Vysokorychlostní vlaky nastavují nejvyšší standardy na železnici. Mají být atraktivní pro ty, kteří létají letadly, i ty, kteří dávají přednost autům. Tomu odpovídají i nároky na ně. I když v Česku zatím vlaky dosahující rychlostí kolem 300 kilometrů v hodině nejezdí, pracuje se tu na jejich vývoji.
Tuzemské vývojové centrum kolejových vozidel společnosti Siemens Mobility je v rámci skupiny po Německu druhé největší na světě. Na vývoji všech typů železničních vozidel v něm pracuje 320 lidí a jejich počet stále roste. "Naše plány počítají s tím, že se budeme dál zvětšovat," popisuje Roman Prell, šéf vývoje kolejových vozidel v českém Siemens Mobility.
Na vysokorychlostních jednotkách se Češi podílí již od roku 2006. Tehdy šlo o model Velaro pro Čínu. Pražský tým měl na starosti dveřní systémy a některé části vnitřního designu. Vývoj sídlil ještě na pražském Zličíně v původních prostorách ČKD, kde Siemens vyráběl soupravy pro pražské metro, ale i například dvoupodlažní vozidla pro Švýcarsko či osobní vozy pro Izrael.
Pro každou zemi jiný
Po čínském projektu přicházely na vývojová pracoviště v Praze a Ostravě i další rychlovlaky. U Velara pro ruskou vysokorychlostní trať z Petrohradu do Moskvy dostal český tým na starosti ještě větší část vývoje. I když jde v principu o stejný vlak, pro každou zemi se musí upravovat. Liší se předpisy i požadavky jednotlivých dopravců.
V Rusku je jiný rozchod kolejnic a tvrdší klimatické podmínky. To se odrazilo například v požadavcích na odolnost proti mrazu. Řada materiálových spojů vlaku je lepená a pevnost je s běžnými lepidly zaručena do -40 stupňů Celsia. Ve větším mrazu síla spoje slábne. Ruské železnice ale žádaly u důležitých spojů odolnost do -50 stupňů. "Museli jsme řešení hledat s výrobcem lepidla a upravit jeho složení," vysvětluje Prell.
Výzvou byly také požadavky ruských železnic na co nejluxusnější interiér v nejvyšší vozové třídě. Do té se proto dostal kožený gauč, bar nebo například možnost upravit průhlednost skla, které VIP prostor dělí od kabiny strojvedoucího. To aby mohli cestující sledovat trať před sebou. Na tom si v Ostravě dali záležet.
"Na starost jsme toho dostávali postupně více. Začali jsme řešit i nadřazené systémy," říká Prell. Pracovali také na vysokorychlostním vlaku Velaro Eurostar, který dnes spojuje Paříž s Londýnem tunelem pod Lamanšským průlivem. "Pod mořským dnem jsou obrovské požadavky na bezpečnost, zajistit v tunelu rychlou evakuaci je výzva," přibližuje. To, co na otevřené trati stačí, je v tunelu málo. Opět bylo potřeba vlak přizpůsobit novým podmínkám.
Že by práce předchozími kontrakty končila, se čeští vývojáři obávat nemusí. Po světě se budují stále nové vysokorychlostní tratě a další se plánují. Siemens má například zájem o dodávku rychlovlaků pro Thajsko.
Méně emisí
Tlak na další výstavbu vysokorychlostních železnic zvyšuje i snaha mnoha zemí omezit kratší lety. Například Německo by vnitrostátní cestující nejraději vidělo ve vlacích a stejně tak se snaží lety omezovat také Španělsko tam, kde již existuje rychlá železnice.
Svou roli hraje rovněž úsilí mnohých zemí snížit emise oxidu uhličitého a právě vysokorychlostní vlaky s tím mohou pomoci. Při cestovní vzdálenosti mezi 500 a 1000 kilometry dokážou plně konkurovat letadlům. "Těží z toho, že zpravidla jezdí z centra do centra," popisuje Prell. Nádraží nejsou tak daleko od měst jako letiště. Lidé jen nasednou do vlaku a dojedou až do cíle.
Čím více cest se přesune na železnici, tím spíše se podaří splnit cíl Evropské unie dosáhnout do roku 2050 uhlíkové neutrality, tedy že lidská činnost nebude zvyšovat podíl CO2 v atmosféře. Evropská unie v tomto závazku není osamocená. K cíli se na starém kontinentu hlásí i Velká Británie či Norsko, mimo něj například Jihoafrická republika, Jižní Korea, Kanada nebo Chile. Čína si stanovila termín v roce 2060, Japonsko to plánuje na druhou polovinu století. V USA se zatím přidávaly jen jednotlivé státy či města − například Kalifornie, Havaj nebo město New York. Ty všechny čeká nutnost zefektivnit dopravu a rychlé vlaky budou jednou z možností.
"Pokud chceme, aby lidé místo autem cestovali vlakem, musíme je motivovat. Nabídnout jim pěkná vozidla, rychlost, komfort a spolehlivost," přibližuje Prell. To je podle něho v Česku vidět na trase z Prahy do Ostravy, což sice není rychlodráha, ale spojení vlakem je rychlejší než autem. Poptávka je na této trase obrovská a kapacita tratě se využívá naplno. Budovat vysokorychlostní tratě tedy má smysl i v relativně malém Česku. "Spojení Prahy a Brna se vyplatí, po trase cestují denně desítky tisíc osob. Nabízí se také cesta do Vídně, Berlína či Mnichova. Tam všude by rychlovlak dokázal přetáhnout cestující z aut nebo letadel," vysvětluje Prell.
Cesta rychlým vlakem oproti letadlům i autům potřebuje několikanásobně méně energie. Ta navíc pochází ve stále větší míře z obnovitelných zdrojů. I samotné vysokorychlostní vlaky jsou čím dál efektivnější. Jejich energetická náročnost je i při jízdě rychlostí 300 km/h téměř na úrovni konvenčních rychlíků. Zlepšuje se aerodynamika a úspory se hledají také v dalších oblastech. U nového rychlovlaku Velaro Novo se například podařilo o 30 procent snížit hmotnost podvozku. Aerodynamiku vylepšují třeba nové přechody mezi vozy.
Vývojářům pomáhají moderní technologie i nové výpočetní metody, které umožňují simulovat proudění vzduchu a snadněji optimalizovat jednotlivé části vozu. Výpočetní technika se využívá také při hledání optima mezi pevností a hmotností skříně. K úsporám pomáhá lepší řídicí a výkonová elektronika ve vlacích," dodává Prell. Podle něho je prostor pro další snížení spotřeby ještě velký. Spíše než na fyzikální možnosti naráží na ekonomiku. "Vlak můžeme udělat z karbonu, ale pak by nedával ekonomický smysl," popisuje.
Práce na vývoji rychlovlaků je rozmanitá a také se postupně mění. "Stále více používáme moderní technologie a simulace všeho druhu, už nemusíme tolik testovat," popisuje Prell.
Atraktivní obor
V Siemensu předpokládají, že železniční vývojová centra v Praze, Ostravě a Plzni dál porostou. Jedním z důvodů je i to, že se v Česku daří shánět potřebné odborníky, kterých se například v Německu už nedostává. Pomáhá spolupráce se školami a snaha motivovat mladé lidi ke studiu technických oborů, ale třeba také propagace Siemensu jako atraktivního zaměstnavatele.
Prell předpokládá, že práce jeho kolegy baví. "Fluktuace je velmi nízká, například v Ostravě nám nikdo neodešel už sedm let. V Praze je samozřejmě větší konkurence," popisuje. "Pestrost naší práce roste, pracujeme se zajímavou technikou a nástroji. Když u nás nastoupí nováček, rychle na sobě vidí posun," dodává.
Za profesní výzvy považuje Prell také čím dál náročnější testování materiálů a jejich spojů. To musí vydržet namáhání, extrémní mrazy i požár. "Například postavit protipožární přepážky je také trochu alchymie," zmiňuje další příklad. Oheň ani kouř se přes ně nesmí 15 až 20 minut dostat. Experimentuje se přitom s novými materiály, jež při vyšších teplotách nabobtnají, aby utěsnily případné mezery. Do testů navíc vstupují odlišné požadavky jednotlivých zemí. Některé chtějí zachovat průchodnost přepážky i za cenu vyššího úniku kouře. Jinde je vyšší tlak na zpomalení šíření požáru. Náročným úkolem je rovněž tlakotěsnost vozidla. Zjednodušeně jde o to, aby cestující co nejméně pocítil tlakový ráz, který vzniká, když se míjí dva vlaky.
Rychlejší než auta i letadla
Vysokorychlostní vlaky se dostávají v posledních desetiletích do popředí zájmu také kvůli tomu, že hlavní tratě konvenční železniční sítě už nestačí přepravní poptávce. Jsou přetížené souběhem osobní dopravy, regionální i dálkové, a nákladní. Proto nastal čas budování sítě vysokorychlostních železnic už i v Česku. Konvenční železniční tratě budou nadále sloužit místní dopravě osob a tradiční dopravě zboží, ale rychlá osobní i nákladní doprava se přesune na nové vysokorychlostní tratě.
Po nich jezdí vlaky mnohem rychleji než auta na dálnicích. A protože mohou zajíždět i na běžné železniční tratě, na rozdíl od letadel do nich lze nastoupit v centrech měst, pár minut před odjezdem. Cestovní pohodlí a palubní služby včetně cateringu pak umožňují čas cesty využít k práci nebo k odpočinku. Díky tomu vysokorychlostní železnice vytváří rychlé a energeticky i environmentálně příznivé propojení měst i celých regionů.
Připraveno ve spolupráci se společností Siemens Mobility.
