návrh a rozbor vlivu etapizace cílového řešení na dosažení očekávaných cílů projektu. Zhotovitel musí v rámci času určeného pro zpracování této studie počítat s iteračními kroky při posuzování variant, tj. návrh technickoprovozního řešení, modelování poptávky, ekonomické hodnocení a s následnou úpravou řešení, a to v případě potřeby i opakovaně. Studie proveditelnosti má být dokončena v září 00. Obrázek 4: VRT Praha Brno Břeclav (zdroj: archiv SŽDC) RS4 Praha Drážďany Cílem projektu je navrhnout v rámci konceptu Rychlých spojení řešení pro uspokojení budoucí vnitrostátní i přeshraniční přepravní poptávky mezi Prahou Ústím nad Labem a Drážďany pro segment osobní i nákladní dopravy. Dostatečnou kapacitu především v příhraničním úseku již není možné zajistit modernizací současné tratě Drážďany Bad Schandau Děčín, která tvoří úzké hrdlo mezi vícekolejnou tratí do Drážďan a dvojicí dvojkolejných tratí z Děčína po obou březích Labe. V úseku Praha Ústí nad Labem je potom v rámci současných tratí problematické další navyšování traťové rychlosti, které by mohlo alternativně vést ke zkrácení jízdních dob. Předmětem studie je prověření proveditelnosti vybudování nové tratě Praha Drážďany, přičemž úsek Drážďany Ústí nad Labem je na základě dosud zpracovaných studií předpokládáno dimenzovat pro smíšený provoz 6

64 s traťovou rychlostí 00 km/h (s možností budoucího zvýšení na 30 km/h) s přeshraničním tunelem pod Krušnými horami a úsek Praha Lovosice/Litoměřice Ústí nad Labem je předpokládáno dimenzovat pro osobní provoz s traťovou rychlostí výhledově až do 350 km/h. Nová trať zkrátí jízdní doby v dálkové a meziregionální dopravě a zvýší kapacitu železniční infrastruktury v okolí pražského uzlu. Obě části tvoří funkční celek významný pro Českou republiku, neboť představuje její jediné napojení na evropskou vysokorychlostní železniční síť v horizontu k roku 030. Varianty prověřované ve studii proveditelnosti v zásadě splňují systémové jízdní doby Praha (30 min) Ústí nad Labem (30 min) Drážďany. V rámci úvodních jednání se zástupci objednatelů dopravy, dotčených krajů a významných místních samospráv byly upřesněny vstupní podmínky návrhu předpokládaný rozsah objednávané veřejné dopravy a priority jednotlivých regionů. Na základě těchto informací spolu s již známými podkladovými materiály zpracovatel přistoupil k návrhu technického a provozního řešení. Na základě schválených investičních záměrů a strategických plánů rozvoje dopravní infrastruktury v zájmovém území byl sestaven scénář rozvoje infrastruktury po dobu tzv. posuzovacího období projektu. Zahrnuty byly záměry, jejichž existence má vliv na budoucí pohyby osob a zboží, které mění časové dostupnosti jednotlivých lokalit, zvyšují kapacitu relací, nebo nabízejí zcela nová, dnes neexistující spojení. Současně byly na straně nákladů předpokládány zásahy k zajištění provozuschopného stavu infrastruktury bez poklesu stávajících provozních parametrů zbývající části infrastruktury. Ze zpracovaného rozvoje infrastruktury byl na základě informací dostupných k jednotlivým záměrům sestaven komplexní provozní koncept zájmové oblasti v podrobnosti linkového vedení a jízdních řádů, který byl projednán a odsouhlasen zástupci objednatelů veřejné regionální i dálkové dopravy. Varianta č. 1 vychází z trasování vysokorychlostních tratí v roce 1995, digitalizovaná cca o 10 let později prostřednictvím Koncepční studie koridory VRT v ČR a zanesená do ZÚR (Zásady územního rozvoje) a územních plánů. Hlavní trasa je doplněna o odbočení směr Neratovice ( Liberec), resp. směr Teplice a Ústí n. L. ve směru od Drážďan a o odbočnou trať ve směru Louny Most, dle územně-technické studie Nová trať Kralupy nad Vltavou Most z roku 015 s doporučením trasy ve variantě č. 6. Koncepčně je tato varianta uchopena se záměrem realizovat výhledové požadavky na rozsah (a podobu) železniční dopravy s využitím tradičně sledovaných (územně chráněných nebo alespoň dříve prověřovaných) územních stop nových tratí, a to pokud možno v jejich původní podobě. Nad její rámec byla doplněna pouze propojení do Neratovic od Prahy a do Teplic a Ústí nad Labem od Drážďan tak, aby byla možná alespoň základní porovnatelnost výhodnosti jednotlivých hlavních větví variant. Varianta č. vychází z trasování vysokorychlostní trati přes železniční uzel Ústí nad Labem z roku 010 a byla dále podrobněji rozpracována územně-technickými studiemi z let 014 a 015. Ve směru Most se vychází z územně-technické studie Nová trať Kralupy nad Vltavou Most z roku 015 ve variantě č. 6, která byla dále modifikována pro zvýšení traťové rychlosti a kapacity, resp. zlepšení využitelnosti pro nákladní a návaznou regionální dopravu. K variantě byly dále navrženy úpravy navazující železniční sítě z důvodu potenciálu k vyšší hodnotě přínosů komplexního řešení železniční dopravy v předmětném území, případně z důvodu nedostatečné kapacity nebo provozní nespolehlivosti původního záměru samotného (zejména v okolí Prahy) vyplývající z konsolidace předpokládaného cílového rozsahu dominantních typů železniční dopravy (osobní dálková, osobní regionální, nákladní). Koncepčně je tato varianta uchopena tak, aby byl v plném rozsahu a s přiměřenou 7

65 rezervou, zohledňující např. potřeby provozní stability, umožněn celý požadovaný rozsah provozu. Současně je navrženo takové řešení, které umožňuje využít možností potenciálních přínosů pro veřejnou dopravu i v relacích nebo směrech, které nejsou primárně hlavním cílem zpracovávané studie, nicméně jejich doplnění dle odůvodněného názoru zpracovatele povede ke zlepšení výsledků ekonomického hodnocení záměru v podobě komplexního celku. Zároveň je řešením zohledňována potřeba dosažení provozní efektivity, tedy navrhované rozšíření návrhu nevychází z přidávání jednoúčelových nebo jinak neefektivních linek. Obrázek 5: Vlak EC ve stanici Dresden-Neustadt (zdroj: archiv SŽDC) Součástí I. etapy studie proveditelnosti bylo projednání technického i provozního návrhu jednotlivých variant jak se složkami zadavatele, tak s ministerstvem dopravy, dotčenými krajskými úřady, sdružením zastupujícím nákladní dopravce a zástupci měst Praha, Ústí nad Labem, Louny a Litoměřice. Současně byl provozní návrh variant opakovaně projednáván s objednateli dopravy. Do studie byly zapracovány podněty Ústeckého kraje z průběžných projednávání, které požadovaly úpravu návrhu tak, aby nová trať více přispěla ke snížení hlukové zátěže v údolí Labe nejen v úseku Ústí nad Labem Děčín, ale také v úseku Litoměřice Ústí nad Labem. Tohoto snížení lze dosáhnout převedením významného podílu tranzitních nákladních vlaků do tzv. Litoměřického tunelu, který by byl navržen pro smíšený provoz. Z průběžných výstupů studie, prověřeného návrhu provozního a technického řešení, lze uvést následující cestovní doby pro cílový stav: např. 5 min v relaci Ústí nad Labem Praha, 4 min Ústí nad Labem Drážďany, 8 min Litoměřice Praha. Díky nové odbočující trati do Mostu (RS4) pak také např. 3 min v relaci Louny Praha, nebo 30 min Most Praha (při využití obchvatu Loun). Tyto ukazatele jsou tedy plně konkurenceschopné vůči ostatním dopravním modům a respektují předpokládané dominantní využití nové trati nejen pro mezinárodní dálkovou osobní 8

66 dopravu, ale zejména pro rychlé páteřní propojení regionů a v tomto případě také pro pravidelnou denní dojížďku. V současné době probíhá dokončení I. etapy studie, které mělo být podkladem pro rozhodnutí o průchodu nové trati přímo Ústím nad Labem, a tedy jeho přímým napojením na novou trať. Na základě těchto výstupů bylo ministerstvem dopravy vydáno koordinované stanovisko, které nedoporučuje dále sledovat principiální variantu č. 1, tj. vedení nové trati mimo Ústí nad Labem. Předpokládá se, že studie proveditelnosti bude dokončena v prvním čtvrtletí příštího roku. Obrázek 6: VRT Praha Drážďany (zdroj: archiv SŽDC) RS5 Praha Wrocław V ČR byla v nedávné době dokončena vyhledávací studie vysokorychlostní tratě Praha Wrocław. Na následujících řádcích si připomeňme vývoj úvah o železničním propojení České republiky a Polské republiky prostorem severovýchodních Čech a Dolnoslezského vojvodství a pohlédněme na aktuální stav přípravy tohoto spojení. Dnes lze v tomto směru po železnici cestovat jen velmi komplikovaně. V uplynulých letech sice proběhla modernizace hlavní trati z Prahy na východ, elektrizace odbočné trati k přechodu Lichkov i rekonstrukce některých tratí na polské straně, ale přímé 9

67 železniční spojení neexistuje. Spojení s přestupem trvá výrazně déle než 5 hodin. Upravená infrastruktura tak slouží spíše nákladní dopravě. Další železniční přechody v regionu (Meziměstí, Královec) jsou provozovány pouze v režimu turistické dopravy o letních víkendech. Velký úspěch zaznamenalo obnovení spojení na horském přechodu Harrachov po více než 60 letech, které ukazuje, že o cestování mezi oběma zeměmi je zájem, že snaha Libereckého, Královéhradeckého i Dolnoslezského regionu o zlepšení spojení přes státní hranici není zbytečná. Přes přechod v Černousech je provozována pouze nákladní doprava. Výrazně více je dnes v tomto mezinárodním směru vytížená silniční síť, a to jak v osobní, tak v nákladní dopravě. Na české straně je ve výstavbě prodloužení dálnice D11 o další úsek směrem ke státní hranici. Na polské straně je v běhu výběr zhotovitele (design&build) na všechny zbývající úseky dálnice S3, která na českou D11 navazuje. Dopravní politika Evropské unie prostřednictvím Směrnice 1315/013/EU předpokládá propojení české a polské železniční sítě na několika místech. Z pohledu vysokorychlostní železnice jsou zajímavé dvě z nich: propojení Ostravské aglomerace na české straně s aglomerací Slezska na straně polské a pak právě propojení Prahy a Wrocławi prostorem severovýchodních Čech. Obě propojení jsou vedena jako součást globální sítě. Smyslem nové vysokorychlostní tratě je zvýšení potenciálu železniční osobní i nákladní dopravy v mezinárodní přepravě. V osobní dopravě se tato trasa stane nejkratší a nejrychlejší spojnicí mezi Prahou a Warszawou. V nákladní dopravě usnadní napojení ČR na baltické přístavy (np. Świnoujście). Zároveň plánování probíhá při vědomí, že vnitrostátní přepravní potřeby (zejména v osobní dopravě) zpravidla minimálně vyrovnávají ty mezinárodní. Proto je nová trasa na obou stranách hranice navrhována tak, aby ve spolupráci s konvenční železniční sítí zásadně zlepšila také dopravní dostupnost regionů severovýchodní Čech a Dolního Slezska. Pro zvýšení konkurenceschopnosti železniční dopravy v tomto směru je klíčové dosažení krátkých cestovních dob. Cílem je jízdní doba v mezinárodní přepravě na destinaci Praha Wrocław pod 90 minut (dnes vlakem 5:30 a autem okolo 4 hodin). Ve vnitrostátní dopravě mezi hlavními centry, například mezi Prahou a Libercem nebo Hradcem Králové, je snaha dosáhnout jízdní doby okolo 30 minut. Po dokončení základních technických studií na obou stranách hranice dostává původně schematická podoba nové tratě konkrétní rozměry, byť zatím v několika variantách. Na obou stranách hranice je ve hře několik možných trasování tratě, na obou stranách je otevřená otázka maximální rychlosti, která je uvažována od 00 do 350 km/h. Využití směru Praha Wrocław pro nákladní dopravu nemusí nutně znamenat úpravu nové trati v celé délce pro těžké nákladní vlaky. V úvahu připadá její provoz v různých úsecích v kombinaci s využitím stávajících (nebo modernizovaných) konvenčních tratí. Na území České republiky je uvažováno o trasování nové tratě ve dvou základních variantách: přes Hradec Králové nebo přes Liberec. Obě varianty navazují na varianty navržené polskou studií a jejich zákres je na mapě níže. Nutno poznamenat, že trasy mají na české i polské straně řadu dalších dílčích možností a finální usazení trasy bude předmětem dalších fází přípravy. Ze studií vyplývá, že vedení trati pro maximální rychlost 350 km/h a pro smíšenou dopravu je možné. Shodně ve všech variantách je nutné překonat pohraniční horské pásmo. Zatímco v úsecích mimo hornatý terén je vedení tratě do jisté míry nezávislé na uvažované maximální rychlosti a skladbě dopravy, v horských úsecích je navrhováno několik variant v rychlostních pásmech km/h, rozdílných i svými sklonovými poměry. Navrhovány jsou trasy jak s maximálním 10

68 sklonem 0 vhodné i pro některé nákladní vlaky, tak trasy s maximálním sklonem 35 vhodné pouze pro osobní dopravu. Pro případ budoucího návrhu tratě v některých úsecích v parametrech pouze pro osobní dopravu je navrženo několik propojení s konvenční sítí. Nákladní doprava tak na uceleném rameni může využívat vysokorychlostní trať zčásti, zatímco v jiné použije obdobným směrem vedoucí trať konvenční. Na českém území jsou nebo v brzké době budou zpracovávány studie proveditelnosti na zlepšení parametrů některých konvenčních tratí v tomto prostoru, které budoucí síť vysokorychlostních tratí mohou vhodně doplňovat. Jedná se o úseky Praha Liberec a Hradec Králové Trutnov/přechod Meziměstí. V ještě více pokročilé fázi přípravy je také modernizace tratě Praha Hradec Králové. Velký důraz je kladen na možnost etapizace výstavby ramene Praha Wrocław. V obou variantách na území ČR je možné vybudovat vnitrostátní úseky nezávisle na přeshraničním propojení, a tedy vlastně také jako samostatné záměry v případě, že pro mezinárodní propojení bude vybrána opačná varianta. Podobně variantně jsou koncipovány i úseky v PL, kde je možné realizovat požadovaná spojení center i turistických horských oblastí přímo mezinárodní vysokorychlostní tratí nebo odbočením z této tratě v případě výběru jiné varianty hlavní trasy [5]. Má-li nová trať a vlaky po ní jedoucí sloužit každodenním potřebám obyvatel celé dotčené oblasti, je nezbytné pamatovat na snadnou dostupnost služeb železnice. Ta se ve vztahu k zákazníkovi prezentuje zejména úrovní železničních stanic. Protože cesta vlakem není jen samotná jízda, ale i čas strávený dopravou na nádraží, je v České republice snaha obsluhovat významná republiková i regionální centra přímými vlaky sjíždějícími z VRT do středů měst. Regionální terminál mimo město je zatím navrhován pouze v okolí Poděbrad pro obsluhu středních Čech. Délka nové trati je v nejpřímějším směru cca 90 km, ale velmi závisí na zvolené trase. Předpokládané náklady se pohybují v řádu 6 mld. euro. Konečná konfigurace a vedení vysokorychlostní tratě a propojení s konvenční sítí bude výsledkem studie proveditelnosti, kterou by český správce infrastruktury (SŽDC) rád zadal na přelomu roku 018 a 019. Už nyní je ale možné konstatovat, že o vedení nové vysokorychlostní tratě ve své variantě mají zájem oba regiony na českém území. 11

69 Obrázek 7: VRT Praha Wrocław (zdroj: archiv SŽDC) Pilotní úseky VRT Velkou příležitostí je výstavba pilotních úseků jako základ budoucí sítě VRT České republiky. V zahraničí byla výstavba prvního úseku a úspěšné zavedení provozu zpravidla velmi úspěšným krokem, který zmírnil kritiku další výstavby, ověřil přínosy a reakce cestujících (dopravců) a umožnil stavět další úseky v lepších parametrech. Z tohoto pohledu je výhodné budovat jako pilotní takový úsek, jehož technická podoba je na rychlostních i kapacitních parametrech relativně nezávislá. Pro vybrané úseky byla SŽDC zpracována na základě dřívějších dokumentací zjednodušená analýza možných přínosů, příležitostí a rizik. Na základě známých skutečností doporučila k další rozvaze tři vybrané a analyzované úseky, a to Praha Poříčany (VRT Polabí), Přerov (Prosenice) Ostrava (VRT Moravská Brána) a Brno Vranovice (VRT Jižní Morava). Vyšší pravděpodobnost úspěšného urychlení přípravy a výstavby spatřujeme u VRT Jižní Morava a VRT Moravská Brána. Jejich předností je zejména vyšší pravděpodobnost shody nad dopravním a technickým řešením a také možnost jejich realizace bez zásahu do velkých železničních uzlů. VRT Moravská Brána je dostatečně dlouhým úsekem, aby se její realizace promítla do kratších jízdních dob. Vlaky zde mohou dosahovat plné projektované rychlosti. Spolu s připravovanou modernizací konvenční tratě Brno Přerov (RS1) tvoří ucelené tahy mezi největšími moravskými městy. VRT Jižní Morava je krátkým úsekem s relativně nízkými náklady pro realizaci. Vlaky zde však s ohledem na malou délku tratě nebudou před dostavbou navazujících úseků dosahovat maximální rychlosti a přínos realizace je více v oblasti zvýšené kapacity tratě. VRT Polabí má značný přínos ve zvýšení kapacity a spolehlivosti. Zejména s ohledem na nutnost zásahu do železničního uzlu Praha je však jisté riziko prodloužení doby přípravy oproti výše uvedeným úsekům. 1

70 Obrázek 8: pilotní úseky VRT (zdroj: archiv SŽDC) Provoz vlaků na VRT Systém RS je konceptem rychlých vlaků využívajících pro svoji jízdu jak VRT, tak návaznou síť konvenčních tratí. Po VRT se tak budou pohybovat jak vlakové soupravy expresní vrstvy vlaků, tak vlakové soupravy vlaků nižších kategorií. S ohledem na aerodynamické jevy při provozu vlaků vysokými rychlostmi není možné uvažovat libovolné kombinace provozu vlakových souprav. Platí, že provozní uplatnění vlakových souprav je součástí zadání pro výrobce souprav. Při objednávce souprav je tak nutné specifikovat oblast budoucího provozu. Možnost provozu již existujících vozidel na nových tratích za nových podmínek je nutné ověřit u výrobce. Při plánování budoucího provozu je také třeba respektovat dopad rozdílu rychlostí vlaků různých kategorií do technického řešení tratě, zejména do jejího směrového vedení. Při návrhu VRT v obtížně průchodném terénu s důrazem na použití malých poloměrů oblouků je třeba důsledně omezit nejvyšší rozdíl rychlostí na maximálně km/h. Větší rozdíly vedou kromě potřeby využití mezních či maximálních hodnot nedostatku a přebytku převýšení také ke značným nárůstům poloměrů oblouků. V době předpokládané realizace novostaveb vysokorychlostních tratí v ČR se předpokládá, že veškeré systémy zabezpečovacího zařízení budou plně interoperabilní a bude využit celoevropský systém řízení a zabezpečení jízdy vlaků ERTMS/ETCS [3]. Management spolehlivosti a bezpečnosti VRT Velmi důležitou otázkou pro dlouhodobý úspěch celého projektu VRT je jeho spolehlivost a udržitelnost. Jednotný proces umožňující zavedení důsledného přístupu k managementu bezporuchovosti, pohotovosti, udržovatelnosti a bezpečnosti je označovaný zkratkou RAMS. RAMS je spolehlivost (Reliability), dostupnost (Availability), udržovatelnost (Maintainability) a bezpečnost (Safety), což jsou základní vlastnosti technického systému z hlediska jeho kvality. RAMS systém 13

71 lze charakterizovat jako kvalitativní a kvantitativní ukazatel stupně, po který se lze spolehnout, že systém (nebo subsystémy a složky, z nichž se skládá) funguje tak, jak je stanoveno, a že je jak použitelný, tak bezpečný. Na RAMS je potřeba klást důraz nejen v prvních etapách životního cyklu, kdy se stanovuje koncepce, požadavky na systém a provádí vlastní návrh systému, jeho výroba a předání provozovateli. Neméně důležitou součástí programu je následné sledování spolehlivosti daného systému a jeho složek v reálném provozu. Musí být připraven systém sledování spolehlivosti sběr dat, jejich následná dostupnost a pravidelné vyhodnocování. V reálném provozu je často problém pro konkrétní trať, vozidlo nebo zabezpečovací systém získat data o jeho spolehlivostních parametrech za uplynulé období. Další důležitou kapitolou VRT je bezpečný spolehlivý provoz dlouhých tunelů. U tunelů s délkou nad m je ve vnitřním prostoru požadováno místo pro hašení, a to v závislosti na kategorii kolejových vozidel, která mají být podle plánu na železniční trati provozována. U takových tunelů se zpracovává koncepce požárního zabezpečení na základě podrobné analýzy podmínek konkrétního tunelu. Ta analýzu rizik, návrh jejich eliminace a z nich vyplývající stavební, technologická opatření v tunelu a také organizační opatření na příslušném úseku železniční trati pro zjištění požární bezpečnosti [3]. Otázka správného návrhu tunelu je klíčovou pro práci česko-německého týmu připravujícího výstavbu 6 km dlouhého přeshraničního krušnohorského tunelu nového železničního spojení Drážďany Praha. Legislativní rámec přípravy VRT Pro přípravu a samotnou výstavbu vysokorychlostních tratí v ČR bude jedním ze zásadních aspektů aktuální legislativní rámec platný pro přípravu velkých infrastrukturních staveb. Rozhodující roli v tomto případě hraje zákon č. 500/004 Sb., správní řád, zákon č. 66/1994 Sb., o dráhách, zákon č. zákon č. 183/006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon), zákon č. 416/009 Sb., o urychlení výstavby dopravní, vodní a energetické infrastruktury, a zákon č. 100/001 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí. Zákon o dráhách a jeho prováděcí vyhlášky jsou již na výstavbu VRT připravené. V poslední době je velmi diskutovaným tématem poslanecká novela zákona o urychlení výstavby, která usnadní investorovi jmenovitých veřejně prospěšných staveb nakládání s potřebnými pozemky. Pro případné urychlení přípravy výstavby VRT se nabízí také možnost využití koordinovaného řízení u Drážního úřadu. Toto řízení, které se bude konat před tímto speciálním stavebním úřadem pro stavby dráhy a stavby na dráze, povede k vydání jednotného koordinovaného povolení. Koordinované řízení bude v sobě zahrnovat územní i stavební řízení a také proces posuzování vlivu na životní prostředí (EIA). Závazné stanovisko o vlivu na životní prostředí, které vydává krajský úřad nebo ministerstvo životního prostředí, tedy bude vydáno přímo v rámci koordinovaného řízení, nikoli v samostatném řízení. Stavební zákon však stále zachová možnost samostatného územního i stavebního řízení tak, jak fungují dnes. Žadatel tedy dostane možnost volby mezi samostatným nebo koordinovaným řízením. V současné době se již také vede debata o celkové revizi koncepce stavebního práva, která by v podobě zcela nového zákona vedla k podstatnému zkrácení doby přípravy staveb. Důležitým bodem přípravy VRT je také posouzení vlivu na životní prostředí a vlivu klimatických změn a prověření územní průchodnosti. V rámci studie proveditelnosti tak bude posouzena vazba jednotlivých variant na životní prostředí, a to vztah k proceduře SEA, EIA, vliv na zvláště chráněná území, Naturu 000, tj. EVL 14

72 (evropsky významné lokality), a Ptačí oblasti, vliv na Územní systém ekologické stability (ÚSES), vliv na významné krajinné prvky, vliv na půdní fond (zejména zemědělský a lesní), vliv na lesy, vliv na ekocentra a biokoridory, potenciální vliv na kulturní dědictví (kulturní památky a možná naleziště archeologických artefaktů, zhodnocení dopadu v čase na celkovou realizaci projektu), vliv na vodní zdroje, systém protipovodňové ochrany, ochrana před hlukem a vibracemi. Dále bude zhodnocen vliv klimatických změn na řešený projekt VRT (hledisko adaptační, identifikace vlivů na změny klimatu, posouzení na odolnost projektu vůči klimatickým rizikům (silný vítr, sněhové jevy, námrazové jevy, silné deště, povodně, bouřkové jevy, vysoké teploty, sucho a požáry), posouzení zranitelnosti navrhovaného řešení, zhodnocení rizik, identifikace a zhodnocení možností pro přizpůsobení. Závěr V České republice se za poslední čtyři roky podařilo realizovat a dokončit koncepční fázi přípravy VRT, která v Evropě vždy trvá nejdéle, a to i v řádu desetiletí. Hlavní rámec přípravy VRT v ČR určuje nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) o hlavních směrech Unie pro rozvoj transevropské dopravní sítě, a zejména vládní program rozvoje Rychlých železničních spojení v ČR. SŽDC ve spolupráci s MD ČR hledá cesty jak urychlit proces přípravy výstavby pilotních úseků VRT v ČR a rozvíjí spolupráci se zástupci DB Netz na projektové přípravě nového železničního spojení Drážďany Praha. Cílem je zahájit výstavbu prvního úseku VRT v roce 05. Zahájení výstavby VRT má v současné době velkou podporu jak na úrovni vlády a Poslanecké sněmovny, tak na úrovni krajů. 15

73 Literatura: [1] Usnesení Poslanecké sněmovny z 55. schůze ze dne. března 017 k informaci ministra dopravy Dana Ťoka k problematice vysokorychlostních tratí [] Program rozvoje rychlých železničních spojení v ČR [3] Technicko-provozní studie Technická řešení VRT, SUDOP Praha, ACRI, Metroprojekt, 017 [4] Nařízení Evropského parlamentu a rady (EU) č. 1315/013 ze dne 11. prosince 013 o hlavních směrech unie pro rozvoj transevropské dopravní sítě a o zrušení rozhodnutí č. 661/010/eu [5] Vyhledávací studie VRT/RS5 Praha Hradec Králové/Liberec státní hranice CZ/PL, SUDOP Praha, 018 [6] Vlastní prezentace k dané problematice a práce na přípravě dokumentů Odboru strategie, GŘ SŽDC Seznam zkratek: RS VRT SŽDC SP DÚR MD ČR DB SEA EIA ÚSES EVL Rychlá spojení Vysokorychlostní tratě Správa železniční dopravní cesty, státní organizace Studie proveditelnosti Dokumentace pro vydání rozhodnutí o umístění stavby Ministerstvo dopravy CŘ Deutshe Bahn Netz Posuzování vlivů koncepcí na životní prostředí Vyhodnocení vlivů na životní prostředí Územní systém ekologické stability Evropsky významné lokality Praha, říjen 018 Lektorovali: Ing. Jakub Jeřábek Krajský úřad Ústeckého kraje Ing. Jindřich Kušnír Ministerstvo dopravy ČR 16

74 Jiří Zmatlík 1, Pavel Zdvořák Problémy hodnocení výkonnosti a způsobilosti řízení procesů v rámci nesplnění normality rozdělení dominantního znaku jakosti Klíčová slova: neshodný produkt, znaky jakosti měřitelné a znaky jakosti neměřitelné, riziko vzniku neshodných produktů, podíl neshodných produktů, Clementsovy indexy, odhad neshodných produktů při transformaci rozdělení Úvod Článek se zabývá výkonností a způsobilostí, což je vlastnost výrobních a nevýrobních procesů a systémů, výrobních automatizovaných a středně automatizovaných zařízení a měřicích systémů trvale dosahovat výstupy vysoké kvality a kvalitativních normativních standardů. Řeší problémy v případě, že výstupy z procesů nemají normální rozdělení pravděpodobnosti, či počet pozorování je malý. Článek se dále zabývá hodnocením výkonnosti a způsobilosti v případě neměřitelných znaků jakosti navazující na statistickou regulaci srovnáním. Cílem je specifikovat pohledy na využití indexů výkonnosti a způsobilosti, nejsou-li plně splněny výchozí podmínky normality dat, odlehlosti pozorování, statisticky stabilních procesů. Součástí je též pohled stanovení odhadu neshodných produktů. 1 Odhad rizika vzniku neshodných produktů Dosud nejčastějším kritériem jakosti výroby bylo riziko (pravděpodobnost) vzniku neshodných produktů. Produkt je neshodný, jestliže sledovaný znak jakosti leží mimo toleranční pole, což je patrné z obrázku č Ing. Jiří Zmatlík, Ph.D. (*1969) působí v oblasti aplikované matematiky a statistiky v rámci řízení podniku. Obhájil disertační práci v oblasti statistického řízení jakosti. Působí na České zemědělské univerzitě v Praze na Provozně ekonomické fakultě na katedře statistiky. Přednáší a cvičí předměty aplikované statistiky. Zabývá se zejména statistickými modely v zemědělství a metodami aplikovatelnými pro zlepšování jakosti. Ing. Pavel Zdvořák (*1956) je odborníkem v oblasti řízení a technologie dopravy jako součást logistických procesů. Působí jako odborný asistent v oblasti řízení a technologie dopravy na ČVUT v Praze na Fakultě dopravní v Ústavu logistiky a managementu dopravy. Zabývá se zejména dopravními systémy a technologiemi, aplikovanými matematickými modely v dopravě a logistice se zaměřením na ekonomickou podstatu problematiky. 1

75 USL LSL φ(-3c pu ) φ(-3c pu ) Obrázek 1: Riziko vzniku neshodných produktů V případě normálního rozdělení znaku jakosti lze odvodit vztahy pro riziko P (pravděpodobnost) vzniku neshodných produktů: LSL µ USL µ P = P( X LSL) + P( X USL) = P( X LSL) + 1 P( X USL) = Φ( ) + 1 Φ( ) σ σ LSL µ µ USL = Φ( ) + Φ( ) = Φ( 3 C pl ) + Φ( 3 C pu ) σ σ Φ distribuční funkce normovaného normálního rozdělení µ a σ parametry procesu Pravděpodobnost vzniku neshodných produktů bude pro obecný případ ležet v intervalu [Φ(3C pk ), Φ(3C pk )]. Hodnota pravděpodobnosti Φ(3C pk ) odpovídá situaci, že střední hodnota sledovaného znaku jakosti leží uprostřed tolerančního pole vymezeného tolerančními mezemi. Ilustrativní ukázka Je uvažován výrobní proces s normálním rozdělením znaku jakosti, jehož parametry jsou µ = 14 a σ = 3, cílová hodnota τ = 15 a toleranční meze byly stanoveny na hodnoty USL = 4 a LSL = 5. P C C 10 Φ( 3C pl ) + Φ( 3C ) = Φ( 3) + Φ( ) = 0, USL µ 4 14 = = = 10 3σ µ LSL 14 5 = = = 1 3σ 3 3 = pu pu pl Pravděpodobnost vzniku neshodných produktů ukazuje, že z produktů budou cca produkty neshodné.

76 V praxi se často vyskytují případy, kdy počet pozorování pro odhad parametrů procesu µ a σ není dostatečně velký a je nutné odhadnout riziko vzniku neshodných produktů z malých výběrů. Například firma General Motors vypracovala zjednodušenou studii způsobilosti pro 50 po sobě jdoucích měřených hodnot dominantního znaku jakosti. Pro n naměřených hodnot sledovaného znaku jakosti x 1, x x n z procesu s přibližně normálním rozdělením platí níže uvedené vztahy: n 1 F( z) = 0 pro z x s n n 1 F( z) = 1pro z x + s n F( z) = T ( n, A( z)) pro A( z) = ( n 1) n n ( z x) s ( z x) Pravděpodobnost vzniku neshodných produktů je P: P = 1 F( USL( + F( LSL) x S T n výběrový průměr vzorku směrodatná odchylka procesu distribuční funkce Studentova rozdělení rozsah souboru Ilustrativní ukázka Je uvažován vzorek o rozsahu n = 10, u něhož byly stanoveny výběrové charakteristiky: výběrový průměr 7,195; výběrová směrodatná odchylka 0,0041. Výrobní proces má stanoveny toleranční meze na hodnoty USL = 7,03 a LSL = 7,183. Platí 10 1 z 7,195 0,0041 = 7, z 7, ,0041 = 7, Vzhledem k tomu, že LSL = 7,183 je menší než vypočtená z hodnota, je pravděpodobnost neshodných produktů nulová. USL dosahuje hodnoty 7,03, což je méně než vypočtená hodnota z = 0,067, pravděpodobnost vzniku neshodných produktů se stanoví ze Studentova rozdělení dle následujícího vztahu: A ( USL) = (10 1) (7,03 7,195) 0,0041 (7,03 7,195) 3 =,66

77 Pravděpodobnost vzniku neshodných produktů je dána: P = F( USL) + F( LSL) = 1 F( USL) + 0 = 1 T 0, ( 8;,66) = Specifikace výkonnosti a způsobilosti vycházející z našeho vzorku charakterizuje riziko vzniku neshodných produktů v úrovni 1,44 %. Hodnocení způsobilosti u měřitelných znaků jakosti s nenormálním rozdělením Klasické ukazatele výkonnosti a způsobilosti jsou konstruovány pro data s normálním rozdělením, přičemž normalitu je třeba vždy ověřit pomocí statistických testů. Nepotvrdí-li testy normalitu dat, existuje několik možností řešení dané situace [8,7]: Provést transformaci dat, aby bylo dosaženo normálního rozdělení, a postupovat cestou pro normální rozdělení. Obtížné je nalezení vhodné transformace dat, přičemž na závěr je nutné provést zpětnou transformaci. Obvykle se využívá transformace Z = X k, kde k se volí iterativně tak, aby data vykazovala normální rozdělení, tj. přibližně nulový koeficient šikmosti. Zjistit typ rozdělení a nalézt kvantily, které vymezují 99,73 % hodnot statistického souboru. Problémem je nalezení typu rozdělení vzhledem například k malému počtu naměřených hodnot. Aproximovat data vhodným teoretickým rozdělením a stanovit potřebné kvantily. Využít speciálních ukazatelů výkonnosti a způsobilosti, které nevyžadují normalitu dat. Pro rozdělení Beta, Gama a Studentovo navrhnul v roce 1989 Clements indexy C p / a C pk /, které vycházejí z filozofie indexů pro normální rozdělení pravděpodobnosti dat. Tyto indexy jsou definovány dle níže uvedených vztahů: / C = min( C pk / pl, C / pu C ) C C / p / pl / pu USL LSL = U L p M LSL = M L USL M = U M p p p U p L p M horní kvantil dolní kvantil medián Postup pro stanovení těchto indexů je následující: 1. Specifikují se toleranční meze USL a LSL. 4

78 . Určí se charakteristiky polohy (výběrový průměr), variability (výběrová směrodatná odchylka), šikmosti (koeficient šikmosti, kvantilová šikmost) a charakteristiky špičatosti (koeficient špičatosti). 3. Ve speciálních tabulkách Clements (1989) se naleznou hodnoty /,/ standardizovaných kvantilů L p, U p pro zvolenou pravděpodobnost p a vypočtené hodnoty šikmosti a špičatosti. 4. Stanoví se hodnoty kvantilů pro daný výběrový průměr a pro danou směrodatnou odchylku, přičemž platí rovnice: L U p p = x s L / p = x + s U / p 5. Stanoví se hodnota mediánu M ze vztahu: M = x + s M / 6. Vypočítají se Clementsovy ukazatele [4] výkonnosti a způsobilosti výše definované. Clementsova metoda byla doplněna o další indexy způsobilosti, které vycházejí z následujících níže uvedených vztahů: C C C / pm * pm / pmk USL LSL = U p L p 6 ( ) + ( M T ) 6 min( USL T, T LSL) = U p L p 3 ( ) + ( M T ) 6 USL M = min( U p M 3 ( ) + ( M T ) 3, 3 M ( L 3 M LSL p ) + ( M T ) ) Jak již bylo zmíněno, Clementsova metoda není použitelná pro jakékoliv nenormální rozdělení. Je tedy nutné vybrat určitý typ rozdělení a posoudit jeho předpoklady pomocí testu χ nebo Kolmogorovým-Smirnovovým testem. Při znalosti parametrů rozdělení je nutné stanovit kvantily x 0,00135 a x 0,99865, které vymezují 99,73 % souboru jako interval šesti sigma v normálním rozdělení. Byly navrženy následující ukazatelé výkonnosti a způsobilosti, kde µ je střední hodnota a T je cílová hodnota sledovaného znaku jakosti. C C pp pt m LSL = min( m x 0,00135 T LSL = min( T x 0,00135 USL m, ) x m 0,99865 USL T, ) x T 0,

79 Pro jednostrannou toleranci, je-li USL rovno cílové hodnotě, je možné vyjádřit ukazatele způsobilosti C pp a C pt v následujícím tvaru: C C pp pt x LSL = x x 0,00135 T LSL = T x 0,00135 Pro jednostrannou toleranci, je-li LSL rovno cílové hodnotě znaku jakosti, je možné ukazatele způsobilosti vyjádřit ve tvaru: C C pp pt USL x = x x 0,99865 USL T = x T 0,99865 Problematikou konstrukce těchto indexů způsobilosti je nalezení kvantilů, které vyžadují rozsah souboru větší než 800. Doporučuje se však místo kvantilů x 0,00135 a x 0,99865 pracovat s hodnotami x min a x max. To však může způsobit zkreslení a vést k problematice extrémních hodnot. 3 Hodnocení způsobilosti u neměřitelných znaků jakosti Způsobilost procesu lze hodnotit také v případě, že znak jakosti je neměřitelná diskrétní náhodná veličina, lze stanovit počet nebo podíl neshodných produktů a počet nebo podíl neshod. K hodnocení způsobilosti se nejčastěji používají průměrné úrovně výskytu neshodných produktů nebo neshod. Mají-li tyto průměrné míry charakterizovat způsobilost procesu, je nutné, aby shromážděné údaje charakterizovaly statisticky zvládnutý proces. Způsobilost procesu v tomto případě odpovídá úrovni centrální přímky v regulačním diagramu. Průměrně dosahované úrovně se obvykle vyjadřují v jednotkách ppm (parts per million) nebo dpm (defects per million), pokud je výskyt neshodných produktů a neshod nízký. Způsobilost procesů a kvalitativních znaků jakosti lze vyjádřit ekvivalenty C p a C pk představujícími hodnoty indexů měřitelného a normálně rozloženého znaku jakosti, kterému odpovídá stanovený průměrný podíl neshodných výrobků. Vztahy pro ekvivalenty indexů C p a C pk jsou následující: Ekv, C Ekv, C u p pk u p 1 = 3 u1 = 3 p, u kvantily normovaného normálního rozdělení 1 p / 1 p p průměrný podíl neshodných produktů u statisticky stabilního procesu 6

80 Stanovení ekvivalentů ukazatelů způsobilosti je ve své podstatě inverzní úlohou k odhadu pravděpodobnosti neshodných produktů na základě indexů způsobilosti měřitelných znaků jakosti. Při hodnocení způsobilosti se průměrný podíl neshodných produktů porovnává s hodnotou, která je požadována zákazníkem. Porovnání je tedy možné pouze u skupiny produktů, přičemž proces je způsobilý a výkonný, pokud platí: p p 0 p 0 průměrný podíl neshodných produktů limitovaný zákazníkem V některých případech je požadováno, aby průměrný podíl žádné podskupiny nepřesáhl mez stanovenou zákazníkem, tedy platí: p j p pro j (1, 0 k ) Průměrný podíl neshodných produktů je náhodná veličina, u které je vhodné stanovit konfidenční interval na α % hladině významnosti. Pro rozsah výběru n 30 je jednostranný konfidenční interval dán vztahem: p / x + 1 = n + 1 / (1 p ) d + n + 1 / P U, t = p + u1 α p / (1 p / ) (1 d n + 1 ( n + 1)) x počet neshodných produktů ve výběru n rozsah náhodného výběru α hladina významnosti d tabelovaný parametr závislý na hladině významnosti, pro α = 0,05 je d = 0,67 u 1-α kvantil normovaného normálního rozdělení horní mez jednostranného konfidenčního intervalu P U,t Šířka konfidenčního intervalu [8] závisí na odhadu podílu neshodných produktů, na zvolené hladině významnosti a na rozsahu výběru. Závislost šířky konfidenčního intervalu na rozsahu výběru je významná. V metodice německého sdružení automobilového průmyslu byl zaveden index C pk, at definovaný rovnicí: C σ pk, at p p max = = p max 3σ p p (1 p) p n maximální přípustná úroveň podílu neshodných 7

81 n p σ p průměrný rozsah podskupiny průměrný podíl neshodných produktů u statisticky stabilního procesu směrodatná odchylka podílu neshodných produktů Používání tohoto indexu způsobilosti se příliš neuplatnilo. Požadavek na podíl neshodných produktů je přísnější, neboť směrodatná odchylka podílu neshodných produktů se stanoví z průměrného rozsahu logické podskupiny, nikoliv z celkového počtu kontrolovaných produktů. Dle tohoto indexu je proces pokládán za způsobilý, jestliže platí vztah: C pk, at p p max UCL p Závěr Hodnocení výkonnosti a způsobilosti výrobních a nevýrobních procesů, měřících zařízení a dalších procesů je komplexní záležitostí. Byly navrženy Clementsovy indexy pro data s Beta, Gama a Studentovým rozdělením, vycházející z filozofie indexů pro výstupy statisticky stabilních procesů s normálním rozdělením pravděpodobnosti. Součástí článku je i metodika stanovení ukazatelů způsobilosti a výkonnosti pro neměřitelné výstupy při statistické regulaci srovnáním. Ukazatelé výkonnosti a způsobilosti v tomto případě principiálně navazují na měřitelné a normálně rozdělené statisticky stabilní výstupy procesů. Hodnocení způsobilosti a výkonnosti je zásadní záležitostí pro zvyšování konkurenceschopnosti firmy v globálním tržním prostředí. 8

82 Literatura: [1] Mykiska, A. Chmelík, V. Matušů, M. Řízení a zabezpečování jakosti. ČVUT Praha, 1998 [] Nenadál, J. Noskievičová, D. Petříková, R. Plura, J. Tošenovský, J. Moderní systémy řízení jakosti. Management Press, 1998 [3] Nenadál, J. Měření v systémech managementu jakosti. Management press, 001 [4] Normy managementu jakosti ČSN EN ISO 9000: 000. Český normalizační institut, 000 [5] Piskáček, B. Kašová, V. Zmatlík, J. Řízení jakosti. ČVUT Praha, 001 [6] Plura, J. Plánování a neustálé zlepšování jakosti. Computer Press, 001 [7] Pyzdek, T. Giude to SPC, Volume, Aplications and Special Topics. Publishing Inc., Tuscon, Arizona,199 [8] Tošenovský, J. Noskievičová, D. Statistické metody pro zlepšování jakosti. Montanex a. s., 000 [9] Tošenovský, J. Statistika v řízení jakosti. DTO, Ostrava, 1995 Praha, srpen 018 Lektorovali: doc. RNDr. Bohumír Štědroň, CSc. Univerzita Karlova RNDr. Ivo Moll, CSc. České vysoké učení technické v Praze 9

83 Jiří Pohl 1, Tomáš Michálek Provoz nákladních vlaků délky 740 m, díl I. Klíčová slova: nákladní vlak, délka vlaku, hmotnost vlaku, tažné a narážecí ústrojí, sklon, adheze, přípřež, postrk, účinky vozidla na kolej 1 Úvod Převedení významného podílu nákladní dopravy ze silnic na železnice je jedním z prostředků k dosažení nižší energetické náročnosti a snížení uhlíkové stopy dopravy, jakožto i k podstatnému snížení zdraví škodlivých emisí. Tedy k naplnění cílů, které si pro následující léta předsevzala Evropská unie [1] a k jejichž plnění se připojila i Česká republika. A to zejména ve své Státní energetické koncepci, která stanoví snížit do roku 030 spotřebu ropných paliv v dopravě proti roku 015 o 9 miliard kwh/rok a nahradit ji zvýšeným využitím elektrické energie o 1,9 miliardy kwh/rok [], a v Národním programu snižování emisí, který ukládá úkol převést do roku % nákladní dopravy ze silnic na železnice [3]. Jak vyplývá ze základních fyzikálních vlastností dopravních systémů (elektrický pohon má zhruba,5násobnou účinnost vůči naftovému, vlak má zhruba třetinový vozidlový odpor v porovnání s automobily), dochází při náhradě dopravy, zajišťované silničními vozidly poháněnými spalovacími motory, železnicí s elektrickou vozbou k 7,5násobnému zvýšení energetické účinnosti. Tedy k poklesu konečné spotřeby energie k vykonání stejné přepravní práce na pouhých cca 13 %. To je velmi významná úspora nejen pro dopravu, ale i pro hospodářství jako celek, neboť spotřeba energie pro dopravu je v ČR přibližně rovna spotřebě energie v průmyslu či v domácnostech. K naplnění tohoto cíle však musí být železnice schopna: příslušné přepravní výkony kapacitně zajistit; nabídnout cestujícím a přepravcům atraktivní kvalitu a cenu. Účinným nástrojem ke splnění obou těchto požadavků je zvyšování délky nákladních vlaků: zejména na hlavních tratích, přetížených souběhem nákladní a osobní dopravy, je růst délky a hmotnosti vlaků důležitým nástrojem ke zvyšování produktivity železniční dopravní cesty, a tím i k růstu přepravní nabídky. Pochopitelně za podmínek, že jsou tyto vlaky dopravovány náležitě výkonnými trakčními vozidly tak, aby nekomplikovaly provoz ostatních segmentů 1 Ing. Jiří Pohl; Siemens, s. r. o., divize Mobility; Siemensova 1, Praha 13; tel.: , jiri.pohl@siemens.com Ing. Tomáš Michálek, Ph.D.; Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Katedra dopravních prostředků a diagnostiky Oddělení kolejových vozidel; Dislokované pracoviště DFJP, Nádražní 547, Česká Třebová; tel.: , tomas.michalek@upce.cz 1

84 vlakové dopravy a že jsou dopravci cenou za použití dráhy motivováni k využívání limitních délek vlaků (nezávislost, resp. minimální závislost ceny za použití dopravní cesty na hmotnosti nákladního vlaku). To je součástí aktuálního tématu stanovení struktury ceny za použití dráhy tak, aby motivovala dopravce jednat v souladu s efektivním využíváním dráhy; zvyšování délky vlaků je nástrojem ke zvyšování produktivity vlakové dopravy, a tím i k růstu přepravní poptávky její cenovou stimulací (větší délka nákladních vlaků vede k vyšší produktivitě lokomotiv i personálu). Za účelem vytvoření podmínek umožňujících vyšší stupeň využití železnice v nákladní dopravě je pro nákladní železniční koridory v Nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 1315/013 [4] zakotven požadavek na zajištění vozby vlaků délky alespoň 740 m. Jakkoliv je v prostředí české železnice zpravidla tento požadavek vnímán zejména jako potřeba zřídit ve stanicích předjízdné koleje odpovídající délky, jde o průřezovou úlohu, která zahrnuje všechny čtyři strukturální subsystémy železničního systému: INS (infrastruktura trať), ENE (elektrické napájení), CCS (řízení a zabezpečení), RST (kolejová vozidla). Pro naplnění výše uvedených cílů je potřebné přistoupit k systémovému řešení. Neboť nejen cestující, ale i zboží spěchá k cíli své cesty, kde je očekáváno. Nákladní vlaky chtějí především plynule jet, a nikoliv stát a čekat na (dlouhých) staničních kolejích. K tomu je potřebné definovat řadu souvisejících témat, která je potřebné včas řešit, aby bylo zavádění dlouhých vlaků do běžného provozu technicky možné. A pochopitelně sledovat i ekonomickou stránku věci, aby byla vozba dlouhých těžkých nákladních vlaků pro všechny zúčastněné (provozovatel dráhy, provozovatel drážní dopravy i přepravce) přínosem. Tento příspěvek si proto klade za cíl pojmenovat ta nejzákladnější témata a poukázat na potřebu jejich včasného a koordinovaného řešení. Vozba nákladních vlaků délky 740 m Požadavek článku 39 odst. Nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 1315/013 [4] doslova zní: infrastruktura hlavní sítě kromě toho splňuje také tyto požadavky: ( ) nákladní tratě hlavní sítě, jak je uvedeno v příloze I: hmotnost na nápravu nejméně,5 t, traťová rychlost 100 km/h a možnost provozovat vlaky o délce 740 m Tento požadavek není zcela novým. Již dohoda AGTC o hlavních směrech kombinované dopravy z roku 1991 [5] definovala cílovou hodnotu délky vlaku (ale i staničních kolejí) 750 m. Česká železnice však v té době zažívala významný pokles přepravních výkonů, spojený s poklesem četnosti i hmotnosti a délky nákladních vlaků. V důsledku této souvislosti nebyl v ČR při modernizaci národních tranzitních železničních koridorů požadavek na zajištění vozby dlouhých nákladních vlaků

85 vnímán tak důležitým jako například zajištění prostorové průchodnosti a traťové třídy zatížení. Proto nebyl systémově řešen a v některých případech došlo při modernizaci železničních stanic i ke zkrácení využitelné délky staničních kolejí. Délka vlaku se však stala důležitým parametrem interoperability, definovaným v technických specifikacích pro interoperabilitu. V článku 4..1 TSI INS [6] jsou v tabulce 3 pro tratě kategorie F1 uváděny výkonnostní parametry pro nákladní dopravu: obrys vozidla: GC; hmotnost na nápravu:,5 t; traťová rychlost: km/h; délka vlaku m. Z výše uvedeného lze usuzovat, že požadovaná hodnota 740 m je dolním limitem délky vlaku, jehož vozbu je nutné zabezpečit. A analogicky lze předpokládat, že i hodnota 100 km/h je dolním limitem požadované traťové rychlosti pro příslušnou kategorii tratí. Ano, má logiku vozit i delší nákladní vlaky. Před několika lety, při zavedení přímých kontejnerových expresních nákladních vlaků v relacích z ČR do severomořských přístavů, omezoval limit délky vlaku počet vlakem přepravovaných dvacetistopých ISO kontejnerů (TEU) na hodnotu 9. Limit délky vlaku se podařilo zvýšit a současná přepravní kapacita těchto expresních nákladních vlaků je 96 TEU, tedy o 4 TEU vyšší. Tím došlo k úspoře dalších dvou automobilů a dvou deficitních řidičů při jen nepatrném nárůstu nákladů na straně železnice, neboť vzrostla produktivita lokomotiv i personálu. Při uvažování dnes běžně používaných kontejnerových vozů délky přibližně 6 m (tedy téměř shodně s rychlíkovými vozy se skříní typu UIC-Z) a při započtení délky běžné lokomotivy limit 740 m prakticky omezuje soupravy kontejnerových vlaků na 7 vozů. To je dalších šest ušetřených nákladních automobilů a jejich stále více chybějících řidičů. Avšak má být i do budoucna tento limit absolutním? Logicky proto lze na evropských nákladních koridorech v příštích letech reálně očekávat požadavky na ještě větší délku nákladních vlaků..1 Rychlost jízdy Jakkoliv by souběh vlaků nákladní dopravy s vlaky osobní přepravy, využívající na konvenčních železnicích traťovou rychlost až 00 km/h, vyžadoval pro náležité využití kapacity železniční dopravní cesty vyšší rychlost než v nařízení EU č. 1315/013 uváděných 100 km/h, není zvýšení tohoto limitu snadné: v současnosti nejrozšířenější konstrukce pojezdu nákladních vozů (podvozky typu Y5) umožňuje využívat limit hmotnosti na dvojkolí,5 t jen do rychlosti 100 km/h (režim S). Jízda rychlostí 10 km/h (režim SS) již vyžaduje snížení limitu hmotnosti na dvojkolí na 0 t. To po odečtení vlastní hmotnosti vozu znamená snížení ložné hmotnosti vozu přibližně o 15 %, což citelně snižuje produktivitu vlakové dopravy; 3

86 zvýšení rychlosti jízdy vlaku ze 100 km/h na 10 km/h znamená v důsledku vyšší aerodynamické ztráty, zvýšení spotřeby energie pro jízdu ustálenou rychlostí cca o třetinu, neboť aerodynamický odpor dominuje nad odporem z valení; zvýšení rychlosti jízdy vlaku ze 100 km/h na 10 km/h znamená zvýšení akustického výkonu hluku valení úměrně třetí mocnině rychlosti, tedy o,4 db, a efektivního akustického tlaku úměrně druhé mocnině rychlosti, tedy o 1,6 db. Jeví se racionální kompenzovat tento trend hladkým povrchem kol (náhrada špalíkových brzd brzdami kotoučovými); zásadním tématem jsou třecí brzdy nákladních vozů, a to jak z hlediska tepelného namáhání kol (řešení je v náhradě špalíkových brzd brzdami kotoučovými), tak z pohledu ovládání (řešení je v přechodu od pneumatického ovládání samočinné brzdy k elektrickému při současném stavu techniky patrně bezdrátovému, i když i drátové ovládání je zejména v souvislosti s přechodem na spojení vozů centrálním automatickým spřáhlem nepochybně možné). Okamžité synchronní elektrické ovládaní brzd ve všech vozech vlaku umožní odstranit současné záměrně dlouhé doby plnění brzdových válců při druhém způsobu brzdění (režim G, resp. česky N ). Dosud používané pomalé plnění brzdových válců je u dlouhých nákladních vlaků s konvenční pneumatickou samočinnou brzdou nutností, a to s ohledem na nízkou rychlost šíření povelu k brzdění, dávaného snížením tlaku vzduchu v hlavním potrubí. Bez pomalého plnění brzdových válců by z důvodu dřívějšího účinku brzd přední části vlaku docházelo k velkým silovým podélným rázům v soupravě vlaku. Avšak jen za polovinu doby plnění brzdového válce rozvaděčem na 95 % plného tlaku, která podle vyhlášky UIC 540 činí v režimu G 18 až 30 sekund, ujede vlak pohybující se rychlostí 100 km/h vzdálenost 50 až 417 m. Ke zmírnění nepříznivých důsledků pomalého poklesu tlaku vzduchu v hlavním potrubí samočinné brzdy na brzdění dlouhých nákladních vlaků je (zejména v USA, ale i v Evropě ve Francii, Itálii a Švýcarsku) používáno současné vypouštění tlaku vzduchu z hlavního potrubí samočinné brzdy po povelu k brzdění nejen od čela vlaku (brzdičem), ale i od jeho konce přenosným zařízením EOT ( End of Train ). Napojením EOT na hlavní potrubí samočinné brzdy posledního vozu je dosahováno určitého zkrácení zábrzdné dráhy a zmenšení podélných mezivozových sil; samostatným tématem při zvyšování rychlosti jízdy nákladních vlaků jsou obecně nepříliš dobré jízdní vlastnosti nákladních vozů. Optimalizace vypružení těchto vozů je však limitována požadavky na jeho svislou tuhost. Ta je v případě použití pasivních pružících prvků determinována rozdílem hmotností plně loženého a prázdného vozu na straně jedné a přípustným rozdílem výšky středů nárazníků na straně druhé. Bez změny koncepce tažného a narážecího ústrojí či bez aplikace pneumatického vypružení jsou možnosti v oblasti zlepšení vypružení nákladních vozů (a tedy i jejich jízdních vlastností) velmi omezené. Bylo by chybou tvrdit, že konvenční nákladní vlaky budou vždy jezdit nejvyšší rychlostí jen 100 km/h. Avšak podmínkou k překonání této meze je, aby i železniční nákladní vozy prošly podobnou inovační proměnou, jakou prošly v posledních 4

87 desetiletích osobní železniční vozy i silniční nákladní automobily. Z tohoto trojlístku zůstaly na technické úrovni minulého století již jen nákladní vozy. Nejde však o otázku technickou, jde o otázku ekonomickou. Dokud nedojde k internalizaci externalit, tedy k naplnění hesel uživatel platí a znečišťovatel platí, a škody na životním prostředí a zdraví obyvatelstva způsobované nákladní automobilovou dopravou ve výši,67 Kč/tkm [3] budou neadresně hrazeny ze státního rozpočtu, bude železnice chronicky podinvestovaná. Ve snaze nabídnout trhem akceptovatelné přepravné nebude generovat výnosy potřebné pro zásadní inovace vozového parku. Klíčem k řešení jak elektropneumatického ovládání brzd, tak i vyššího statického průhybu vypružení (jakožto i v dalším textu popisovaných témat tažných a tlačných sil a také bezpečnosti, produktivity a personální náročnosti posunu) je dokončení záměru ze sedmdesátých let minulého století opustit dosavadní typ tažného a narážecího ústrojí (táhlový hák se šroubovkou a nárazníky) a nahradit je centrálním spřáhlem. V uvažované evropské jednotnosti tento záměr napoprvé nevyšel (blíže viz kapitola.7) a Evropa zůstala posledním kontinentem nevyužívajícím na železnici centrální automatické spřáhlo. Avšak bez ohledu na tuto skutečnost se v souvislosti s trendem ucelených trakčních i netrakčních jednotek u vozidel osobní přepravy v Evropě ujala a doznala stále rozsáhlejšího uplatnění centrální spřáhla. A to jak vně trakčních jednotek (automatická spřáhla typu Scharfenberg s hlavou typu 10), tak i uvnitř trakčních i netrakčních jednotek (projektově specifická semipermanentní spřáhla). Zejména v souvislosti s prioritní orientací nákladní železniční dopravy na ucelené vlaky lze v budoucích letech logicky podobný trend reálně očekávat i u vozidel a vlaků nákladní přepravy. Podobně jako v případě osobní dopravy nepůjde o centrálními orgány EU nařízenou povinnost, ale o iniciativní kroky dopravců ke zvýšení bezpečnosti, produktivity a výkonnosti nákladní železniční dopravy. Dokladem tohoto trendu jsou nejen již od roku 010 provozované těžké ucelené nákladní vlaky, sestavené z vozů s centrálními spřáhly, vedené dvojicemi lokomotiv německé řady 189 (rovněž vybavených automatickými spřáhly) a přepravující železnou rudu mezi Německem a Nizozemím, či dvojice nákladních vozů spojených krátkými spřáhly (typicky pro přepravu automobilů), ale i projekt 5L, v jehož rámci plánuje švýcarské SBB Cargo do konce roku 018 vybavit automatickými spřáhly na 130 nákladních vozů a podrobit tuto technologii zkušebnímu provozu. Motivací zde přitom je i nezanedbatelná úspora fyzicky náročné a rizikové manuální práce.. Hmotnost vlaku S délkou vlaku úzce souvisí i další otázka, kterou je nutné si položit jak bude takový vlak vlastně těžký? Ponecháme-li stranou úvahu, že ke zvýšení produktivity nákladní železniční dopravy by jistě nemalou měrou přispělo zvýšení dovoleného nápravového zatížení na 5 t (pro které vyhovují i mnohé stávající konstrukce podvozků nákladních vozů), tak za předpokladu využití parametrů traťové třídy D4 (,5 t/n, až 8,0 t/m) může hmotnost soupravy kontejnerového vlaku o 7 vozech činit 430 t v případě čtyřnápravových vozů (např. typu Sggnss 80 ), až t v případě vozů šestinápravových (článkových, např. typu Sggrss 80 ). Avšak při uvažování čtyřnápravových vozů o délce 13,5 až 14 m (např. typů Falls, Eas apod.) tak může být ve vlaku délky 740 m řazeno i více než 50 vozů, jejichž celková hmotnost může přesáhnout hodnotu t. Takové nákladní vlaky v Evropě existují, 5

88 například v Polsku (přeprava uhlí), odkud též přijíždějí na území ČR. Avšak u nás jsou rozdělovány, což pochopitelně zásadním způsobem zvyšuje dopravní náklady. Otázka hmotnosti vlaku je zcela zásadní, neboť z ní vyplývají požadavky na trakční parametry hnacích vozidel (subsystém RST), která mohou takové vlaky dopravovat, a na pevná trakční zařízení (subsystém ENE), která budou příslušná vozidla elektricky, respektive energeticky napájet. S parametry trakčních vozidel pak přímo souvisejí i další požadavky na vozidla, především přípustné tažné a tlačné síly, ale i požadavky na další související subsystémy, a to zejména v oblasti elektrického napájení (subsystém ENE). Ve vzájemné vazbě subsystémů RST a ENE jde především o výkonnost trakčních napájecích stanic při dodávce příkonu pro vozidla, jakožto při odběru výkonu při rekuperačním brzdění, a o schopnost vrchního i zpětného vedení příslušné příkony a výkony přenést (s nízkými ztrátami a v rámci akceptovatelných úbytků napětí). Se zpětným trakčním vedením bezprostředně souvisí nejen téma úbytků napětí, přípustných hodnot dotykového napětí na kolejnicích a s nimi spojených předmětů (včetně vozidel) a průtoku podélných proudů vozidly vlaku, ale rovněž téma vlivu zpětných proudů na železniční zabezpečovací zařízení (subsystém CCS). Zde jde jak o schopnost proudovodivých překlenutí izolovaných styků kolejových obvodů přenášet příslušnou intenzitu proudu (dimenzování stykových tlumivek) a o schopnost proudonevodivých izolovaných styků kolejových obvodů odolávat napěťovému namáhání, zejména na kosých kolejových propojkách, tak i o dovolenou úroveň rušivých proudů trakčních vozidel, která vede k instalaci perspektivních kolejových obvodů s vysokou odolností vůči rušivým proudům ve smyslu požadavků ČSN [7]. V souvislosti s instalací ETCS na tratích a vozidlech je po ukončení migračního období (což podle Národního implementačního plánu ERTMS nastane na 1. a. národním tranzitním železničním koridoru ke dni ) plánováno demontovat hlavní návěstidla. To umožní optimalizovat délku a rozmístění prostorových oddílů (odpadne kritérium viditelnosti návěstidel a jednotné zábrzdné vzdálenosti m) s cílem vytvořit podmínky pro jízdu vlaků v těsnějším sledu. Indikace volnosti koleje již bude prováděna výhradně počítači náprav napojenými na optickou datovou sběrnici. To umožní zbavit se v kolejišti izolovaných styků a problémů s jejich provozem spojenými. Všechna tato témata nabývají na vážnosti při vícenásobné trakci (přípřeže a postrky), jejichž aplikace úzce souvisí s podélným profilem trati. Jde zejména o výkonnost pevných trakčních zařízení (subsystém ENE), která je limitována nejen výkonem trakčních napájecích stanic, ale i přenosovou schopností trakčního vedení. Podstatné je, aby byla splněna kvalita napájení podle TSI ENE, tedy aby napětí na sběrači lokomotiv neklesalo pod 90 % jmenovité hodnoty. V souladu s TSI LOC&PAS jsou totiž vozidla o výkonu vyšším než MW povinně vybavena softwarovým zařízením podle EN pro automatické snižování výkonu při poklesu napájecího napětí pod 90 % jmenovité hodnoty. To sice chrání napájecí systém před přetížením s následkem vypnutí v důsledku zásahu ochran, avšak za cenu nedodržení jízdního řádu vlivem prodloužení jízdních dob. Kvalitní napájení je proto výrazným opatřením k zajištění stability jízdního řádu. S tím přímo souvisí náhrada systému 3 kv 6

89 systémem 5 kv, který se vyznačuje mnohonásobně vyšší přenosovou schopností trakčního vedení, neboť ta roste s druhou mocninou napětí. Se stabilitou jízdního řádu souvisí i další téma, a tím jsou elektrická následná mezidobí. Zejména v souvislosti s jízdou skupin nákladních vlaků v těsném sledu za sebou (ve svazcích) je důležité, aby výkonnost subsystému ENE nelimitovala výkonnost subsystémů INS a CCS. Tedy aby elektrické následné mezidobí nebylo delší než následné mezidobí umožněné konfigurací kolejiště a zabezpečovacím zařízením. V opačném případě by prodloužení rozestupu mezi vlaky v důsledku slabého napájení omezovalo kapacitu dráhy a tím znehodnocovalo investice vložené do modernizace tratí a zabezpečovací techniky včetně ERTMS. Proto ani současné pojetí řízení provozu z centrálních dispečerských pracovišť nepočítá s omezováním sledu jízdy vlaků v důsledku překročení výkonnosti subsystému ENE. Ten musí být dimenzován tak, aby potřeby provozu pokryl..3 Podélný sklon V souvislosti s hmotností vlaků je nutné uvědomit si, že v současnosti se v České republice většina nákladní železniční dopravy odehrává na tratích 1. a. národního tranzitního železničního koridoru, což jsou tratě sklonově velmi příznivé s podélnými sklony zpravidla jen do 7. Alois Negrelli důsledně trasoval tratě z Olomouce do Prahy a z Brna do České Třebové s nejvyšším sklonem 1 : 150 (6,7 ), což ve zvlněném reliéfu krajiny nebylo snadné. To je dodnes činí velmi vhodnými pro nákladní dopravu, neboť vytvářejí podmínky pro vysoké normativy zátěže lokomotiv. Nástrojem k dosažení těchto sklonových poměrů mu byly oblouky o poloměru 00 sáhů (380 m). To byla ve své době velkorysá hodnota, avšak v současné době omezuje rychlost jízdy vlaků (v závislosti na velikosti stavebního převýšení) na úrovni 80 až 90 km/h. Snaha zvýšit traťovou rychlost cestou napřímení oblouků je spojená se zkrácením trasy a v důsledku toho (při zachování výškové úrovně) i se zvětšením podélného sklonu. To pak pochopitelně negativně ovlivňuje normativ zátěže nákladních vlaků pro jízdu lokomotiv ustálenou rychlostí. Tato nežádoucí situace nastala na modernizované trati Zábřeh na Moravě Česká Třebová, kde nově vznikl před Třebovickým sedlem z moravské strany úsek se sklonem 10. Tato skutečnost je závažným varováním. V minulosti univerzálně pojaté tratě mohou být po modernizaci, která je prioritně podřízená potřebám rychlé osobní dopravy (zvýšení traťové rychlosti), vůči nákladní dopravě méně přívětivé. A to jak snížením propustnosti (nerovnoběžný grafikon), tak i poklesem normativu hmotnosti v důsledku zvýšení podélného sklonu. To vede k poznání segregovat dopravu pomalých a rychlých vlaků výstavbou vysokorychlostních železnic. Avšak bylo by velkou chybou znehodnotit vysokorychlostní tratě snahou o jejich univerzální využitelnost i pomalými vlaky vedlo by to k vysokým investičním i provozním nákladům. V porovnání se současnou realitou převažujícího soustředění nákladní dopravy na tratě 1. a. tranzitního železničního koridoru odlišná situace nastane, až se po dokončení modernizačních prací vrátí nákladní doprava i na 3. a 4. tranzitní železniční koridor. Pro oba tyto koridory jsou charakteristické táhlé sklony 10 až 11. Ještě náročnější sklonové poměry se ovšem nacházejí na odklonové trati přes 7

90 Vysočinu (trať Brno Havlíčkův Brod Kolín, součást Východního a východostředomořského koridoru RFC 7) s táhlým stoupáním 17 v úseku Tišnov Vlkov. Proto je logické, že nákladní dopravci preferují mezi Kolínem a Brnem jízdu přes Českou Třebovou před jízdou přes Havlíčkův Brod (viz obr. 1). Vyšší podélné sklony vedou z titulu vyšší spotřeby energie i z důvodu nižších normativů zátěže lokomotiv k vyšším provozním nákladům vlakové dopravy. Neschopnost úbočím vedené paralelní Duchcovsko-podmokelské dráhy s vrcholovým bodem u Malého Chvojna v nadmořské výšce téměř 400 m konkurovat při přepravě uhlí údolní kmenové trati ÚTD s vrcholovým bodem u Oldřichova ve výšce 50 m je dějinným dokladem této skutečnosti. Kompenzace vyšších provozních nákladů vlakové dopravy na tratích s velkými sklony (zejména objízdných tras) jejich zařazením do levnější kategorie při určování ceny za použití dráhy, jak nově činí SŽDC v Prohlášení o dráze [8], je správnou cestou k zapojení dalších tratí do sítě vhodné k zajišťování vlakové dopravy. Avšak toto zvýhodnění musí být náležitě významné, aby dopravci kompenzovalo zvýšené náklady spojené s jízdou vlaku po sklonově náročnější trati (vyšší spotřeba energie, nižší normativ zátěže, nižší produktivita vozidel a personálu) přes Havlíčkův Brod přes Českou Třebovou 500 Nadmořská výška - h [m] Vzdálenost od Prahy - x [km] Obrázek 1: Porovnání podélných profilů železničních tratí Praha Brno trasovaných přes Havlíčkův Brod a přes Českou Třebovou Podobně náročné sklonové poměry jako na trati přes Vysočinu jsou však i na obou větvích koridoru RFC 9 Rýn Dunaj, které československou státní hranici překonávají jak přes Střelnou, tak přes Jablunkov s využitím dlouhých ramp se sklonem Tažná síla 8

91 Zcela samostatnou a mimořádně závažnou kapitolou je schopnost trakčních vozidel (lokomotiv) dopravovat do velkých stoupání dlouhé těžké nákladní vlaky. Zde působí dvě kritéria: zvládnout dopravu vlaku (neuvíznout); zvládnout dopravu těžkého vlaku určitou požadovanou rychlostí (nesnižovat propustnou kapacitu dráhy). První kritérium je dáno adhezními schopnostmi lokomotivy (využitelná tažná síla na mezi adheze), k druhému ještě přistupuje trakční výkon. Pro zajištění každodenního nekonfliktního provozu je z hlediska adhezního omezení rozhodující dosažitelná tažná síla nejen na suché koleji (bez písku), ale i na mokré koleji (s pískem). Zatímco u lokomotiv se stejnosměrnými trakčními motory bylo dlouhodobým provozem ověřeno využívat v tomto režimu součinitel adheze cca 0,1 (tažná síla 180 kn při hmotnosti 88 t), u lokomotiv s frekvenčně řízenými střídavými třífázovými asynchronními trakčními motory dospěl vývoj k hodnotám: využitelný součinitel adheze 0,4 (tažná síla 15 kn při hmotnosti 90 t) v případě vektorového řízení trakčního pohonu po podvozcích (dvojice trakčních motorů je napájena ze společného pulzního napěťového střídače) a tlapového pohonu dvojkolí (vyšší oscilace svislých kolových sil z důvodu velkých nevypružených hmot) na suché koleji bez písku, na mokré koleji s pískem; využitelný součinitel adheze 0,8 (tažná síla 50 kn při hmotnosti 90 t) v případě vektorového řízení trakčního pohonu po dvojkolích (každý trakční motor je napájen z individuálního pulzního napěťového střídače) a odpruženého pohonu dvojkolí (nižší oscilace svislých kolových sil z důvodu menších nevypružených hmot) na suché koleji bez písku, na mokré koleji s pískem. V této souvislosti však stojí za zmínku vliv kvality železničního svršku na dosažitelnou tažnou sílu hnacího vozidla. Zatímco výše uvedené hodnoty tažných sil na mezi adheze je možné v běžných podmínkách dosáhnout na koleji s dobrou geometrií (přijatelná úroveň nerovností koleje, absence vlnkovitosti kolejnic), na neudržované koleji s velkými nerovnostmi mohou být disponibilní tažné síly stejných hnacích vozidel výrazně nižší, zejména u lokomotiv s tlapovými trakčními motory, což ostatně potvrzují i zkušenosti z provozu. Příčinu lze hledat ve známé závislosti dosažitelné tažné síly na součiniteli adheze a na svislém zatížení hnacích dvojkolí (tedy na součtu příslušných svislých kolových sil). Běžně udávaná závislost dosažitelného součinitele adheze na rychlosti jízdy v podobě různých starších empirických vztahů (Curtius-Kniffler, Kother, ), poplatných dnes již překonaným tehdejším trakčním pohonům, pojezdům i kvalitě tratí, ve skutečnosti nemá přímé fyzikální opodstatnění. Skutečná podstata problému se skrývá v hodnotách svislého zatížení na jednotlivých kolech. Nikoliv součinitel adheze ( ), ale okamžitá hodnota svislé kolové síly (Q), ovlivněná dynamikou jedoucího vozidla, je závislá na rychlosti jízdy. Vlivem jízdy vozidla po nerovné koleji dochází k rozkmitání svislých kolových sil okolo hodnoty statického zatížení, čímž klesá výsledná efektivní hodnota svislého zatížení, využitelná pro adhezní přenos 9

92 podélných sil mezi kolem a kolejnicí. A tento rozkmit svislých kolových sil je závislý jednak na rychlosti jízdy, ale právě také na nerovnostech koleje a svoji roli hraje i konstrukce pojezdu vozidla (zejména velikost nevypružených hmot). K tomu, aby mohla hnací vozidla i při vyšších rychlostech využívat vysoké hodnoty tažných sil, jsou proto kvalitní a udržovaná trať i kvalitní pojezd a kvalitní regulace tažných sil na mezi adheze nutnou podmínkou. Zajímavým tématem je též porovnání dosažitelných adhezních tažných sil lokomotiv na kolejnicích s úklonem 1 : 0 a 1 : 40. Fyzikálně není důvod k tomu, aby byly na kolejnicích s úklonem 1 : 0 horší adhezní podmínky než na kolejnicích s úklonem 1 : 40. Avšak strojvedoucí dálkových nákladních vlaků takovou zkušenost mají. Příčinu tohoto jevu tak lze hledat zejména ve skutečnosti, že modernizované tratě s kolejnicemi s úklonem 1 : 40 jsou v lepším stavu jak z hlediska geometrie koleje, tak i opotřebení příčného profilu hlav kolejnic než původní traťové úseky s kolejnicemi s úklonem 1 : 0. V grafu na obr. je pak demonstrováno, jak závisí hmotnost zátěže, kterou je schopna dopravovat do stoupání konstantní rychlostí jedna lokomotiva disponující tažnou silou 15 kn (případ řízení tažné síly po podvozcích, tlapové trakční motory), resp. 50 kn (případ individuálního řízení tažné síly po dvojkolích, odpružené trakční motory) na hodnotě sklonu koleje za předpokladu působení měrného vozidlového odporu o hodnotě,5 N/kN (přibližně odpovídajícího odporu kategorie T4 při rychlosti 90 km/h) a měrného odporu z oblouku o hodnotě 0,5 N/kN, tedy za předpokladu působení odporu ze stoupání zvětšeného o 3 N/kN F ok = 50 kn F ok = 15 kn 3000 Hmotnost zátěže - M d [t] Sklon - s [ o /oo] Obrázek : Závislost hmotnosti zátěže, kterou je schopna dopravovat jedna lokomotiva s disponibilní tažnou silou 15 kn, resp. 50 kn, na hodnotě sklonu koleje za předpokladu působení měrného vozidlového odporu o hodnotě,5 N/kN a měrného odporu z oblouku o hodnotě 0,5 N/kN 10

93 .5 Trakční výkon Zejména na tratích s taktovou osobní železniční dopravou (dálkovou či regionální) zbývají v jízdním řádu pro nákladní vlaky jen poměrně krátké časové úseky. Ty jsou využitelné jen pro trasování rychle jedoucích nákladních vlaků. Praktickým výsledkem je, že nákladní vlak schopný překonat rozhodné stoupání vyšší rychlostí, která nezdržuje osobní dopravu (typicky kolem 90 km/h), projede příslušný traťový úsek s minimem čekání na předjíždění, tedy relativně rychle, například s cestovní rychlostí 70 km/h. Avšak nákladní vlak schopný překonat rozhodné stoupání nižší rychlostí, která by zdržovala osobní dopravu (tradičně kolem 40 až 60 km/h), projede příslušný traťový úsek s řadou dlouhých čekání na předjíždění, která sníží jeho cestovní rychlost na hodnoty kolem 0 až 30 km/h. To má zásadní dopad nejen na atraktivitu nákladní dopravy a na produktivitu vozidel a personálu, ale v zásadě i na použitelnost nákladní železniční dopravy pomalé nákladní vlaky přes osobní dopravou silně zatížené traťové úseky neprojedou. Důsledkem této skutečnosti je růst trakčního výkonu elektrických lokomotiv z tradičních MW (tažná síla 180 kn při rychlosti 40 km/h), resp. 3 MW (tažná síla 180 kn při rychlosti 60 km/h), na současných 6,4 MW (tažná síla 50 kn při rychlosti 9 km/h), který byl umožněn odklonem od používání trakčních motorů s komutátory (limitní výkon cca 1 MW na dvojkolí) ve prospěch třífázových asynchronních trakčních motorů (limitní výkon cca 1,6 MW na dvojkolí). To vyplývá z požadavku zvýšit měrný trakční výkon nákladních vlaků z někdejších 1 až 1,5 kw/t na současných typických 3 kw/t. Tento vývoj pěkně ilustrují rakouské železnice. V éře někdejších Kk.St.B. byly lokomotivy označovány cedulkou s válečnou kategorií, která udávala hmotnost vlaku, kterou je lokomotiva schopna dopravit do stoupání 10 rychlostí 17 km/h. V současné době je na rakouských železnicích kritériem normativu hmotnosti nákladního vlaku nejen tažná síla lokomotivy, ale i její výkon, neboť je nutno dodržet stanovenou jízdní dobu pro danou trasu. Náležité využití možné propustnosti tratí je základním cílem..6 Kombinace různých lokomotiv Pokud jsou k dopravě vlaku použity (v podobě přípřeže či postrku) dvě či více lokomotiv různých výkonů a různých mezních tažných sil, tedy s různými mezními rychlostmi, nelze jejich výkony a mezní tažné síly jednoduše sčítat. Pokud by byly lokomotivy používány k vlakové dopravě samostatně, poveze každá z nich svůj vlak jinou rychlostí. Avšak při společném nasazení k dopravě vlaku musí jet rychlostí stejnou. Z toho při různých výkonech plynou dvě možnosti (které lze aplikovat i společně): výkonnější lokomotiva sníží svůj výkon tak, aby se přizpůsobila méně výkonné lokomotivě (její mezní rychlosti). Pak obě lokomotivy plně využijí své mezní tažné síly, ale výkonnější lokomotiva nevyužije svůj jmenovitý výkon. Výsledný normativ zátěže odpovídá součtu normativů zátěže jednotlivých lokomotiv, ale vlak jede pomalu, rychlostí odpovídající méně výkonné lokomotivě; méně výkonná lokomotiva zvýší svojí rychlost tak, aby se přizpůsobila více výkonné lokomotivě (její mezní rychlosti). Pak obě lokomotivy plně využijí své 11

94 jmenovité výkony, ale méně výkonná lokomotiva nevyužije svoji mezní tažnou sílu. Vlak jede sice rychle (rychlostí odpovídající výkonnější lokomotivě), ale výsledný normativ zátěže je nižší než součet normativů zátěže jednotlivých lokomotiv. Pokud například společně dopravují vlak lokomotiva o výkonu 3 MW (tažná síla 180 kn při rychlosti 60 km/h) a lokomotiva o výkonu 6,4 MW (tažná síla 50 kn při rychlosti 9 km/h), tak je možno volit z hlediska využití výkonu a dosažené rychlosti dva stavy: výkonnější lokomotiva sníží svůj výkon tak, aby se přizpůsobila méně výkonné lokomotivě (její mezní rychlosti 60 km/h). Spolu disponují plnou mezní tažnou silou = 430 kn, ale sníženým výkonem 3 + 4, = 7, MW (proti možným 9,4 MW); méně výkonná lokomotiva zvýší svojí rychlost tak, aby se přizpůsobila výkonnější lokomotivě (její mezní rychlosti 9 km/h), tím však klesne její tažná síla. Spolu disponují plným výkonem 3 + 6,4 = 9,4 MW, ale sníženou mezní tažnou silou = 367 kn. Použití vícenásobné trakce (přípřež či postrk) je v současnosti při vozbě dálkových nákladních vlaků zpravidla vázáno na určitý nepříliš dlouhý horský úsek (překonání rozvodí). O tom, kterou z výše uvedených možností lze při dopravě vlaku kritickým úsekem použít, tedy zda dvě rovnocenné lokomotivy, nebo zda postačí výpomoc poskytnutá (starší) méně výkonnou lokomotivou, rozhodují dvě objektivní okolnosti: jak velký je rozdíl mezi normativem zátěže vlakové lokomotivy a skutečnou hmotností vlaku. Tedy jak velkou tažnou (respektive tlačnou) přídavnou sílu přípřežní či postrkové lokomotivy je potřeba doplnit k tažné síle vlakové lokomotivy, a zda je k docílení této přídavné síly nutno snížit výkon, a tedy rychlost vlakové lokomotivy; jak silný je provoz vlakové dopravy na dotyčné trati, tedy zda je z titulu její propustnosti přípustné případné snížení rychlosti jízdy nákladního vlaku z důvodu přizpůsobení (snížení) výkonu vlakové lokomotivy méně výkonné přípřežní či postrkové lokomotivě. Každopádně se při vícenásobné trakci jeví jako výhodnější používat typově stejná hnací vozidla. Tuto důležitou skutečnost je nutno vzít v úvahu i při dimenzování trakčních zařízení (trakčního vedení a trakčních napájecích stanic subsystém ENE) na sklonově náročných tratích s předpokladem využívání vícenásobné trakce..7 Dovolené namáhání spřáhel S hmotností (dlouhých) vlaků a se sklonovými poměry na trati přímo souvisí jeden z konkrétních provozních problémů, a to dovolené namáhání spřahovacího ústrojí. Na rozdíl od např. amerických, australských, ruských či čínských železnic se v evropské nákladní železniční dopravě dosud až na výjimky neprosadilo centrální spřáhlo, které umožňuje přenášet podstatně větší podélné síly než dnešní standard UIC táhlový hák se šroubovkou. Iniciativa UIC zavést ho na evropských železnicích, intenzivně rozvíjená v 70. letech minulého století, byla zmařena tehdejším politickým rozdělením Evropy: 1

95 západoevropské země (tehdy spojené v EHS) inklinovaly k automatickému spřáhlu zajišťujícímu kromě mechanického spojení vozidel i propojení jejich pneumatických a elektrických zařízení, tedy ke spřáhlu tuhému (bez možnosti vzájemného vertikálního pohybu hlav); země socialistického tábora (tehdy spojené v RVHP) požadovaly kompatibilitu nového evropského automatického spřáhla s automatickým spřáhlem typu SA- 3 zavedeným na železnicích tehdejšího Svazu sovětských socialistických republik (rozchod 1 54 mm), které je spřáhlem netuhým (s možností vzájemného vertikálního pohybu hlav), a tedy z principu neumožňuje koncentrické spojení pneumatických potrubí a elektrických vodičů. Výsledkem těchto protichůdných požadavků, definovaných ve vyhláškách OSŽD 5/1 a UIC 5, bylo vytvoření vzorků sice funkčních, ale složitých a drahých spřáhel OSŽD typ a UIC Eurocoupler, respektive Unicoupler, s nevelkou důvěrou v jejich provozní spolehlivost. Ekonomickým důsledkem bylo neúspěšné ukončení projektu jednotného evropského automatického spřáhla a zachování tradičního tažného a narážecího ústrojí. Jen mohutné šrouby v čelních partiích lokomotiv z té doby dodnes připomínají tehdejší odhodlání. Zároveň dokládají, že toto téma nebylo zdoláno, ale jen odsunuto. Jeho řešení má evropská železnice stále před sebou, neboť nárazníky a tažný hák se šroubovkou jsou rok od roku stále větším anachronizmem. Stojí za povšimnutí, že navzdory popisovanému nezdaru se v osobní dopravě u trakčních jednotek neformálně prosadil standard: vně automatické spřáhlo s hlavou typu 10; uvnitř semipermanentní spřáhlo. Na dobrou zkušenost se spojením vozidel centrálními spřáhly navázaly i netrakční jednotky, které praktikují standard: vně táhlový hák se šroubovkou a nárazníky (z důvodu jednotného standardního rozhraní s lokomotivami, případně i s posilovými vozy); uvnitř semipermanentní spřáhlo. Z vozidel určených k přepravě osob tak (zejména v novovýrobě) tradiční UIC mezivozové rozhraní postupně mizí. Avšak v nákladní dopravě ustrnula evropská vozidla na tradičních náraznících a táhlovém háku se šroubovkou, což nepříjemně limituje tažné i tlačné síly. Omezujícím prvkem této konstrukce je šroubovka, konkrétně pak závěsnice, které mají ve své základní variantě (tzv. spřahovací systém 1 MN dle EN [9]) statickou pevnost 850 kn. Je však zřejmé, že při vyvíjení tažných sil hnacími vozidly v čele vlaku nelze z důvodu existence podélných dynamických jevů v soupravě statickými silami plně využívat tuto limitní hodnotu. Musí být zachována určitá bezpečnost vůči překročení pevnosti spřahovacího systému, které by vedlo k přetržení vlaku. Definice limitní hodnoty tažné síly, kterou může být šroubovka zatěžována, však není zakotvena ani v TSI (WAG, LOC&PAS ani OPE), ani v normě EN , a je tudíž v rámci evropské železniční sítě národním specifikem. V podmínkách SŽDC se touto otázkou zabývá předpis SŽDC (ČD) D/1 [10], kde je pro vozidla normální stavby uvedeno, že: Hranice dovoleného 13

96 namáhání táhlového ústrojí v tahu je překročena, činí-li okamžitá tažná síla na háku vozidla více než 350 kn. V kontextu tohoto limitu je zřejmé, že trakční parametry moderních čtyřnápravových elektrických lokomotiv (trakční výkon přibližně 6 MW, rozjezdová tažná síla na obvodu kol až 300 kn, disponibilní tažná síla na obvodu kol cca 15 kn v případě regulace po podvozcích, resp. cca 50 kn v případě individuální regulace trakčních motorů) nelze efektivně využít, má-li být druhá lokomotiva řazena jako přípřežní. Pokud nemá být překročen limit tažné síly na háku 350 kn, musí být tažná síla každé z dvojice lokomotiv v čele vlaku omezena přibližně na 175 kn, tedy přibližně na 80 %, resp. 70 % uvažovaných hodnot disponibilní tažné síly každé lokomotivy. To je nepříjemné, neboť snaha plnohodnotně využít tažných sil obou lokomotiv vede k použití druhé lokomotivy nikoliv jako přípřežní (v režimu vícečlenného řízení), ale na postrku. To je v porovnání s přípřeží určitou provozní komplikací, která zvyšuje provozní náklady, protože vzniká potřeba nejen druhé lokomotivy, ale i druhého strojvedoucího. Hodnota dovoleného zatížení tažného a narážecího ústrojí 350 kn, uplatňovaná na síti SŽDC, pravděpodobně pochází z výzkumu prováděného kolem roku 1960 na tehdejších ČSD (viz [11]). Tento výzkum probíhal za velmi dramatických souvislostí, neboť v síti ČSD tehdy docházelo ročně k cca 500 případům přetržení vlaku. Skutečnost, že více než polovina přetržení nastala při brzdění, dokládá, že nikoliv statické, ale dynamické síly byly základní příčinou této kalamitní situace. Tu však je nutno vidět v kontextu tehdejšího technického stavu vozidel (velký podíl vozů bez průběžné brzdy, kombinace pneumatických brzd s jednorázově a stupňovitě odbrzditelnými rozvaděči, průběžného a neprůběžného táhlového ústrojí, nárazníky s kuželovými pružinami s malým vnitřním útlumem, ). Od té doby došlo k významnému zlepšení technického stavu vozidel (nárazníky s prstencovými pružinami s velkým vnitřním útlumem, sjednocení a modernizace brzdové výstroje vozů, dokonalejší brzdové rozvaděče ve vozech i dokonalejší brzdiče na lokomotivách, plynulá regulace tažné síly, moderní protiskluzové ochrany, ). Následně však již podobná měření prováděna nebyla. O konzervativnosti limitu 350 kn tahového namáhání spřahovacího ústrojí svědčí i situace v zahraničí. V současnosti v Německu umožňuje správce infrastruktury DB Netz využívat pro tatáž vozidla jako u nás (tj. pro lokomotivy a vozy se standardní šroubovkou se statickou pevností 850 kn) maximální hodnotu tažné síly 450 kn. V případě zesílené šroubovky (tzv. spřahovací systém 1, MN se statickou pevností šroubovky 1 00 kn, nebo spřahovací systém 1,5 MN se statickou pevností šroubovky kn dle EN ) pak dokonce 500 kn (viz [1]). V grafu na obr. 3 je analogicky k obr. znázorněno porovnání hmotnosti zátěže, která může být za daných předpokladů dopravována dvojicí lokomotiv, a to jak při respektování definovaných limitů zatížení táhlového ústrojí, tak při plném využití disponibilních tažných sil dvojice lokomotiv. 14

97 F ok = x 50 kn F ok = 450 kn (D) F ok = x 15 kn F ok = 350 kn (CZ) Hmotnost zátěže - M d [t] Sklon - s [ o /oo] Obrázek 3: Závislost hmotnosti zátěže, kterou je schopna dopravovat dvojice lokomotiv při plném využití disponibilní tažné síly 15 kn, resp. 50 kn a při respektování limitů namáhání spřahovacího systému 350 kn a 450 kn, na hodnotě sklonu koleje za předpokladu působení měrného vozidlového odporu o hodnotě,5 N/kN a měrného odporu z oblouku o hodnotě 0,5 N/kN Dovolené zatížení šroubovky - F s p [kn] M d (SBB) F sp = 450 kn (D) F sp = (s + 5). M d. g Dovolená hmotnost soupravy - M d [t] F sp = 350 kn (CZ) Sklon - s [ o /oo] Obrázek 4: Různé definice dovoleného zatížení táhlového ústrojí (šroubovky s pevností 850 kn) v závislosti na hodnotě sklonu koleje (ČR: 350 kn, Německo: 450 kn, Švýcarsko: závislost hmotnosti soupravy na sklonu a odpovídající jízdní odpor, určený jako odpor ze sklonu zvětšený o 5 N/kN) 15

98 A podobně jako v Německu je tomu i ve Švýcarsku. Provozní předpisy švýcarských drah SBB (viz [13]) definují dovolené zatížení tažného ústrojí vozidel formou tabulky závislosti hmotnosti zátěže na sklonu trati. Tyto uvažované limity jsou pro názornost graficky porovnány na obr. 4. Ve Švýcarsku používané dovolené hodnoty hmotnosti zátěže jsou zde přepočítány s uvažováním odporu ze sklonu zvětšeného o 5, což zohledňuje vliv vozidlového odporu a odporu z jízdy obloukem. Z grafu je zřejmé, že odpovídající celková tažná síla se pohybuje těsně pod hranicí 450 kn (hodnoty hmotnosti vlaku jsou zaokrouhlovány dolů na celé stovky). Z těchto skutečností je zřejmé, že stojí za to prověřit (jak na straně vozidel, tak na straně železniční dopravní cesty), zda a za jakých podmínek lze i na tratích SŽDC zvýšit limit tažných sil dvojice lokomotiv ze současných 350 kn na hodnotu 450 až 500 kn..8 Postrky Vedle použití přípřeže lokomotiv je druhou možností jak zvýšit hmotnost vlaku, kterou lze dopravit kritickým traťovým úsekem, využití postrku. Tato možnost je v poslední době velmi diskutovaná, a to aktuálně zejména v souvislosti se snahou o zavedení veřejné postrkové služby dostupné všem dopravcům v relaci Brno-Maloměřice Kutná Hora hl. n., resp. Kolín. Při poskytování veřejné postrkové služby je důležitým aspektem, že z právního hlediska zůstává (na rozdíl od přípřeže) odpovědnost za dopravu vlaku na osobě strojvedoucího vlakové lokomotivy kmenového dopravce. V souvislosti s postrky jsou dnes na síti SŽDC omezujícími faktory opět příslušná ustanovení předpisu D/1 [10], která pro vozidla normální stavby stanovují hranici dovoleného namáhání narážecího ústrojí v tlaku na 350 kn pro případ dvou postrků ( dvojitého postrku ). Použití dvou postrků však musí být pro daný traťový úsek povoleno v příslušných tabulkách traťových poměrů (TTP). V úsecích, kde TTP umožňují řazení jen jednoho postrku, je tlačná síla hnacích vozidel na konci vlaku omezena na 00 kn. Kromě toho jsou pro nákladní vlaky s postrkem stanoveny další podmínky týkající se řazení vozidel ve vlaku nebo dovoleného rozdílu výšek nárazníků sousedních vozidel (viz např. směrnici PTs9-B-011 ČD-C [14]). Ještě z období parních lokomotiv převzatý pojem dvojitý postrk je poněkud zavádějící. U parních lokomotiv byla předpisem D 1 ČSD definována maximální síla pro součinitel adheze cca 0,0 a zpravidla měly nejvýše 16 t na nápravu, tedy dosahovaly v pětispřežním provedení tažnou či tlačnou sílu kolem 160 kn. Avšak rozjezdové tažné či tlačné síly blížící se limitu 350 kn dosahují i jednoduše jak starší šestinápravové lokomotivy, tak moderní čtyřnápravové lokomotivy. U parních lokomotiv byla navíc z důvodu jejich nízkého výkonu, a tím i nízké kritické rychlosti (556.0: 0 km/h) téměř totožná rozjezdová tažná síla a tažná síla při práci plným výkonem. U elektrických lokomotiv (starších i novějších) tomu tak není, mezi maximální rozjezdovou tažnou silou (omezenou adhezí či pohonem) a tažnou silou při práci jmenovitým výkonem (pracovní bod při jízdě ustálenou rychlostí) může být značný rozdíl. Proto je potřebné hodnoty obou sil rozlišovat. Omezení tlačné síly postrků je v zahraničí poněkud komplikovanější. Například v provozních předpisech DB Netz konkrétně v Ril [15] lze najít ustanovení, které říká, že v případě vlaků složených výhradně z podvozkových vozů není předepsáno žádné omezení tlačné síly postrkového hnacího vozidla, ve všech 16

99 ostatních případech je ovšem dovolená tlačná síla omezena na 40 kn a v obvodech nádraží a odboček pak nesmí tlačná síla překročit hodnotu 10 kn. Kromě toho je uvedeným předpisem omezena i rychlost jízdy vlaků s postrkem, a to na 60 km/h v případě nezavěšeného postrku, resp. na 80 km/h v případě, kdy je postrkové hnací vozidlo s vlakem svěšeno. V porovnání s tradicí i současností předpisů na železnicích v ČR, které připouštějí stejnou hodnotu 350 kn pro tažení i tlačení vlaku, jsou tedy současné německé předpisy při tlačení mnohem více opatrné než při tažení. Těmi skutečnými faktory, které limitují možnosti využití postrků, však nejsou předpisy samotné, nýbrž jejich fyzikální podstata. Nejde o pevnost narážecího ústrojí, ale zejména o příčné silové účinky vozidel na kolej a bezpečnost proti vykolejení. Za zmínku v této souvislosti stojí metodika, která definuje, jak se v současné době ověřuje bezpečnost nákladních vozů při působení podélných (tlačných) sil, potažmo pro jaké podmínky jsou nákladní vozy navrhovány. Tato metodika je definována v normě EN [16], která vychází z vyhlášky UIC 530- a de facto říká, že dvounápravové nákladní vozy musí vyhovět působení podélné tlačné síly alespoň 00 kn (přičemž původní vyhláška UIC 530- pracovala u starších vozů i s limity 150 kn, resp. 180 kn) a vozy vybavené dvounápravovými podvozky alespoň 40 kn. Příslušné zkoušky vozů probíhají v definované sestavě vlaku při jeho sunutí rychlostí 4 až 8 km/h dvojicí protisměrných oblouků o poloměru 150 m s krátkou mezipřímou délkou 6 m. Sledovanými veličinami jsou přitom především zdvihy jednotlivých kol zkoušeného vozidla a hodnoty rámových sil na jednotlivých dvojkolích pro danou podélnou sílu. Uvedená omezení úzce souvisejí právě s použitím standardního tažného a narážecího ústrojí UIC, kdy při působení tlačných sil vznikají při vzájemném příčném pohybu sousedních vozů tedy zejména při průjezdu (protisměrnými) oblouky a výhybkovými konstrukcemi mezi těmito vozy příčné třecí síly na jejich náraznících. Tyto příčné třecí síly jsou úměrné podélné tlačné síle a mohou poměrně výrazně ovlivnit silové poměry mezi koly a kolejnicemi, a tudíž i bezpečnost proti vykolejení. Existenci a velikost těchto příčných třecích sil ostatně dokládají i případy únavového poškození vnitřních nárazníků, známé z minulosti například z provozu elektrických jednotek řady 560 na obloukovitých tratích v okolí Brna, nebo případy v provozu upadlých nárazníků zaznamenané na nových plošinových vozech pro přepravu dřeva ve Švédsku na přelomu loňského a letošního roku. Je zřejmé, že v přímé koleji a v obloucích o velkých poloměrech není potřeba tlačnou sílu postrkového hnacího vozidla omezovat tak výrazně jako v případě stísněných směrových poměrů. S ohledem na výše uvedené je ovšem nutné požadavky na dovolenou tlačnou sílu určitým způsobem přenést z podmínek zkušebního úseku podle normy EN do běžných traťových poměrů předmětných traťových úseků. Tedy omezit tlačnou sílu tak, aby vlivem jejího působení nevznikaly velké příčné síly navozující nebezpečné situace. Respektive aby nedocházelo k enormnímu nárůstu silového působení vozidel na kolej (a samozřejmě také opotřebení). K tomu je potřeba mít na paměti, že např. kolejová spojka pro rychlost jízdy do odbočky 40 km/h je tvořená dvojicí protisměrných oblouků o jmenovitém poloměru 17

100 190 m s krátkou mezipřímou. Přitom za vyhovující vůz se při zkouškách dle EN považuje takový, jehož nenabíhající kola se při působení tlačné síly výše uvedených hodnot (tedy hodnot výrazně nižších než v ČR povolených 350 kn) nenadzdvihávají více než o 50 mm nad kolejnici. Toto je tedy jeden z důvodů, proč např. výše zmíněné německé provozní předpisy omezují dovolenou tlačnou sílu postrkového vozidla v obvodu stanic na 10 kn. Podobně tak ve Švýcarsku je dle informací uvedených v článku [17] tlačná síla lokomotivy situované na konci těžké vratné soupravy automaticky omezována maximálně na 150 kn při rychlostech do 45 km/h, což odpovídá právě jízdě odbočkou. Toto téma se pochopitelně týká i tlačných sil při brzdění, zejména elektrodynamickém. Je proto zcela na místě, že SŽDC již zadala k řešení úkol technického rozvoje, který se zabývá tématem vzniku a působení příčných sil mezi vozidlem a kolejí iniciovaných podélnými tlakovými silami v soupravě vlaku. 3 Závěr I. dílu Jak vyplývá z výše uvedeného, jsou současná pravidla pro dopravu těžkých nákladních vlaků více lokomotivami na síti železničních tratí SŽDC poněkud odlišná v porovnání s některými dalšími evropskými státy: z hlediska dovoleného tahového namáhání táhlového ústrojí jsou předpisy v ČR opatrnější; z hlediska tlačných sil při sunutí souprav lze považovat předpisy v ČR naopak za odvážnější. Tato odlišnost je zejména v kontextu vývoje železniční techniky v posledních desetiletích patrně dána především tradicí. Proto se jeví rozumné ji blíže analyzovat a řešit. Pro jízdu těžkých nákladních vlaků do strmějších stoupání (ať již na Vysočině, nebo směrem na Slovensko do Lyského či Jablunkovského průsmyku, ale také na tratích 3. a 4. tranzitního železničního koridoru) je při použití dvojic lokomotiv v čele vlaku stávající limit tahového namáhání šroubovky 350 kn omezujícím faktorem. Logickým řešením je tedy použití postrku k jízdě do stoupání. To však má svá úskalí jak z pohledu využití personálu, tak z důvodu bezpečnosti jízdy a zvýšené úrovně příčného silového působení vozidel na trať ve stísněnějších směrových poměrech. Zajištění provozu nákladních vlaků délky 740 m na české železniční síti však zdaleka není podmíněno jen nalezením odpovědi na otázku, jak vyvézt těžký vlak do stoupání. Velmi zásadním tématem je i jízda po spádu, tedy záležitosti týkající se brzdění dlouhých těžkých nákladních vlaků. V souvislosti s aktuálním úkolem zajistit vozbu dlouhých těžkých vlaků vyvstává i více dalších otázek, které se dotýkají širokého spektra problémů od brzdění vlaků přes elektrické napájení až po zabezpečení jízdy vlaků. A to jak na tratích již provozovaných, tak, a to zejména, na tratích nově budovaných (resp. plánovaných), trasovaných přes pohoří. Těmto otázkám bude proto věnován další díl tohoto pojednání. 18

101 Poděkování: Autoři článku děkují za cenné připomínky a náměty p. Lukáši Soukupovi z Ministerstva dopravy ČR, p. Janu Plomerovi z Českých drah, p. Josefu Hendrychovi, p. Marku Binkovi a p. Rudolfu Mrzenovi ze SŽDC, p. Jaroslavu Tylemu ze sdružení ŽESNAD.CZ a p. Zdeňku Malkovskému z VÚKV. 19

102 Literatura: [1] KOM (011) 144. Bílá kniha. Plán jednotného evropského dopravního prostoru vytvoření konkurenceschopného dopravního systému účinně využívajícího zdroje. Brusel: Evropská komise, 011. [] Státní energetická koncepce České republiky. Praha: Ministerstvo průmyslu a obchodu České republiky, 014. [3] Národní program snižování emisí České republiky. Praha: Ministerstvo životního prostředí České republiky, 015. [4] Nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 1315/013 ze dne 11. prosince 013 o hlavních směrech Unie pro rozvoj transevropské dopravní sítě a o zrušení rozhodnutí č. 661/010/EU. Brusel, Evropský parlament a Rada, 013. [5] European Agreement on Important International Combined Transport Lines and Related Installations (AGTC). Geneva: United Nations Economic Commision for Europe, [6] Nařízení Komise (EU) č. 199/014 ze dne 18. listopadu 014 o technických specifikacích pro interoperabilitu subsystému infrastruktura železničního systému v Evropské unii. Brusel: Evropská komise, 014. [7] ČSN ed.3:014. Železniční zabezpečovací zařízení Kolejové obvody a vnější podmínky pro jejich činnost. Praha: ÚNMZ, 014. [8] Prohlášení o dráze celostátní a regionální, platné pro přípravu jízdního řádu 018 a pro jízdní řád 018, účinné od Č.j. S 46755/016-SŽDC- O1. Praha: SŽDC, s. o., 016. [9] ČSN EN 15566:017. Železniční aplikace Železniční vozidla Táhlové ústrojí a šroubovka. Praha: ÚNMZ, 017. [10] SŽDC (ČD) D /1. Doplněk s technickými údaji k Dopravním předpisům. Praha: České dráhy, a.s., (Změna č. 1 s účinností od ) [11] Pospíšil, M.: Příčiny trhání vlaků. Praha: Nakladatelství dopravy a spojů, 196. [1] DB Netze: Grenzlasten Definition, Grenzlasttabellen und Einzelgrenzlastberechnung. Dostupné z: technischer_netzzugang/grenzlasten.html [cit ]. [13] R P Betriebsvorschrift SBB Verkehr [5.a] Normallasten. Bern: Schweizerische Bundesbahnen SBB, 013. [14] Směrnice PTs9-B-011. Provoz a technologie sestavy vlaku. Praha: ČD Cargo, a.s., 011. [15] Richtlinie Bahnbetrieb Fahrdienstvorschrift Züge fahren; Nachschieben. Frankfurt am Main: DB Netz AG, 016. [16] ČSN EN A1:016. Železniční aplikace Přejímací zkoušky jízdních charakteristik železničních vozidel Nákladní vozy Zkoušky jízdní bezpečnosti při působení podélných tlakových sil. Praha: ÚNMZ, 016. [17] Weitere IC-Entgleisungen in Stuttgart. In: Eisenbahn-Revue International, 11/01, s ISSN

103 Praha, září 018 Lektorovali: Ing. Rudolf Mrzena, Ph.D. Správa železniční dopravní cesty, s. o. Ing. Jaroslav Tyle ŽESNAD.CZ 1

104 Robert Číhal 1 Výhybky a výhybkové konstrukce jako objekt modelování v rámci projektů typu BIM Klíčová slova: stavební projekty, metoda BIM, norma IFC, standardizace IS drah, Informační systém SŽDC, výhybka, výhybková konstrukce Úvod Od doby vydání základních koncepčních materiálů k problematice informačního modelování staveb (BIM viz seznam zkratek) z úrovně vlády, a ve směru k dopravní problematice následně i SFDI, realizovaných v září 017 (podrobněji viz [1, ]), došlo v oblasti propracování podrobnějších metodických dokumentů této metody k výraznému pokroku. A to nejen v prohloubení základních poznatků, ale i ve zvětšení rozsahu a zrychlení výměny postupně nabývaných zkušeností mezi příslušnými experty organizovanými již nově vznikajícími, na tuto problematiku specializovanými subjekty. Počínaje vrcholovými státními orgány přes stavební a projekční organizace až do úrovně výzkumných ústavů, vysokých i středních škol stavebních specializací. Motivující je v tomto směru zejména předběžně vyhlášený časový horizont r. 0, od kterého by mělo být využití metody BIM závazné pro přijímání nabídek realizace nadlimitních zakázek stavebních prací v rámci veřejných soutěží, vyhlašovaných dle zákona [3] ze strany orgánů veřejné správy v rolích investorů. Jako o standardu se již přitom začíná hovořit nejen o automatizovaně podpořených stavebních projektech, rozšiřujících dosavadní klasický pohled zobrazení stavby z úrovně D na databázi s prostorovým popisem ve 3D a s možnými prostorovými vizualizacemi i zásadními zkvalitněními, automatizovaně podpořenými komunikacemi mezi objednatelem, projektantem, zhotovitelem a dalšími subjekty, ale o jejich věcných a datových rozšířeních do formátu 4D (čas výstavby i provozu), 5D (ekonomika), 6D (údržba v průběhu životního cyklu objektů, energetika), nebo dokonce 7D (správa budov facility management). To vše ale v současnosti především v aplikaci na pozemní a následně i inženýrské stavby. Celoevropská zkušenost však ukazuje, že obecně dopravní, ale speciálně železniční stavitelství vykazují oproti uvedeným typům staveb řadu specifik, která objektivně vyvolávají opožďování uplatnění metody BIM v tomto oboru. Je proto namístě se pokusit srovnat publikované dílčí postupy komplexu BIM vyvinuté zejména pro potřeby projektování budov s podmínkami typických železničních konstrukcí a identifikovat specifika, jejichž vyřešení by ve svých důsledcích mohlo 1 Ing. Mgr. Robert Číhal, CSc., 1946, ČVUT Praha, fakulta stavební, ekonomika stavebnictví, systémový specialista pro dopravní inženýrství a telematiku, Sdružení pro prostorová data o dopravních sítích Brno, Purkyňova 648/15,

105 napomoci vytvoření podmínek, přiměřených k již se rýsujícím nárokům na uplatnění technologií BIM při projektování a realizaci rozsáhlých dopravních staveb typu Rychlých spojení (Drážďany, Praha a návazně Mnichov Vídeň atd.) a přestaveb železničních uzlů (Brno, Ústí n. L. aj.), očekávaných v horizontu nejbližších 10 0 let. Většina prací dosud v tomto směru realizovaných zatím byla vedena metodou shora dolů. Tedy přenosem obecných zkušeností z již ověřených a obecněji formulovaných zásad cestou jejich specializace až do podmínek železnic. V tomto příspěvku byla zvolena cesta opačná zdola nahoru, vedoucí od základních technických prvků dráhy (modelově výhybek) ke generalizaci jejich vlastností zobrazovaných v projektech rozsáhlejších částí staveb až k podmínkám celoživotní informační podpory jejich správy a využití. Důraz je přitom položen na integrovaný pohled na konstrukční a dodavatelské aspekty popisu těchto prvků jako na výchozí komponenty materiální základny staveb železniční dopravní cesty. Ale současně i jako na oblast vhodnou pro podporu uplatnění standardizovaného formátu IFC, určeného a zaváděného pro komunikaci mezi projekčním, dodavatelským, investorským a zhotovitelským informačním prostředím, ve svém souhrnu tvořícími vlastní informační doménu metody BIM. Obsah příspěvku zobecňuje některé výsledky projektu [4], řešeného podle zadání SŽDC, s. o. 1 Současný stav poznatků o metodě BIM Základní principy, vývoj a vlastnosti metody BIM v různých projekčních a provozních prostředích jsou v současnosti již bohatě dokumentovány (viz např. [5, 6]). Podle publikovaných informací (viz např. [7, 8]) se problematice věnuje i řada specializovaných vývojových, projekčních a komerčních poradenských organizací různého zaměření. Dostupná je již i široká škála různých softwarových nástrojů podporujících jak vlastní projekční postupy, tak řadu specializovaných funkcí, vhodných např. pro vizualizaci výsledků projektování nebo sledování průběhu výstavby a komunikace probíhající v reálném čase. Předmětem pozornosti je i rozpracování řady standardizačních metodických postupů, počínaje oblastí terminologie a konče např. aspekty uplatnění autorského práva ve smluvním zajištění projektu typu BIM. Základní metodické dokumenty určené pro stavební aktivity v oblasti dopravních staveb a působnosti MD byly vytvořeny pracovním týmem SFDI (podrobněji viz [9 11]) jako specializace obecnějších dokumentů již dříve zpracovaných odborníky Rady pro BIM ČR a vycházejících ze zkušeností v této oblasti mezinárodně působících subjektů, zejména buildingsmart International Ltd., FIDIC a dalších, vývojových, stavebních a mnoha jiných organizací. tedy takových, které respektují zásady souhrnně obsažené v metodikách [9-11] a s nimi metodicky souvisejícími viz níže

106 Informačně-technické jádro celé metodiky je v tomto kontextu předmětem směrnice Společné datové prostředí (CDE) [9], obsahující základní požadavky na funkčnosti a vlastnosti SW podpory nového způsobu projektování, zásady práce s informačními modely staveb a komunikace projektového prostředí s jeho nejširším relevantním okolím. Právě na tento aspekt, tedy otevření procesu tvorby projektu kompetentní odborné veřejnosti, klade metoda BIM velký důraz. Mantinely pro nastavení potřebných práv, ale i formulace různých povinností jednajících subjektů jsou předmětem dokumentu [10] Metodika BIM protokolu pro smluvní standard FIDIC, zabývajícího se např. zajištěním kvality díla ([10], kap. 4.9), zprávami o postupu prací (kap. 4.1), právy průmyslového a jiného duševního vlastnictví (kap. 17.5) apod. Speciální pozornost je přitom věnována obsahu tzv. Žluté knihy FIDIC, zahrnující např. popisy práce s dokumenty zhotovitele (kap. 5.), dokumentace skutečného provedení stavby (kap. 5.6), a dalším významným detailům, obsaženým i v dalších knihách FIDIC (červená, žlutá, bílá, zelená). Z hlediska subjektů zavádějících metodu BIM nejvýznamnější je obsah směrnice Návrh plánu realizace BIM [11], obsahující řadu velmi podrobných návodů a jejich zdůvodnění, které by měly být při práci s projekty typu BIM respektovány. Počínaje identifikací cílů a využití projektů BIM (kap. 3.1 a 4) přes zásady realizace postupu prováděcího plánu stavby (kap. 5) až po Projekt Prováděcího plánu BIM pro účastníky projektu (kap. 9). Všechny tyto zásady jsou podpořené i mnoha ukázkami vzorů pracovních dokumentů a dalšími pomůckami. Prezentované zkušenosti jsou v odkazech na literární zdroje podložené již více než 10letou platností zákonných opatření několika evropských a asijských zemích (např. Norska, Švédska, Číny, Hongkongu s dalších), vyžadujících jako podmínku účasti stavebních organizací na veřejných soutěžích o stavební zakázky vypisovanými orgány veřejné správy použití projekčních nástrojů postavených na metodě BIM. V oblasti železnic lze podrobnější poznatky z přípravy uplatnění a realizace této metody studovat zejména ve výsledcích dosažených v DB, švédských, britských a čínských drahách. Za celosvětově nejkomplexnější publikovanou metodiku je přitom považována dokumentace CRBIM [1], pokrývající velmi široký rozsah oborů. Počínaje geologickými základy staveb a konče např. zařízeními elektrotechniky. To vše zpracováno důsledně na bázi normy IFC [13]. Jak je však ukázáno dále, přímo nelze CRBIM v našich podmínkách použít, a i jeho metodická použitelnost s mírou zvyšujících se podrobností čínské specifiky klesá (podrobněji viz též [6]). Mnohem blíže praxi v ČR jsou i na internetu publikované dokumenty DB (např. [14], ale i mnohé další). V nich je mj. věnována značná pozornost informační podpoře vztahů mezi dodavateli různých stavebních komponent a popisy technologií a zhotoviteli, resp. zadavateli staveb, realizované pomocí specializovaných katalogů. Zkušenosti britské (viz např. [15, 6]) pak jsou zajímavé např. z hledisek uplatnění metody žlutý FIDIC při organizaci a realizaci soutěže i poznatků z aktivní účasti dodavatelů stavebních komponent (resp. jejich národního sdružení) při zpracování katalogů stavebních komponent. Forma účasti velkých konsorcií při 3

107 soutěži o zakázku počínající komplexně projekční a končící až zhotovitelskou praxí totiž odstraňuje řadu, zejména formálněprávních až byrokratických, bariér omezujících dosažení požadovaných efektů uplatnění metody BIM v praxi. Ta, jak již plyne z obsahu dokumentů [9 11] totiž sama o sobě otevírá veškerou projekční a operativní dokumentaci všem relevantním subjektům podílejícím se na stavbě se společným úsilím o dosažení současně vysoké kvality, rychlé výstavby i co nejnižší ceny stavby. Počínaje již investorem a konče subdodavateli různých prací a služeb. Britská zkušenost rovněž ukazuje i na význam právního zakotvení principů a nástrojů BIM a práce organizátorů velkých staveb s veřejností (vč. vyřizování různých petic apod.). Zdaleka tedy nejde jen o suchý byrokratický přístup k realizaci stavby. Přibližným ekvivalentem britských odborných sdružení stavebních podnikatelů je v podmínkách ČR Národní technologická platforma Interoperabilita železniční infrastruktury, sdružující v současnosti podnikatelských subjektů, univerzit, výzkumných a projektových ústavů z odvětví železničního průmyslu, které se podílí na návrhu, investiční výstavbě, údržbě a ověřování železniční infrastruktury ČR. Z dostupných informací 3 již také plynou náznaky rozvoje výše zmíněných britských zkušeností jak v její účasti na aktivitách SFDI, tak na spolupráci se SŽDC. Je ovšem více než pravděpodobné, že uplatnění uvedených, případně jiných zahraničních vzorů v ekonomických, právních a provozních podmínkách ČR je dlouhodobý proces. To se týká již oborů pozemního i inženýrského stavitelství, které jsou více otevřené přebírání známých, velmi vyspělých metodik a SW řešení projektů typu BIM i působení trhu, počínaje nabídkou projektů a konče dodávkou stavebních technologií a materiálů. Tím spíše se to ale týká obecně dopravního a speciálně železničního stavitelství, v nichž se prosazuje značné množství specifik, především všeobecně právního (absence zákona o liniových stavbách, zpřesnění postupů stavebního řízení, absence ustanovení o prostorovém popisu železniční sítě v zákonu o drahách atd.), ale také technologického a provozního charakteru. Ty pak ve svém důsledku do značné míry způsobují: o prodlužování doby přípravy i výstavby zamýšlených staveb, o zvyšování jejich ceny, o omezování působení tržního prostředí, vedoucí až ke snižování kreativity projektantů i zhotovitelů staveb při práci se zadáním stavby, o stabilizaci relativně velmi segmentovaného průběhu zakázkového řízení a realizace staveb na bázi zásad červený FIDIC, probíhajících ovšem současně pod dohledem mnoha kontrolních orgánů. Nelze však přehlédnout, že specifika železničního stavitelství i existence kontrol zaměřených zejména na zajištění bezpečnosti železničního provozu nejsou samoúčelné a zvýšené ohledy na potřeby klienta (v případě železnic provozu dopravy a přepravce, resp. cestující veřejnosti), v poslední době diskutované jako nový trend u ostatních typů stavebnictví, jsou pro železnici dlouhodobě prioritní a charakteristický rys přípravy staveb. Někdy se však může zdát, že až kontraproduktivní a realizovaný až na úkor prosazení vlastních potřeb výstavby a stavebně-technické údržby celé sítě a jejích komponent. Včetně informační 3 viz zejména stránky v části konference, semináře, případně i práci [7] a s ní související aktivity informační podpory evidence vlastností výhybkových konstrukcí v podniku DT - Výhybkárna a strojírna, a. s. Prostějov 4

108 podpory její přirozené, tedy prostorové podstaty a návazných detailů technické realizace staveb. Pro potřeby stavebně-technické údržby železnic je totiž zcela zásadní sledování podmínek a průběhu kompletního životního cyklu jednotlivých částí staveb i instalovaných zařízení, které mnohdy o mnoho řádů překračují životnost základních entit přepravních a dopravních procesů a jejich ekonomických obrazů. Ty v současnosti nejvýrazněji formulují vlastnosti IS provozu dopravy, a do jisté míry i IS provozuschopnosti drah. Obojí se pak projevuje v řadě rysů popisu významných entit, které hrají roli mj. i v projektech typu BIM. Počínaje metodami jejich jednoznačné identifikace a zajištění její dlouhodobé stability, vyjádření prostorového umístění i přesnosti určení polohy, v níž jsou rozmístěná různá zařízení a probíhají relevantní procesy, až po potřebu sledování a integrovaného popisu funkčních vztahů mezi různými komponentami celé sítě. Tu lze přitom v současnosti považovat již nikoli pouze za konstrukci železnou (jak napovídá její historické označení), ale za složitou a rozsáhlou strojírenskou a elektrotechnickou soustavu montovanou na přiměřeně přesný a kompaktní stavební základ, s přesností měřitelnou lokálně v desetinách milimetru při stavební délce jednotlivých komponent přesahující až stovky metrů. Tyto komponenty přitom mohou mít i velmi specifické metalurgické nebo chemické složení, mechanické, elektrické a další vlastnosti, stabilizované po dobu měřitelnou v řádu desítek let. Jejich součástí je přitom již od počátku výstavby drah i řada zařízení, která lze označit jako informatická a která aktuálně vykazují mnohé vlastnosti (telematika, automatizace, komunikace), k nimž se koncepce Smart City a podobné, navrhované v jiných oblastech výstavby a organizace využití staveb, teprve blíží. Právě tyto vlastnosti železniční sítě tvoří objektivní základ odlišností informačních technologií spojovaných s metodou BIM v různých stavebních oborech, ale také rozdílů mezi pojetím BIM a IS relevantních částí drážních organizací. Jako zcela nereálná se tak např. jeví představa, že by bylo možné projekt BIM stavby dráhy koncipovat tak, aby byl samostatně použitelný i pro její komplexní použití po celou dobu její životnosti v pojetí metodik připravovaných pro pozemní a inženýrské stavby. Na rozdíl od funkčně i prostorově relativně izolovaných dubajských mrakodrapů, těžních plošin a rafinerií ropy totiž současná stavba části dráhy představuje vždy jen malou, a prostorově mnohdy až zanedbatelnou část sítě jako celku, přičemž nároky informační podpory jejího realizovaného výsledku v kontextu všech funkcí sítě po dobu jeho životnosti, možnosti samotného stavebního projektu násobně překračují. Proto má v těchto souvislostech zásadní význam plynulý, co nejpřesnější, ale z hlediska správců zařízení i relevantních dat co nejméně pracný přechod z prostředí jednotlivých lokálně orientovaných stavebně-technických projektů do prostředí dlouhodobě a celosíťově funkčních pasportních evidencí 4, s jejichž informační podporou se realizuje většina provozních procesů a úloh správy zařízení. Takovýto 4 podle některých specifikací BIM tak tvoří přiměřeně formátované a funkční pasportní evidence BIMovské pokračování původního projektu do následných etap životního cyklu stavby 5

109 komplexní technologický postup: projekce -> stavba -> provoz -> údržba -> rekonstrukce proto klade na IS správce a provozovatele dráhy a jeho různé komponenty zcela nové nároky, vyžadující důsledně použití postupů zdola nahoru, systémové využití dokumentace výrobců komponent spojené s všestranným omezováním subjektivismu při práci s daty o jednotlivých konstrukcích. Postupy používané při návrhu objektivních fyzikálně-technických popisů sledovaných událostí (působení sil mezi dopravní cestou a vozidly, řídicích procesů dopravního provozu realizovaných pomocí různých automatických, elektrotechnických a mechanických zařízení, procesů stárnutí a opotřebení materiálů vlivem různých typů zátěží atd. 5 ) proto vyžadují zajistit úzkou vazbu zadavatele podmínek stavby (odvozených ovšem z potřeb dopravních a přepravních, až obecněji politicko-ekonomických procesů) na projektanta stavby, ale současně i na dodavatele používaných součástí. Na ty jsou také kladeny mnohé nároky řádově přesahující cokoli, co je běžné u jednodušších pozemních a inženýrských stavebních konstrukcí. Zkušenost z projektování IS podobných svou podstatou projektům typu BIM přitom ukazuje, že je výhodné nalézt takovou skupinu procesů, jejichž vyřešení v sobě skrývá datové a algoritmické základy, pokud možno co největšího rozsahu dalších návazných postupů. Rovněž jejich pochopení a zvládnutí komplexní složitosti vyžaduje jejich popis, studium i následné uplatnění jeho výsledků zjednodušovat s využitím různých modelů. Ovšem tak, aby nebyla ztracena jejich integrovaná podstata, která se v současné provozní praxi často skrývá za dávno rozdělenými kompetencemi jednotlivých skupin specialistů ve znění předpisů orientovaných nejen na podrobný popis jednotlivých skupin zařízení a jejich správy, ale také na sankcionovatelný popis chování subjektů odpovědných za jejich dílčí funkce v různých fázích jejich životních cyklů. Pro řadu účelů vyžadujících popis dráhy jako celku, počínaje úplným prostorovým popisem sítě v mapové či schematické podobě, přes většinu úloh provozu dopravy, určení umístění i zeměpisné polohy většiny konstrukcí a staveb železničního spodku, zařízení zabezpečovací techniky a elektrického trakčního vedení, jejich správy a údržby, je přijatelně přesným reprezentantem drah popis objektů jejich železničního svršku. V souhrnu se přitom železniční svršek skládá z prvků: o kolej jako prostorově i funkčně pasivní objekt, za standardních podmínek (tedy bez uvážení stárnutí, opotřebení a mimořádných událostí) bez aktivní možnosti změny jeho jednou naprojektovaných vlastností a spojující vždy pouze dva body v síti označované jako jeho začátek a konec, o výhybka, resp. výhybková konstrukce na kolej bezprostředně navazují některou svojí větví v určitém bodě, avšak s možným ukončením i ve více než jednom bodě (obecně různých větvích) tím se tato konstrukce stává provozně aktivním prvkem sítě. 5 tyto postupy se do současných projektů promítají prostřednictvím předem zpracovaných údajů obsažených v různých normách, metoda BIM ovšem umožňuje i jejich matematické modelování nikoli na bázi empirických vzorců, ale i zdrojových rovnic vyšší složitosti (vč. diferenciálních, alespoň těch z nich, které nejsou podrobené striktně normativně koncipovanému bezpečnostnímu auditu) 6

110 Posloupnost konstrukčních prvků železničního svršku kolej, větev výhybky (VK) označíme jako objekt kolejová trasa 6. Z tohoto modelového hlediska pak mohou výhybky a výhybkové konstrukce dobře reprezentovat i koleje, což v žádném případě neplatí opačně. To však samozřejmě neznamená, že by takto modelově získané poznatky mohly být přímo zobecnitelné i pro výrazně odlišné typy objektů, jejichž vzory lze lépe nalézt v jiných oblastech stavebnictví. To platí zejména pro budovy a inženýrské sítě, mosty a části zařízení sdělovací techniky a elektrotechniky. Proto má význam samostatně analyzovat jejich fyzikálně-technické a provozní vlastnosti a jejich datové obrazy v různých částech IS zvoleného (pokud možno reprezentativního) provozovatele dráhy. Nejvýznamnějším subjektem tohoto typu je přitom SŽDC. Výhybky a VK jako reprezentativní stavební objekty pro účely BIM Bez ohledu na některé výhrady a dále komentované metodické problémy, které bude potřebné řešit při důsledné aplikaci mezinárodně standardizovaných postupů popisu reality ve stavebních projektech typu BIM, je nezbytné pro základní popis konstrukcí výhybek, VK a jejich částí použít mezinárodně platnou normu [16]. Podle ní jsou výhybky, resp. výhybkové konstrukce (def. 3.1 normy [16], v dalších odkazech je již označení normy zamlčeno): kolejové konstrukce, které zajišťují nesení a vedení vozidla v libovolně zvoleném směru mezi různě se rozvětvujícími nebo navzájem se křížícími kolejemi; termín v širším smyslu zahrnuje i určitá příbuzná zařízení mající jiné funkce (např. dilatační zařízení). V návazných definicích obsažených v kap. 3 normy [16] pak jsou definovány různé skupiny konstrukcí vzájemně se lišící v určených charakteristikách. Pro účely dalšího popisu označíme tyto skupiny vytvořené pomocí jistého základního výběru charakteristik jako konstrukční typy. Ty ovšem mohou mít vypuštěním některých charakteristik definovány svoje nadtypy i-té úrovně nebo přidáním dodatečných charakteristik podtypy j-té úrovně. Bod ležící na ose koleje v místě styku dvou prvků kolejové trasy označíme jako krajní bod daného prvku. Je zřejmé, že konec předcházejícího prvku kolejové trasy orientované zvoleným směrem je totožný se začátkem následujícího prvku v tomtéž směru. Kromě krajních bodů však mohou mít části kolejové trasy definovány i další významné body (např. matematický bod hrotu jazyka ve výměně def , teoretický bod křížení def atd.), které souhrnně označíme jako charakteristické body prvku ŽSv (např. výhybky). K nim se pak vztahuje řada atributů popisu prvku. 6 Tento pojem se vztahuje k popisu reality, zatímco pro jeho datový obraz tvořený uspořádanou posloupností záznamů o kolejích a výhybkách je v aktuální verzi pasportní evidence SŽDC používán pojem supertrasa. Rozlišování obou pojmů má své významné metodické souvislosti. 7

111 Zcela primární, ale v praxi většinou nezdůrazňovanou a v datech neuváděnou charakteristikou konstrukčního typu je rozchod koleje. Vzhledem k převažujícímu normálnímu rozchodu jsou proto zcela ojedinělé konstrukce jiných rozchodů v našich podmínkách považovány za atypické 7. Za atypické ovšem mohou být považovány i další, již vzácně se vyskytující a zpravidla i zastaralé konstrukční typy, např. ozubnicové konstrukce, ale i dvojité výhybky apod. Základní významnou charakteristikou konstrukčního typu je počet jeho koncových bodů. Nejčastěji se v praxi objevují typy se 4 koncovými body, atypické konstrukce jich ovšem mohou mít i více. Návaznou charakteristikou konstrukčního typu pak je vyjádření možnosti aktivní (operativní) změny směru (resp. počet možných) pokračování kolejové trasy bez jejího přerušení na dané konstrukci. Výhybky obecně takovouto změnu ze své podstaty umožňují, výhybkové konstrukce nikoli. Technicky (výrobně i provozně) významnou charakteristikou konstrukčního typu je tvar železničního svršku (kolejnic), z nichž je daný prvek vyrobený. Další charakteristiky typů a podtypů mohou zohledňovat vybrané geometrické údaje průběhu os možných kolejových tras přecházejících přes danou konstrukci, např. úhel svíraný osami těchto tras a způsob jeho vyjádření (poměrem, stupňově 8 ), tvar průběhu jednotlivých os (přímý, kombinace oblouků či jiných křivek různé složitosti, resp. parametrů křivosti) a jiné detaily vlastního uspořádání konstrukčního typu 9. Významnou charakteristikou je přitom určení konstrukčního směru odbočení větví (resp. ramen) výhybek definovaný nezávisle na způsobu jejich zabudování do sítě (levá, pravá, oboustranná) a vyjádření úplnosti konstrukce (ve smyslu přítomnosti určitých větví) oproti příbuzným typům (celá, poloviční, dvojitá). Všechny tyto charakteristiky jsou dané konstrukci vlastní a nezaměnitelné. Každý konstrukční typ lze dále rozložit na dílčí části konstrukční prvky. Tento rozklad ovšem může být proveden s různou rozlišovací podrobností. Jeho poslední úroveň přitom popisuje až kusovník součástek konstrukce výrobce a návazné montážní schéma. Je zřejmé, že někde v tomto prostoru také leží hranice mezi pohledem výrobce, resp. jednotlivých výrobců dodávajících komponenty výsledného výrobku, a projektem stavby, resp. potřebami správců, a tím pádem i obsahem jejich pasportních a dalších navazujících evidencí. Praxe ukazuje, že pro účely základní pasportní evidence i vyšších úrovní projektů lze zanedbat detaily ležící pod úrovní individuální identifikace jednotlivých součástí konstrukce vyjádřené přinejmenším v dodavatelské dokumentaci. Zanedbávány tedy mohou být elementární prvky typu šroubů nebo součástí sestavy upevnění, kolejnicové prvky výhybek (kolenová, křídlová, přídržnice, apod.) nebo detailní části ovládacích prvků (např. spojovací tyče, opěrky apod.). 7 to se zejména týká splítkových výhybek (srv. def. 5.7 normy [16]) 8 toto formální vyjádření geometrie výhybky nebo výhybkové konstrukce ovšem reprezentuje i významné technologické rozdíly mezi označenými konstrukčními typy, týkající se zejména možností transformací prvku podle místních podmínek (ovšem při zachování uvedeného úhlu) 9 takovýmito charakteristikami jsou např. možnost změnit délku jednotlivých ramen, popisovaná v praxi jako typ výhybky, nebo vyjádření skutečnosti, že jde o tzv. výhybku v kombinaci, což má mj. důsledky i pro konstrukci její srdcovkové části, existenci LIS v konstrukci, v případě VK je takovýmto parametrem charakteristická osová vzdálenost apod. 8

112 Naopak rozlišovány musí být významné a relativně samostatné (i jako samostatně dodávané a již výrobcem identifikované montážní komplety a/nebo náhradní díly) významné funkční součásti výhybek 10, jako jsou jazyky, opornice, srdcovky, závěry, přestavníky a dodatečně montovaná vybavení pro odstraňování ledu a sněhu (ohřev, profukování). Způsoby konstrukcí a počty těchto prvků zahrnutých do daného konstrukčního typu přitom rovněž mohou tvořit charakteristiky jeho podtypu některého řádu. Ke konstrukčnímu typu se ovšem obecně pojí i rozsáhlá a věcně různorodá dokumentace 11. V současné pasportní praxi je formálně zdůrazněná technická dokumentace, ale v praxi projektů typu BIM tvoří s výše uvedenými charakteristikami, formulujícími jádro datového popisu konstrukčního typu, nedílný celek i další typy dokumentů. Jedná se zejména o: 1) grafické (dispoziční plán def normy [16], vytyčovací schéma def. 10., montážní výkresy def. 10.3, detailní nebo výrobní výkresy def. 10.4), ) logistické a montážní (hmotnost konstrukce, členění na samostatně přepravované části apod. včetně popisu podmínek uskladnění a způsobu manipulace, pracovní postupy a časy jejich sestavení v lokalitě atd.), 3) ekonomické (ceny a faktury výrobků, dílů a služeb s nimi spojených), 4) jiné zejména jde o právní dokumenty spojené s dodávkou, dodavatelské technické a záruční podmínky apod. včetně určení normativů a metodik údržby výrobku jako celku a jeho významných, samostatně udržovaných součástí atd. Kromě těchto všeobecných charakteristik konstrukčního typu jako charakteristik v zásadě nezávislých na jeho umístění a dopravním významu v dané lokalitě lze definovat ještě další charakteristiky, zahrnující způsob zabudování daného kusu do konkrétní části sítě, případně i jeho další individuální specifikace, upřesňující standardní dokumentaci konstrukčního typu. Tyto charakteristiky primárně určené v projektu na základě podmínek zadání stavby již ovšem nelze považovat za obecné vlastnosti konstrukčního typu libovolné úrovně, ale za vlastnosti každého jednotlivého výskytu daného a jednoznačně identifikovaného prvku ŽSv. Lze je rozdělit na několik skupin: 1) lokalizační (určení polohy zvoleného charakteristického bodu konstrukce některou z používaných metod 1), ) doplňující technické údaje jde zejména o: a) konkrétně použité uložení konstrukce (na kolejnicových podporách pražcích, v pevné jízdní dráze, přímým upevněním atd.), b) způsob upevnění konstrukce na kolejnicové podpory (pevné, pružné), c) další technická data spojená s lokalitou, může např. jít o: 10 koleje a výhybkové konstrukce takovéto prvky zpravidla neobsahují nebo jejich odlišení není významné (je však např. navrhováno zabudování dvojitých srdcovek s PHS do kolejové křižovatky) 11 její nejpřesnější souhrn je uváděn v Technických podmínkách dodacích (zde jde až do montážních postupů apod.), uživatelsky podstatný výběr je i součástí předpisu SŽDC S3 a na něj navazujících 1 základní jsou dvě metody zeměpisná, používající systém souřadnic určeného systému, v praxi SŽDC jde v současnosti o S-JTSK, a liniová, vyjadřující polohu v síti pomocí údaje umístění vyjádřeného podle předpisu SŽDC M1 [17] a údaje staničení příslušné části sítě (trati, staničního kolejiště ap.) 9

113 určení navazujících konstrukcí ŽSv, např. středu DKS, k níž je připojena daná výhybka v kombinaci, polohu výměníku ve výhybce apod., informaci o případném umístění prvku do bezstykové koleje a případné použití lepeného izolačního styku, detaily připojení zdrojů systémů POV a EOV atd., 3) provozní údaje, zejména: a) povolené nejvyšší rychlosti v daném úseku kolejové trasy v přímém a odbočném směru, resp. jejich ekvivalenty u výhybkových konstrukcí 13, b) lokální umístění námezníků, připojení drátovodů nebo kabelů centrálního řízení atd., c) dokumentaci místní vazby přestavníků na funkčně související prvky systému zabezpečení (obecně stavědlo, návěstidlo systém centrálního nebo místního stavění dopravní cesty atd.), 4) časové údaje výstavby a údržby (datum zabudování, poslední revize atd.) 14, 5) protokoly o provedených zkouškách podle příslušných směrnic (např. [18]), 6) ekonomické, smluvní a jiné související údaje. V těchto dokumentech a souvislostech se primárně stavební prvky výhybky a výhybkové konstrukce provozně i dalšími aspekty projevují jako topologicky významné síťotvorné prvky a vykazují i funkčně důležité návaznosti na činnosti zajišťované v rámci dalších služebních odvětví správy a provozování dráhy a dopravy na ní. To se zejména týká operativního řízení dopravy a návazně i zajištění bezpečnosti provozu a systému dodávky potřebných energií. Všechny tyto procesy pak tvoří jádro provozního využití, ale i provozní zátěže diskutovaných částí sítě. Proto by se jejich charakteristické údaje měly odrazit i v obsahu jednotlivých částí IS správce dráhy. Tedy v pasportní, dopravní, ekonomické a další související dokumentaci, jejíž podstatná část vychází z příslušných stavebních projektů zpracovaných podle příslušných vyhlášek (podrobněji viz vyhlášku [19] 15 ) a zadání projektu. Poněkud v pozadí operativní správy výhybek a VK 16 přitom probíhá ještě jeden proces, který podle teoretických zásad rovněž náleží do komplexu metody BIM. Je jím proces uzavírání životních cyklů zařízení, spojený v některých případech s procesy jak jejich renovací, resp. regenerací a následným využitím v jiné lokalitě, tak s procesy jejich likvidace. Při nich se výhybka/vk zpravidla dělí na své základní funkční komponenty (konstrukční prvky), které mohou podléhat vlastním samostatným renovačním procedurám (přestavníky, srdcovky a další moderní konstrukce). Je zřejmé, že popisy všech těchto procesů není možné z časových i dalších provozních důvodů zahrnout do primárních stavebních projektů typu BIM (alespoň v jejich současném provedení) a uvedené procesy je proto potřebné informačně 13 v typové úrovni jsou údaje o projektované rychlosti vozidel na dané konstrukci součástí atributů konstrukčního typu 14 tyto údaje mají i své nezávislé ekvivalenty orientované na obrazy reality v metadatech správy dat 15 členění projektové dokumentace se od doby vydání této vyhlášky změnilo 16 ostatních částí ŽSv se dále uvedená konstatování týkají přiměřeně jejich konstrukci a významu, v obecném pohledu se to ale týká např. i kameniva kolejového lože apod. 10

114 podpořit jinými způsoby. Tento postup ovšem vyžaduje převést výše naznačené technické a provozní skutečnosti do datové podoby a zpracovat pro tyto účely vhodné SW nástroje. 3 Nároky na popis výhybek a VK v IS obecně a pomocí IFC zvláště Informační a datové modely reality (vždy jde přitom o její účelové zjednodušování) lze vytvářet podle známých teorií dvěma směry: 1 shora dolů, kdy jsou rekurzivně pro obecněji definovaný proces v realitě hledány vhodné charakteristiky, které by ho umožnily popsat s potřebnou přesností, aktuálností a dalšími kvalitativními vlastnostmi, s postupným přechodem na jeho detailněji specifikované aspekty, zdola nahoru, kdy se hledá nejmenší, pro dané účely přiměřeně podrobně popsatelná množina prvků, jejichž vlastnosti jsou potřebné pro řešení nejpodrobnějších úloh jejich správy a následně se promítají i do generalizovaněji definovaných objektů využívaných v obecnějších úlohách. První metoda, kterou lze do jisté míry přirovnat k filozofickým směrům objektivního či subjektivního idealismu, je používána zpravidla pro řešení úloh zadávaných vrcholovým managementem. V případě dopravy je jejím typickým představitelem sestava jízdního řádu. Druhá metoda, která má své filozofické zobecnění v atomistickém materialismu, se více blíží stavebním projektům a potřebám správy jednotlivých zařízení. Je ovšem zřejmé, že žádnou z uvedených metod nelze v praxi využít v jejich filozoficky čisté podobě. Z těchto hledisek lze spíš připomenout starou čínskou metodu jin-jang nebo aristotelovskou dialektiku, ukazující jednotlivé stránky reality v jejich dynamických vazbách a poukazující na fakt, že se v každé čistě popsané entitě ve skutečnosti skrývají i vlastnosti jejího protikladu. Tyto pohledy na datové modelování se uplatňují již (a možná především) v identifikaci jednotlivých entit, které jsou předmětem různých úloh. Je zřejmé, že pro různé typy vrcholových statistik a podobných dokumentů (vč. orientačních kalkulací počátečních stavebních studií a dalších obecnějších projektů a jejich normativů) má význam již identifikace konstrukčního typu. K ní se pak následně váží jeho kvalitativní a kvantitativní atributy použitelné v dané vrcholové úloze. V normativech však lze tuto metodiku vztáhnout i k mnohem podrobnějším objektům, než je konstrukční typ 17. Pro podrobnější dokumentaci operativního řízení dopravy však identifikace konstrukčního typu nestačí. Pro ni jsou již potřebné individuální identifikace jednotlivých výskytů výhybek a VK 18. Tyto identifikace jsou přitom vázané k dopravní dokumentaci (např. staničním řádům atd., obecně podřízeným pravidlům předpisu SŽDC D1 [0]) a jsou spojené s pozicí a funkcí dané konstrukce v síti, nikoli s její 17 základy možné identifikace konstrukčního typu jsou uvedené v předpisu S3 i dokumentaci dodavatele výhybek a v praxi IS SŽDC jsou rutinně využívány v pasportu železničního svršku 18 totéž už ovšem neplatí pro koleje, z nichž některé v této dokumentaci individuálně identifikované nejsou (např. dopravní kolej jednokolejné trati, kolej v záhlaví stanice, krátké spojky atd.) 11

115 individualitou. Při záměně kusů 1 : 1, realizované beze změn geometrie a dalších (především dopravně-provozních) funkcí kolejiště, se proto tato identifikace nemění. Právě tato metoda je ale v současnosti využívaná i v pasportní evidenci ŽSv. Bez ohledu na to, že se k danému objektu vztahuje i dlouhodobě stabilizovaný interní počítačový identifikátor fyzického prvku. Komplexní stavební popis výhybek a VK, zachycující jejich celý životní cyklus, ale potřebuje jít s identifikací ještě mnohem dál 19. Až k výrobnímu číslu původně dodaného a obecně regenerovatelného, a následně v jiné lokalitě s jiným provozním označením instalovatelného kusu. Tuto identifikaci přitom v principu mají i významné konstrukční součásti výhybek (srdcovky, jazyky 0 atd.), ale ta se v základní pasportní evidenci již nepoužívá 1. Pro operativní potřeby správy ŽSv se nahrazuje pouhým typovým označením (kvalitativním atributem) jejich konstrukce (např. jednoduchá/dvojitá srdcovka nebo kloubový, resp. pérový jazyk atd.) s paralelně vedenou specifikací vlastností prvků, vztažených ale zpravidla až k celé výhybce (např. srdcovka s pohyblivým hrotem, montovaná, svařovaná, VA (INSERT) zpevněna výbuchem atd. nebo perlitizovaný jazyk apod.). Významnou výjimku uvedeného přístupu však tvoří přestavníky. Ty jsou ve stavební dokumentaci popisovány podobně jako s nimi funkčně související závěry, rovněž pouze typově (např. mechanický, elektrický, samovratný atd.). Ale v dokumentaci odvětví zabezpečovací techniky vedené podle předpisu [1] jsou popisovány i identifikovány individuálně. To je potřebné tím spíš, že moderní štíhlé výhybky mají přestavníků jazyků až osm a další pro pohyblivé hroty srdcovek. U ostatních částí výhybek není stav identifikovatelnosti jednotlivých konstrukčních prvků jednoznačný. Většina malých a starších součástí (např. rybinové závěry, kluzné stoličky, různá spřáhla apod.) individuální identifikaci nikdy neměla a dodávají se hromadně na kusy podobně jako např. součásti upevnění. Některé moderní, nebo jinak významné součásti (např. zařízení POV, EOV, čelisťové závěry apod.) však již takovou identifikaci mít mohou. Zřejmě z důvodů dělby práce a kompetencí však jsou takovéto údaje součástí jiné než technicko-provozní dokumentace. Diskuse těchto detailů individuální identifikace některých prvků má zcela zásadní význam z hlediska možnosti zpracovat automatizovaně podpořený katalog prvků ve formátu IFC, vybavený kromě označení typů součástí i řadou jejích atributů, použitelných při projektování metodou BIM všech úrovní, a následně automatizovaně přenositelných do provozní dokumentace správce, především do pasportů. Existence tohoto typu dokumentace a s ní spojených normativů, případně i grafické dokumentace umožňující pracovat s projektem jako stavebnicí se zaručenými interními vazbami (jde např. o prostorové vztahy nově vkládané kostky k okolí, výpočty pracnosti montáže v sestavě operativního plánu výstavby a následně ceny stavby atd.) je dokonce považována za jeden z významných příspěvků k efektivnosti použití metody BIM jako celku. 19 v pracovní dokumentaci systému SORUT se k této identifikaci vztahoval tzv. rodný list výhybky 0 je uváděná na štítcích nýtovaných k součástce nebo embosovaně odlita 1 v takto podrobné úrovni se jednotlivé součásti výhybky popisují až v evidenci náhradních dílů a výzisku 1

116 To ovšem platí pouze za předpokladu, že si příslušné normativní soubory (tedy kusovníky komponent, algoritmizaci výrobních postupů atd.) nemusí projektant sestavovat sám, ale dostane je k dispozici již od výrobce nebo jiného subjektu. Zřejmě není nutné připomínat, že současné dokumenty přibližně tohoto typu (např. databáze []) takovéto požadavky nesplňují. V této souvislosti je ovšem zcela legitimní diskuse o její potřebě a možnostech jejího sestavení a následného použití pro různé úrovně projektů. Právě tento aspekt přitom hraje jednu z klíčových rolí BIM. Je totiž zcela zřejmé, že nejdetailnější a individualizovaná dokumentace stavby s vazbami do všech druhů operativních dokumentací správce dráhy má smysl až na úrovni projektu dle jeho skutečného provedení. Ve všech předchozích stupních projektové dokumentace této přesnosti dosaženo není, a není to ani pro dané účely potřebné. Potřebná je naopak široká diskuse těchto aspektů přípravy technologií spojených s metodou BIM, která však obsahuje, kromě identifikačních souvislostí, celou řadu dalších pastiček. Pro jejich nalezení, případně i jako metodickou pomoc, je vhodné podrobněji prostudovat zahraniční zkušenosti a zejména srovnat znění našich předpisů, především předpisu SŽDC S3 a na něj navázaných [3-5]. Publikovaná část již výše zmíněné metodiky CRBIM je velmi užitečná ve všech částech, které se opírají o abstraktněji definované a obecné skutečnosti. V dané souvislosti jde např. o popisy systémů staničení a geometrie sítě. V podrobnějších detailech popisu konstrukcí (to se kromě výhybek týká i mostů, tunelů a mnoha dalších objektů, nejvíce ale zařízení SZT) však zůstává na povrchu. Ovšem s vědomím, že podle [1] obr. 3.1 tato dokumentace obsahuje jen 11 segmentů z celkového počtu 46 v tomto schématu obsažených a CRBIM je pravděpodobně určený pro výstavbu jen určité třídy technicky nejvyspělejších tratí. Výhybkami a VK se v CRBIM (dok. [1]) speciálně, kromě obecných popisů upevnění, vodivých propojení apod.) zaobírají kap (Společné údaje o výhybkách) a (Společné údaje o dilatačních zařízeních). V obou případech je popisován konstrukční typ, nikoli individuální výskyt prvku. Za pozornost přitom stojí především položka TechnicalStandard, která je popsána jako Technická norma: podmínky nebo kód dilatačního zařízení a pro něj indikovaný název technické normy, technických podmínek a kódů, které jsou platné při jeho výrobě, zpracovávání, opracování atd., resp. položky RefrenceName obsahující Číslo standardního/typového výkresu výhybky a DrawingType obsahující Typ výkresu výhybky. Velmi poučný je i Číselník typů konstrukcí výhybek ([1] kap ) obsahující typy: LEFTHANDTURNOUT; levá RIGHTHANDTURNOUT; pravá SYMMETRICALTURNOUT; symetrická SLIPTOURNOUT; křižovatková SCISSORSCROSSING; dvojitá kolejová spojka (scissors crossover) to podobně platí i pro vztah dodavatel-správce, kdy pracnost popisu převáží výhody existence popisů konstrukčních detailů v provozním IS 13

117 COMBINATIONOFSLIPTURNOUTANDSCISSORSCROSSING; křižovatkové v. a DKS USERDEFINED; uživatelsky definovaná NOTDEFINED nedefinovaná. kombinace Tato definice přesně odpovídá principům (ovšem nikoli již úplnému obsahu 3 ) normy [16]. V konfrontaci s obecnějším rozborem uvedeným v kap. i s obsahem předpisu SŽDC S3 však je patrné, že chybí úroveň nadtypu jednoduchá výhybka, k němuž se teprve vztahuje bližší určení směru odbočení a který je sám o sobě na úrovni nadtypu křižovatková. Z uvedeného je tak patrná skutečnost, že předpis S3 v tomto bodě normu [16] nerespektuje. Což ovšem dále vede k tomu, že v praxi SŽDC nelze standardní struktury IFC navržené v CRBIM, ale zřejmě ani v jiných, na bázi normy [16] postavených projektech, které z normy [16] vycházejí, přímo použít 4. To ovšem není možné ani z dalších důvodů. Především proto, že ani tabulky vlastností kolejnic (typy, délky, kvality oceli např. U76NbRe, betonových pražců aj.) neodpovídají podmínkám ČR (např. 85 CSD-Vk 5 ). Významnější však je, že tabulka popisu ekvivalentu konstrukčního typu v CRBIM obsahuje pouze 4 položek, což je jen o něco více než třetina položek číselníku konstrukčních typů aktuálně používaného v IS SŽDC. V řadě dalších údajů (např. údaje pro diagnostiku) přitom praxe IS SŽDC obsah CRBIM významně překonává. Na druhé straně se ale v řadě položek k čínskému příkladu blíží (např. v údajích o délkách ramen nebo v takovém uživatelsky užitečném detailu, jakým je použití poznámky 6 v datech). Odtud plyne potřeba samostatného vývoje této části metodiky systému BIM, ovšem s neustálým srovnáváním vývoje a zkušeností jiných drah. Zkušenosti z přípravy katalogů součástí stavebních konstrukcí lze přitom získat např. z praxe DB. Bohužel se však netýkají výhybek, ale v současnosti publikované podobě objektů vyskytujících se v konstrukci nástupišť. Je z toho zřejmé, že DB zvolila cestu od jednoduššího (pozemní stavby blízké železnici) ke složitějšímu (ŽSv). 4 Vztah projektů typu BIM a IS provozovatelů drah V tomto okamžiku se tak dostáváme k dalším aspektům metody BIM souhrnně obsaženým v dokumentaci [9-11] a uplatňujícím se v celém komplexu IS správce, resp. provozovatele dráhy a investora. Je totiž zřejmé, že podrobné údaje dodavatele vztažené k jednotlivým prvkům a obsažené v modelových kostkách projektanta zvyšují věrohodnost jak samotného projektu, tak, po jejich převedení do interní 3 zcela chybí např. konstrukce dvojitých výhybek, které se zřejmě na tratích (pravděpodobně vysokorychlostních), pro jejichž návrhy byla metodika CRBIM nepochybně vyvinuta, nevyskytují 4 Touto poznámkou ale ani zdaleka nemá být zpochybněna kvalita předpisu S3 a navazujících dokumentů. Spíš připomenuta složitost sjednocování informačních postupů v podmínkách cca 00 let oddělovaných reálných podmínek výstavby železnic a vzdálenosti železničního stavebnictví od uplatnění potřeb metody BIM. 5 takovýto detail by ovšem bylo možné vyřešit pouhou úpravou kódovníků, na rozdíl od jiných, strukturálních rozdílů 6 někteří ryze programátorsky orientovaní autoři návrhů SW podpory správy dat ovšem takovéto detaily, ke škodě budoucích uživatelů příslušných IS, přehlížejí 14

118 dokumentace, i přesnost a kvalitu IS provozovatele, která je jen jeho interními zdroji nedosažitelná. Samotné dodavatelské kostky ale na zpracování projektu nestačí. Další významné podklady jsou totiž obsažené v zadání a navazujících všeobecných a zvláštních podmínkách dodávek, vzorových listech a jiných dokumentech schválených postupů. Jejich uplatňování v projekční praxi (např. zajištění souvislosti typových charakteristik výhybky s geometrií koleje) má mnoho podob, které formovaly mj. obsah všech ustanovení dosud vydaných metodických dokumentů. Bez zadání a následného zpřesňování zadavatele projektant sám o sobě také v zásadě nemůže určovat ani provozní identifikace prvků, ani jejich další vlastnosti odrážející se v místně závislých parametrech stavebních projektů a pasportní evidence. Složitost a vývoj zpřesňování těchto údajů v Británii je naznačen na obr. 1. Obrázek 1: Postup tvorby BIM modelu zdroj [6] V podmínkách aplikace kontraktační metody červený FIDIC, oddělující jednotlivé fáze projektování i realizace stavby, tak jsou na aplikaci BIM kladeny zcela nové nároky na formální standardizovanost všech zadávacích dokumentací tak, aby byly výstupy z jednotlivých projekčních stupňů zpracované vzájemně nezávislými a soutěží vybranými subjekty, efektivně použitelné i ve stupních následujících. Postup zadávání stavby v řetězci zadavatel -> projektant -> dodavatel -> zhotovitel, zahrnující mj. i aspekty potřebných inovací, tak klade vyšší požadavky nejen na technické, ale i na obecně informační a právní podmínky zadání a průběh celého stavebního řízení. V našich podmínkách si tak lze snadno představit zvýšení složitosti schvalovacích řízení, do nichž by se, kromě environmentálních aktivistů a rigidně, 15