Jak budou vypadat osobní vlaky budoucnosti?

Když na jaře roku 1873 skotský čínský učenec James Legge odešel ze Šanghaje do Pekingu, cesta mu trvala dva týdny. Nejprve se lodí dostal do Tchien-ťinu a poté na mule do čínské metropole. Dnes trvá stejná cesta 1200 km vysokorychlostní železnicí jen něco málo přes čtyři hodiny. Let mezi oběma městy trvá dvě hodiny a 20 minut. Pokud jde o Evropu, z Milána do Říma jezdí vysokorychlostní vlaky Frecciarossa, které dojedou do cíle za méně než tři hodiny, a z Tokia do Ósaky – vysokorychlostní vlaky Shinkansen – dvě a půl hodiny.

Lidé nikdy necestovali tak rychle a snadno jako dnes. Tato vymoženost však má svou cenu: doprava představuje 20 % celosvětových emisí oxidu uhličitého a za poslední tři desetiletí se míra emisí oxidu uhličitého z dopravy zvyšovala rychleji než z jakéhokoli jiného zdroje. To platí zejména letecká doprava, z nichž emise rostly rychleji než ze železniční či silniční dopravy. V této souvislosti se nabízí otázka: je možné cestovat vysokou rychlostí, aniž bychom zabili planetu? A pokud ano, jak?

Rychlejší, čistší, ekologičtější a vybavená vyspělými technologiemi je železnice jedinou formou dopravy, která má v současnosti všechny šance stát se základem pro splnění našich budoucích potřeb mobility. S blížícím se 200. výročím první osobní železnice v roce 2025 jsou vlaky důležitější než kdy jindy pro zajištění udržitelné mobility ve světě, který čelí výzvám změny klimatu, rostoucí urbanizace a růstu populace. Světová městská populace roste rychlostí dvou lidí za sekundu a každý den vytváří 172800 90 nových městských obyvatel. Zatímco v některých oblastech světa, jako je Evropa a Japonsko, dochází k poklesu populace, očekává se, že XNUMX % populačního růstu bude probíhat ve městech a velkoměstech v rozvojových zemích.

Aby bylo možné přesunout tato rychle rostoucí města, regiony a velkoměsta, efektivní veřejná doprava je nejen žádoucí, ale nezbytná.

Jak rychlé mohou být vysokorychlostní vlaky?

Elegantní nové „vysokorychlostní vlaky“ se často dostávají do novinových titulků, protože síť tratí v Evropě a Asii neustále roste, přičemž nové tratě se plánují nebo se již staví v zemích jako Francie, Německo, Španělsko, Indie, Japonsko a další. mnohem větší, v Číně, kde vysokorychlostní síť dosáhne do roku 2025 50000 XNUMX km.

Až bude kontroverzní vysokorychlostní trať 2030 (HS2) dokončena na počátku 2. let 362. století kvůli překročení rozpočtu a zranitelné krajině, bude mít Anglie nejrychlejší pravidelné vlaky na světě, které běžně jezdí rychlostí 400 km/h, ale mohou vyvinout rychlost až na XNUMX km/h.

Kombinací japonské vysokorychlostní vlakové technologie s britským designem bude flotila HS2 za 2,5 miliardy dolarů znamenat revoluci v dálkovém cestování mezi Londýnem a anglickým středomořím a severními městy. Převedením dálkových spojů na HS2 se také uvolní tolik potřebná kapacita na stávajících železnicích pro přepravu více místních cestujících a nákladu.

Po několika desetiletích provozu však země jako Francie, Japonsko a Čína dospěly k závěru, že výhody provozu vysokorychlostních vlaků při rychlostech nad 320 km/h převažují nad výrazně vyššími náklady na údržbu a energii, které s nimi vznikají. Nyní se uznávaní lídři vysokorychlostních vlaků v Japonsku a Číně neomezují pouze na technologii „ocel ​​na oceli“, ale vyvíjejí vlaky schopné vyvinout rychlost až 600 km/h.

Koncept vysokorychlostních vlaků jezdících na speciálních tratích využívajících magnetickou levitaci (maglev) byl více než 50 let propagován jako „budoucnost cestování“, ale kromě několika experimentálních linek a čínské trasy spojující centrum Šanghaje s letištěm , zůstalo to tak převážně teoretické.

Ale ne na dlouho. Japonsko investuje 72 miliard dolarů do projektu Chuo Shinkansen, který bude vyvrcholením více než 40 let vývoje maglevu. Linka dlouhá 286 kilometrů spojí Tokio a Naga za pouhých 40 minut a nakonec se má protáhnout až do Ósaky, čímž zkrátí 500kilometrovou cestu z hlavního města na 67 minut. Stavba začala v roce 2014 a původně se předpokládalo, že bude dokončena do roku 2027 (o deset let později se otevře trať Nagoja-Osaka), ale problémy se získáním povolení pro část trati znamenají, že datum otevření v současné době není známo. Zpoždění a obrovské překročení nákladů vedly mnohé k pochybnostem o ekonomické hodnotě projektu.

Takové potíže pravděpodobně nenastanou v Číně, která také buduje magnetické dopravní linky jako alternativu k letecké dopravě na krátké vzdálenosti a poskytuje bleskurychlé cestování hustě osídlenými městskými oblastmi. Čína plánuje vytvořit „tříhodinové kruhové objezdy“ kolem svých velkých měst, čímž se shluky měst promění v ekonomické velmoci.

Na jihu nejlidnatější země světa, v oblasti delty Perlové řeky, která zahrnuje Hongkong, Guangzhou a Shenzhen, již žije více než 120 milionů lidí. Čínští plánovači doufají, že sloučí devět měst v regionu a vytvoří městskou aglomeraci o rozloze 26000 XNUMX kmXNUMX. Trasy s magnetickým polštářem jsou plánovány pro trasy Šanghaj-Hangzhou a Čcheng-tu-Čchung-čching a také pro mnoho dalších, pokud se osvědčí.

V jiných zemích světa se mohou obrovské náklady a nedostatečná integrace se stávajícími železnicemi stát překážkou dalšího šíření technologie maglev. Čína, která se již potýká s přetížením a znečištěním ve svých hustě obydlených městech, otevřela jen v prosinci 2021 29 nových linek metra o celkové délce 582 km. Mnoho dalších zemí s rostoucími městy bude muset brzy následovat, pokud nechtějí být zahlceni.

Aby však železniční průmysl splnil tato očekávání, bude se muset rychle posunout v několika směrech, aby poskytoval výrazně větší kapacitu, větší účinnost, spolehlivost a cenovou dostupnost.

Bezpilotní vlaky

Automatizovaný provoz existuje již desítky let – linka londýnského metra Victoria je takto částečně provozována od svého otevření v roce 1967 – ale obvykle je omezena na autonomní linky s identickými vlaky jezdícími v pevných intervalech.

V posledních letech Čína vede v oblasti železnic bez strojvedoucího, zejména zavedením jediných vysokorychlostních autonomních vlaků na světě, které jezdí rychlostí až 300 km/h mezi Pekingem a zimními olympijskými hrami v roce 2022. Japonsko také experimentuje s „kulovými vlaky“, které mohou autonomně cestovat z terminálů do dep za účelem údržby, čímž uvolňují řidičům provozování ziskovějších vlaků.

Provoz vlaků bez strojvedoucího na autonomních tratích je však jedna věc. Zajištění jejich bezpečného provozu na tradičních víceúčelových železnicích, kde se mísí osobní a nákladní vlaky velmi odlišných vlastností, rychlostí a hmotností, je mnohem obtížnější.

Velká data a takzvaný internet věcí umožní, aby se druhy dopravy vzájemně ovlivňovaly a ovlivňovaly životní prostředí a připravily půdu pro integrovanější intermodální cestování. Inteligentní roboti budou hrát větší roli při inspekci infrastruktury, jako jsou tunely a mosty, a také při efektivní údržbě stárnoucích konstrukcí.

Vliv na životní prostředí

Navzdory své prokázané šetrnosti k životnímu prostředí ve srovnání s letectvím má železnice před sebou ještě dlouhou cestu ke snížení vlastních uhlíkových emisí a znečištění vznětovými motory. V souladu s cíli OSN v oblasti změny klimatu se mnoho zemí zavázalo, že do roku 2050 nebo ještě dříve vyřadí dieselové vlaky.

V Evropě a mnoha částech Asie je většina nejvytíženějších tratí již elektrifikována, ale situace se liší od téměř 100% elektrifikace ve Švýcarsku po méně než 50% ve Spojeném království a téměř nulovou v některých rozvojových zemích. Severní Americe dominuje nafta – zejména na dominantních nákladních železnicích – a chuť na elektrifikaci není stejná jako v Evropě a Asii.

Zdá se, že technologie baterií bude hrát důležitou roli při odklonu od „špinavých dieselů“ jak pro těžkou přepravu, tak pro tiché trasy pro cestující, kde nelze ospravedlnit plnou elektrifikaci. V současné době se testuje nebo vyvíjí řada prototypů poháněných bateriemi a s pokrokem technologie by se závislost železnic na dieselu měla začít snižovat ještě před koncem tohoto desetiletí.

Pro ostatní je vodík velkou nadějí na dekarbonizaci železniční dopravy. Zelený vodík vytvořený ve speciálních závodech využívajících obnovitelné zdroje elektřiny lze použít k pohonu palivových článků, které pohánějí elektromotory.

Francouzský výrobce vlaků Alstom je v čele se svým vodíkovým vlakem Coradia iLint, který přepravil své první cestující v roce 2018, a připravil tak cestu pro sériové verze, které jsou nyní ve výstavbě pro několik evropských zemí.

Železnice po celém světě také čelí výzvám souvisejícím s přírodními katastrofami. Nové a rekonstruované železnice jsou stále častěji navrhovány s ohledem na měnící se klima: lepší odvodnění, ochrana životního prostředí a obnova přírodní krajiny hrají roli při zvyšování bezpečnosti a spolehlivosti železnic.

Mezitím povědomí o ekologických škodách způsobených leteckou dopravou již vedlo k oživení nočního cestování vlakem v Evropě.

Hyperloop: vlak budoucnosti. Nebo ne?

Když mluvíme o vlacích budoucnosti, samozřejmě bychom měli mluvit o technologii Hyperloop. Pomocí vakua cestovat rychlostí více než 1000 km za hodinu – to je to, o čem mluvíme. Podle mnohých způsobí revoluci ve způsobu, jakým se pohybujeme. Existují však důvodné pochybnosti. Zjednodušeně řečeno jde o vlak v tubusu. Funguje tak, že eliminuje dva faktory, které zpomalují vozidla: vzduch a tření. Systém Hyperloop se skládá ze dvou hlavních prvků: trubek a kapslí. Trubky jsou téměř vakuové. Kapsle jsou tlaková vozidla pohybující se uvnitř trubek. Cílem je použít na vozidlo permanentní magnety.

Stejně jako železniční vozy, i podvěsy cestují v konvojích. Zatímco vlakové vozy se vzájemně propojují, kapsle Hyperloop mohou cestovat do různých destinací. Stejně jako při jízdě po dálnici může každý z nich opustit vozovku a změnit směr pohybu. Mohou se přidat do kolon nebo je opustit v závislosti na směru, kterým se ubírají. Dopravní systémy Hyperloop jsou plně elektrické. K tlačení kapslí na každém kilometru slouží kromě motorů i sada magnetů. Téměř úplná absence odporu vzduchu a tření znamená, že není potřeba stálý pohonný systém. Proto je potřeba méně energie.

V roce 2013 Elon Musk zveřejnil technický dokument, ve kterém popsal fungování vakuového transportního systému. Od té doby na tomto konceptu mobility začalo pracovat několik týmů po celém světě.

Hyperloop je stále obrovskou inženýrskou výzvou. Ačkoli se to na papíře ukázalo jako proveditelné, v praxi existuje mnohem více problémů. Kromě značných počátečních nákladů bude těsnění potrubí vyžadovat značné náklady na údržbu. Dráhy Hyperloop jsou vyrobeny z oceli, která se roztahuje a smršťuje v závislosti na venkovní teplotě. To má za následek volné klouby. To může vést ke značným nákladům na údržbu. Dalším bodem je výkup pozemků. Kromě toho je třeba ještě zjistit mnoho aspektů bezpečnosti – cestování může být mnohem nebezpečnější, pokud dojde k poruchám. Takto vysoká rychlost může způsobit závratě cestujícím, kteří budou mít během cesty také omezený prostor pro pohyb.

Několik skupin v Evropě a ve světě pracuje na aplikacích Hyperloop. Výzvy, které je třeba překonat – financování, bezpečnost a půda – jsou však stále hlavními překážkami pro nasazení Hyperloopu. Dokud nebudou vyřešeny, myšlenka cestování v trubici zůstane snem.

Višnovki

Odhaduje se, že do roku 2050 budou osobní a nákladní železnice tvořit páteř našich dopravních sítí a dálkové trasy mezi multimodálními uzly budou součástí lokálních sítí. S nezbytnou politickou a technickou podporou bude železnice hrát stále větší roli také v mezinárodní dopravě a bude poskytovat vysoce kvalitní alternativu k silniční dopravě a letecké dopravě na krátké vzdálenosti.

V dohledné budoucnosti budou investice po celém světě stále z velké části založeny na tradičních železnicích typu ocel na ocel. Není důvod pochybovat o tom, že bude i nadále určovat budoucnost železniční dopravy v příštích desetiletích – stejně jako již téměř 200 let.

To jsou všechno způsoby, jak se jednoho dne můžeme obejít bez poškození životního prostředí. Ale prozatím je budoucnost již tady: vysokorychlostní železnice nabízí rychlý a nízkouhlíkový způsob cestování mezi městy. Kdyby měl James Legge dnes cestovat do Pekingu, nepotřeboval by loď a rozhodně by nepotřeboval mulu. Prostě by nastoupil do vlaku.

Přečtěte si také:

• Jak budou vypadat osobní letadla budoucnosti
• 6 mezikontinentálních balistických raket (ICBM), které mohou skončit svět