Současný svět rozdělují různé politické orientace, národní zájmy, ekonomika i odlišná víra. Proto jistě stojí za povšimnutí, že existuje téma, které přivedlo ke společnému jednání reprezentanty 196 zemí světa, s osobní přítomnosti 147 státníků, včetně zvučných jmen, jakými jsou Angela Merklová, Barack Obama či Si Ťin-pching.

Stalo se tak v Paříži v prosinci 2015 a tématem byla energetická a klimatická politika planety Země. Je ještě pozoruhodnější, že se tak pestré a početné seskupení shodlo na cíli, kterého je potřeba dosáhnout. Je uveden v článku 2 Pařížské dohody: dosáhnout toho, aby oteplení Země vůči době předindustriální nepřesáhlo 1,5 až 2 °C. Představitelé států naší planety se rozhodli, že dají přednost zachování příznivého klimatu na Zemi před využíváním energie fosilních paliv.

Proces přijímání Pařížské dohody jednotlivými státy světa postupně pokračuje. Na zasedání OSN v New Yorku ji dne 22. 4. 2016 za Českou republiku podepsal ministr životního prostředí Richard Brabec, spolu s ním i dalších 174 zástupců dalších zemí. Vnímáme však význam tohoto závazku, který jsme přijali? Jde o krok, který se již brzy projeví v našich aktivitách, dopravu nevyjímaje. Proto jistě stojí za to uvědomit si (umět si spočítat), co výše uvedené 1,5 až 2 °C znamenají. Není to složité, stačí k tomu znalost učiva ze základní školy.

Uhlíková stopa

Podle zákona zachování hmoty se žádná hmota nemůže ztratit – jen se přeměňuje. To platí i o spalování fosilních uhlovodíkových paliv – uhlí, nafty i zemního plynu. Žádný uhlík, který je v nich obsažen, se neztratil. Jen se přestěhoval z podzemí, kde byl léta uskladněn v podobě geologických zásob, na oblohu ve formě oxidu uhličitého. Ještě v 18. století, v době předindustriální, bylo v zemském obalu zhruba 3500 miliard tun CO2. Od té doby začali lidé hojně spalovat uhlí, následně ropné produkty a zemní plyn, a tím zvyšovat CO2 v zemském obalu. Nejde o malé množství, jen za rok 2015 přibylo v atmosféře dalších 32 miliard tun CO2 a celkově dosáhlo hodnoty 5000 miliard tun, tedy 1,4 násobek oproti době předindustriální. Tak velká změna již není bez následků. Plynný obal Země plní funkci tepelné izolace (podobně jako oblečení u člověka) – ovlivňuje teplotu jejího povrchu. Čím je plynný obal mohutnější, tím je střední teplota Země vyšší, projevuje se skleníkový efekt. Tato informace není novinkou, švédský vědec a pozdější nositel Nobelovy ceny Stewe Arhenius definoval zákonitosti oteplení Země v důsledku produkce CO2 spalováním fosilních paliv již před zhruba 120 lety.

Avšak až poté, co se nám podařilo ohřát Zemi o cca 1 °C vůči době předindustriální a vnímáme nepříznivé důsledky změny klimatu, chystáme se změnit své energetické chování. Mnoho času nám nezbývá. Při uvažování lineární závislosti mezi množstvím C02 v zemském obalu a střední teplotou Země lze spalováním fosilních paliv do ovzduší vypustit přibližně už jenom 750 miliard tun oxidu uhličitého k dosažení cílového oteplení 1,5 °C, respektive cca 1 500 miliard tun CO2 k dosažení cílového oteplení 2 °C. Přitom, jak už bylo zmíněno, za rok 2015 přibylo v zemském obalu dalších 32 miliard tun CO2. Tedy pokud bychom své energetické chování nezměnili a i v dalších letech pálili uhlí, ropu a zemní plyn stejně intenzivně jako vloni, máme před sebou již jen 23 (respektive 47) šťastných let dosavadního energetického blahobytu, na který jsme si zvykli. Pak již navždy nic, nula, ani kousek uhlí, ropy či plynu. Pokud nemá být oteplení Země zvýšeno nad dohodnuté limity, nebude dovoleno fosilní paliva používat. Bohatství nedočerpaných geologických zásob uhlí, ropy a zemního plynu se promění v neprodejné zbytky. Nebude to snadné. Přivykli jsme pohodlí, které máme díky energii z fosilních paliv. Na každého občana České republiky připadá 102 kWh denní spotřeby fosilních paliv, každému z nás někde hoří ohýnek o výkonu přes 4 kW. Jedním z postižených oborů bude doprava. Energie pro dopravu je v České republice z 97 % závislá na uhlovodíkových palivech. Z toho činí cca 90 % ropné produkty, 1 % plyn a 6 % biopaliva. Fosilní paliva budou zapovězena a potenciál růstu rozlohy orné půdy pro pěstování biopaliv je vyčerpán.

Prvořadou úlohou polí a zemědělců je nasytit obyvatelstvo, a nikoliv jen jeho automobily. Zbývá elektřina. Ta je vyrobitelná i z obnovitelných zdrojů, tedy je do budoucna zajistitelná. Avšak elektřina se v současnosti v České republice podílí na spotřebě energií pro dopravu pouhými 3 %. Přitom zde však zajišťuje 18 % přepravních výkonů osobní dopravy a 20 % přepravních výkonů nákladní dopravy.

Příčina této vysoké efektivnosti elektrické vozby je dána kombinací dvou skutečností:

• Spalovací motory přeměňují v mechanickou práci zhruba jen 36 % vstupní energie, zhruba dvě třetiny energie paliva se proměňuje ve ztrátové teplo, avšak elektromotory pracují s účinností přes 90 %, tedy využívají vstupní energii ve srovnání se spalovacími motory 2,5krát lépe.
• Elektrická vozba je aplikována především v kolejové dopravě, zejména na železnici. Ta se díky nízkému odporu valení (ocelová kola) a nízkému aerodynamickému odporu (schopnost vozidel tvořit vlak, tedy využívání výhod jízdy vozidel v zákrytu). Proto se ve srovnání se silniční automobilovou dopravou vyznačuje přibližně třetinovou spotřebou trakční energie pro vykonání stejné přepravní práce. Výsledkem (součinem) obou těchto hodnot (2,5krát vyšší účinnost a třikrát nižší trakční odpor) je 7,5násobná spotřeba energie v silniční automobilové dopravě ve srovnání s elektrickou železnicí.

Není logické interpretovat tuto skutečnost jako souboj dvou přepravních módů. Spíš je potřeba vnímat ji jako návod ke spolupráci. Krátké operativní přepravy jsou místem optimální aplikace silniční automobilové dopravy, pravidelné a dlouhé přepravy jsou doménou výhodného použití železnice.

Nejde jen o trend z oblasti energetiky, ochrany životního prostředí a klimatu, ale i o trend odpovídající demografickému vývoji. Nezaměstnanost přestala být tématem.

Aktuální realitou je nedostatek pracovních sil. Jen v důsledku demografického vývoje (do starobního důchodu odcházejí silné ročníky z 50. let minulého století, do zaměstnání přicházejí po absolvování školního vzdělání slabé ročníky z 90. let minulého století) ubyl za posledních 15 let v České republice zhruba milion pracovních sil. Jeden mladý člověk nastupující do zaměstnání musí být schopen nahradit dva starší pracovníky odcházející do penze, taková je realita. Pokud nechce pracovat 16 hodin denně, musí pracovat s dvojnásobnou produktivitou.

Nákladní doprava je obor, kde lze i tento požadavek doby naplnit. Dálkový nákladní vlak dokáže, ve srovnání se silniční dopravou, přepravit zboží s násobě nižší spotřebou energie (a do budoucna zcela nezávisle na potřebě fosilních paliv) a šetrně k přírodě i k životnímu prostředí, ale též s výrazně nižší potřebou pracovních sil – jeden strojvedoucí dokáže nahradit práci až 50 řidičů nákladních automobilů. V roce 2011 vydala Evropská komise programový dokument KOM (2011) 144 „Plán jednotného evropského dopravního prostoru“. V něm mimo jiné stanoví cíl převést nákladní dopravu ze vzdálenosti nad 300 km ze silnic na železnice.

V prosinci loňského roku se k této iniciativě přidala i Česká republika. Usnesení vlády České republiky č. 978/2015, kterým přijala Národní plán snižování emisí, stanoví Ministerstvu dopravy úkol převést do roku 2030 ze silnice na železnici 30 % přepravy zboží. S přihlédnutím k současné dělbě přepravních výkonů nákladní dopravy (železnice 20 %, silnice 72 %) a jejich rostoucího trendu (roční zvýšení o cca 2 %) zvýšit přepravní výkony nákladní železniční dopravy ze současných 15,3 miliard netto tkm/rok (úroveň roku 2015) na 41,7 miliard netto tkm/rok v roce 2030, tedy na 2,73násobek. Je to reálné? Zvládne železnice takové výkony, zejména v superpozici s osobní železniční dopravou, která dynamicky narůstá (v posledních šesti letech v průměru o 5 % ročně)? Zvládne. Musí, lidská společnost to potřebuje. Takový je zákon služby na železnici již od pradávna. Avšak bez zásadních investic do všech čtyř strukturálních subsystémů železnice (INS- tratě, ENE – elektrické napájení, CCS – řízení a zabezpečení a RST – vozidla) by to nešlo.

Subsystém INS

Nařízení Evropského parlamentu a Rady č. 1316/2013 definuje evropské nákladní železniční koridory (Rail Freight Corridors, RFC). Je velký úspěch české železniční diplomacie, že čtyři z devíti RFC koridorů procházejí přes Českou republiku. Propojení českých zájmů s evropskými je základním předpokladem k racionálnímu využití evropských fondů k rozvoji železniční sítě. Zásadním krokem je dát do pořádku labskou pravobřežní trať Kolín – Děčín, která je rozhodující tepnou nákladní dopravy v České republice. Přínosem pro zkvalitnění nákladní dopravy bude zřízení druhé traťové koleje na trať Velký Osek – Hradec Králové – Choceň. S tím souvisí i nově uvažované ponechání původní tratě mezi Chocní a Ústím nad Orlicí nákladní dopravě (po odklonění rychlé osobní dopravy na novou trať). Strategický význam pro nákladní dopravu má koridor RFC 9 Rýn – Dunaj. Jeho součástí jsou i dva důležité nákladní tahy, které dosud byly poněkud stranou investičních aktivit. Na druhou kolej i elektrizaci čekající trať z Plzně do Domažlic i spojnice z Hranic na Moravě do Horní Lidče. V rámci modernizace budou už také řešeny pro dopravu nákladních vlaků délky 740 m.

Subsystém CCS

Zásadní technologickou inovací české železnice, která právě probíhá, je instalace jednotného evropského vlakového zabezpečovače ETCS. Momentálně je dokončována výstavba stacionární části ETCS na trati Kolín – Česká Třebová – Břeclav a v zápětí budou následovat tratě Břeclav – Přerov – Petrovice u Karviné, Česká Třebová – Přerov a Kralupy nad Vltavou – Praha – Kolín. V návaznosti na dokončování stavebních prací budou technikou ETCS kompletně vybaveny tratě 1 až 4 národního tranzitního koridoru a postupně se bude rozšiřovat na všechny tratě celostátní.

Podstata funkce ETCS 2. aplikační úrovně je řízení jízdy vlaku podle rychlostního profilu, předaného vlaku z traťové části ETCS digitálním rádiovým spojením EIRENE s technologií GSM-R (nikoliv podle návěstních znaků návěstidel). To je zásadní přínos ke zvýšení bezpečnosti železniční dopravy – cílem je eliminovat nehody vzniklé chybou strojvedoucího, tedy přehlédnutím či nerespektováním návěsti. K dalším přínosům ETCS náleží zvýšení propustné výkonnosti tratí a uzlů, jakož i úspory energie. Těch je v praxi dosaženo optimálním řízením vlaku se znalostí rychlostního profilu na velkou vzdálenost před vlakem. Nutnou podmínkou funkčnosti systému ETCS je vybavení vozidel příslušnými palubními jednotkami. Tento proces je v České republice právě zahajován, podle Národního implementačního plánu ERTMS budou potřebná vozidla vybavována technikou ETCS souběžně s budováním této techniky na příslušných tratích. Cílem je využívat přínosy moderního způsobu zabezpečení jízdy vlaků co nejdříve a v plném rozsahu. Jde o nemalé investice, a tak je důležité, aby přinášely prospěch co nejdříve.

Subsystém ENE

Typickým znakem české železniční sítě je její nerovnoměrné zatížení. Tratě evropské sítě TEN-T, které reprezentují jen 27 % délky sítě železnic v České republice, zajišťují 90 % dopravních výkonů nákladní železniční dopravy. Z této skutečnosti vyplývá strategie dalšího rozvoje nákladní dopravy v České republice:

• zajistit zvýšení dopravní výkonnosti hlavních dvojkolejných tratí magistrálního charakteru, na které se přepravní poptávka koncentruje,
• zapojit do dopravních aktivit i některé další tratě, které jsou dosud pro své nevhodné parametry stranou zájmu dopravců.

Rozvoj elektrizace železnic je důležitým faktorem pro naplnění obou těchto směrů. Na hlavních tratích, v minulosti elektrizovaných stejnosměrným systémem 3 kV, pracují pevná trakční zařízení na mezi svých možností. Před půl stoletím byla dimenzována pro tehdejší lokomotivy o výkonu 2 MW, dnes jsou standardem vozidla o výkonu 6 MW. Limitem se stala přenosová schopnost trakčního vedení. Vznikají v něm velké úbytky napětí a zbytečné ztráty energie, zvyšují se korozní účinky bludných proudů. Logickým řešením je přechod na jednotný střídavý systém 25 kV 50 Hz. Ten pomůže nejen tolik potřebnému zkvalitnění napájení na hlavních koridorových tratích, ale i rozšíření elektrického provozu na další tratě, dosud bez elektrizace. Elektrizace systémem 25 kV je totiž levnější než elektrizace systémem 3 kV. Proto je opuštění zásady „stejnosměrného severu“ tak důležité. Přechod na levnější systém 25 kV například vytváří ekonomické předpoklady pro elektrizaci tratí Praha / Nymburk – Mladá Boleslav – Turnov – Liberec – Hrádek nad Nisou / Černousy, která je klíčem k zapojení železnice severu Čech do plnění úkolů v oblasti přesunu nákladní dopravy ze silnic na koleje.

Subsystém RTS

Základní roli při přesunu nákladní dopravy ze silnic a dálnic na železnice musí sehrát pozitivní motivace přepravců. Železnice jim musí nabídnout rychlost, spolehlivost a dochvilnost. Klíčem k těmto hodnotám je rychlost jízdy nákladních vlaků. Ty se pohybují na stejných kolejích, na kterých probíhá intenzivní taktový provoz vlaků osobní přepravy – dálkových i regionálních. Není snadné mezi nimi provézt i nákladní vlaky. Je neúnosné, aby nákladní doprava celé hodiny stála a čekala, až pomine ruch dopravy osobní, po dálnicích jezdí kamiony celý den a nikde nečekají. Řešení existuje. Nákladní vlak musí být schopen držet se těsně za rychlíkem. Rozjet se ihned po jeho odjezdu a držet se těsně za ním. Pravda, nákladní vlaky nemohou využívat traťovou rychlost 160 km/h, ale také nemusí zastavovat pro výstup a nástup cestujících ve stanicích – cestovní rychlost kolem 90 km/h udržet umí. K tomu jim ale nestačí tradiční měrný výkon 1 kW/t (tedy například 2 000 kW na 2 000 t) z dob, kdy postačovala jízda rychlostí kolem 60 km/h, potřebují zhruba 3 kW/t (6 000 kW na 2 000 t). Jistě, moderní, vysoce výkonné interopreabilní lokomotivy, schopné rychle se pohybovat s nákladními vlaky nejen na území jednoho státu, ale na území Evropy, a to bez zdržování se v pohraničních stanicích, nejsou levnou záležitostí. Avšak umějí vydělávat peníze: vysokou produktivitou vozidel i personálu, neboť rychlá jízda je cestou k vysokým denním proběhům, nízkou spotřebou energie a nízkými náklady na údržbu. Rozhodujícím způsobem přispívají ke zvýšení atraktivity železniční nákladní dopravy růstem její kvality. Rychlost a dochvilnost jsou základními hodnotami, které přepravce zajímají. Nejen cestující, ale i zboží chce cestovat rychle a včas. Také ho u cíle cesty někdo čeká a těší se na něj. Železnice se v České republice už naučila hýčkat cestující a výsledkem je meziroční nárůst přepravních výkonů – na atraktivních rychlíkových linkách o desítky procent ročně, v celo-síťovém průměru setrvale od roku 2009 zhruba o 5 % ročně. Nákladní železniční doprava dokáže to samé, neboť i zboží spěchá k cíli své cesty a musí být dopraveno v pořádku a včas.

Pohled vpřed Výše popsaná technická inovace všech čtyř strukturálních systémů konvenčních železnic cílená k potřebám kvalitní a efektivní přepravy zboží je založena na reálných technických řešeních, která jsou k dispozici a lze je aplikovat. Rovněž jsou podmínky pro financování příslušných rozvojových projektů jak z fondů EU (zejména CEF), tak i komerčního bankovnictví. Společnost železnici věří, proto do ní investuje.

Takovou důvěru nelze zklamat. Byla by chyba hovořit jen o technice současnosti, sluší se pohlédnout i vpřed. Dvě zajímavá témata se v blízké budoucnosti pro nákladní dopravu rýsují a je potřeba je uchopit a dát jim reálnou podobu. V minulosti zajišťovala železnice přepravu kusových zásilek, vozových zásilek i ucelených vlaků. V současnosti prokazuje své přednosti zejména v oblasti dopravy ucelených vlaků, které jsou určitou paralelou k EC/IC vlakům v oblasti přepravy osob: také jezdí na velké vzdálenosti, rychle, na stanovených linkách a v pravidelném taktu. Avšak v oblasti osobní přepravy existuje kromě segmentu dálkové dopravy i segment osobních zastávkových vlaků. Paralelou k nim jsou v oblasti nákladní dopravy automobily rozvážející kontejnery hvězdicovitě v okolí vlakových terminálů kombinované přepravy. Na moderní železnici zatím takový segment nákladní dopravy chybí. Úkol pro technické inovace je vytvořit funkční a ekonomicky rentabilní systém snadné a rychlé horizontální překládky kontejnerů a výměnných nástaveb vhodný i pro nejmenší terminály, aby bylo možné vytvořit rozvážkové nákladní vlaky, které se stanou paralelou k osobním zastávkovým vlakům. Pro klid v ulicích měst i na venkovských silničkách je to naléhavě potřeba. Druhé téma souvisí s vysokorychlostními tratěmi. Jejich vybudování nemine ani Českou republiku. To by byla nejen evropská, ale i světová rarita, a tak negativně populární jistě být nechceme. Ano, konvenční nákladní vlaky na vysokorychlostní tratě nepatří, překážely by rychleji jedoucím vlakům. Ale to neznamená, že vysokorychlostní tratě nemohou plnit důležitou roli v oblasti přepravy zboží.

Přepravní časy jsou díky rychlosti 300 km/h natolik atraktivní, že na nich může železnice získat početnou klientelu mající zájem o přepravu balíčkového zboží. Do vozů vysokorychlostního vlaku nemá smysl sypat uhlí, ale lze do nich navážet zboží na europaletách. Terminály ve velkých aglomeracích, navzájem propojené sítí nákladních expresů pohybujících se rychlostí 300 km/h jsou reálnou vizí, technika je k dispozici. Návrat železnice ke kusovým zásilkám, či spíše návrat kusových zásilek k železnici je velmi atraktivní příležitostí. Nejspíš nám budou naši následovníci vyčítat, že jsme včas nepřizpůsobili žižkovské nákladové nádraží novým technologiím.

Text: Jiří Pohl, divize Mobility Siemens ČR
Foto: Stanislav D. Břeň