Ako budú vyzerať osobné vlaky budúcnosti?

Keď na jar roku 1873 škótsky čínsky učenec James Legge odišiel zo Šanghaja do Pekingu, cesta mu trvala dva týždne. Najprv sa loďou dostal do Tianjinu a potom mulicou do čínskeho hlavného mesta. Dnes trvá rovnaká cesta 1200 km vysokorýchlostnou železnicou len niečo vyše štyroch hodín. Let medzi oboma mestami trvá dve hodiny a 20 minút. Pokiaľ ide o Európu, z Milána do Ríma jazdia vysokorýchlostné vlaky Frecciarossa, ktoré sa dostanú do cieľa za menej ako tri hodiny, a z Tokia do Osaky – vysokorýchlostné vlaky Shinkansen – dve a pol hodiny.

Ľudia nikdy necestovali tak rýchlo a ľahko ako dnes. Táto vymoženosť však niečo stojí: doprava tvorí 20 % celosvetových emisií oxidu uhličitého a za posledné tri desaťročia sa miera emisií oxidu uhličitého z dopravy zvyšovala rýchlejšie ako z akéhokoľvek iného zdroja. To platí najmä leteckú dopravu, z ktorých emisie rástli rýchlejšie ako zo železničnej či cestnej dopravy. V tejto súvislosti vyvstáva otázka: je možné cestovať vysokou rýchlosťou bez zabitia planéty? A ak áno, ako?

Rýchlejšia, čistejšia, ekologickejšia a vybavená vyspelými technológiami je železnica jedinou formou dopravy, ktorá má v súčasnosti všetky šance stať sa základom pre splnenie našich budúcich potrieb mobility. S blížiacim sa 200. výročím prvej osobnej železnice v roku 2025 sú vlaky dôležitejšie než kedykoľvek predtým, aby sa zabezpečila udržateľná mobilita vo svete, ktorý čelí výzvam zmeny klímy, rastúcej urbanizácie a rastu populácie. Svetová mestská populácia rastie rýchlosťou dvoch ľudí za sekundu a každý deň vytvára 172800 90 nových mestských obyvateľov. Zatiaľ čo v niektorých regiónoch sveta, ako je Európa a Japonsko, populácia klesá, očakáva sa, že XNUMX % populačného rastu bude prebiehať v mestách a megamestách v rozvojových krajinách.

Aby sa tieto rýchlo rastúce mestá, regióny a metropoly hýbali, efektívna verejná doprava je nielen žiaduca, ale aj nevyhnutná.

Aké rýchle môžu byť vysokorýchlostné vlaky?

Elegantné nové „vysokorýchlostné vlaky“ sa často dostávajú do novín, pretože sieť tratí v Európe a Ázii sa neustále rozrastá, pričom nové trate sa plánujú alebo sa už stavajú v krajinách ako Francúzsko, Nemecko, Španielsko, India, Japonsko a oveľa väčšieho rozsahu, v Číne, kde vysokorýchlostná sieť dosiahne do roku 2025 50000 XNUMX km.

Keď bude kontroverzná trať High Speed ​​​​2030 (HS2) dokončená začiatkom 2. rokov 362. storočia v dôsledku prekročenia rozpočtu a zraniteľnej krajiny, Anglicko bude mať najrýchlejšie pravidelné vlaky na svete, ktoré bežne jazdia rýchlosťou 400 km/h, ale môžu vyvinúť rýchlosť na XNUMX km/h.

Vozový park HS2 v hodnote 2,5 miliardy dolárov, ktorý kombinuje japonskú technológiu vysokorýchlostných vlakov s britským dizajnom, spôsobí revolúciu v cestovaní na dlhé vzdialenosti medzi Londýnom a anglickým stredom a severnými mestami. Presunom diaľkových spojov na HS2 sa tiež uvoľní veľmi potrebná kapacita na existujúcich železniciach na prepravu väčšieho množstva miestnych cestujúcich a nákladu.

Po niekoľkých desaťročiach prevádzky však krajiny ako Francúzsko, Japonsko a Čína dospeli k záveru, že výhody prevádzky vysokorýchlostných vlakov pri rýchlostiach nad 320 km/h prevažujú nad výrazne vyššími nákladmi na údržbu a energiu, ktoré im vznikajú. V súčasnosti sa uznávaní lídri vysokorýchlostných vlakov v Japonsku a Číne neobmedzujú len na technológiu „oceľ na oceli“, ale vyvíjajú vlaky schopné vyvinúť rýchlosť až 600 km/h.

Koncept vysokorýchlostných vlakov jazdiacich na špeciálnych tratiach využívajúcich magnetickú levitáciu (maglev) sa už viac ako 50 rokov propaguje ako „budúcnosť cestovania“, no okrem niekoľkých experimentálnych liniek a čínskej trasy spájajúcej centrum Šanghaja s letiskom , zostalo to tak väčšinou teoretické.

Nie však dlho. Japonsko investuje 72 miliárd dolárov do projektu Chuo Shinkansen, ktorý bude vyvrcholením viac ako 40-ročného vývoja maglevu. 286-kilometrová trať spojí Tokio a Nagu len za 40 minút a nakoniec sa má predĺžiť až do Osaky, čím sa 500-kilometrová cesta z hlavného mesta skráti na 67 minút. Výstavba sa začala v roku 2014 a pôvodne sa predpokladalo, že bude dokončená do roku 2027 (s traťou Nagoja-Osaka sa otvorí o desať rokov neskôr), no problémy so získaním povolenia na úsek trate znamenajú, že dátum otvorenia momentálne nie je známy. Oneskorenia a obrovské prekročenia nákladov viedli mnohých k pochybnostiam o ekonomickej hodnote projektu.

Je nepravdepodobné, že by takéto ťažkosti nastali v Číne, ktorá tiež buduje magnetické dopravné linky ako alternatívu k leteckej doprave na krátke vzdialenosti a poskytuje bleskové cestovanie cez svoje husto obývané mestské oblasti. Čína plánuje vytvoriť „trojhodinové dopravné kruhy“ okolo svojich veľkých miest, čím sa zhluky miest premenia na ekonomické veľmoci.

Na juhu najľudnatejšej krajiny sveta, v oblasti delty Perlovej rieky, ktorá zahŕňa Hongkong, Guangzhou a Shenzhen, už žije viac ako 120 miliónov ľudí. Čínski plánovači dúfajú, že zlúčia deväť miest v regióne a vytvoria mestskú aglomeráciu s rozlohou 26000 XNUMX kmXNUMX. Trasy s magnetickým vankúšom sa plánujú pre trasy Šanghaj – Chang-čou a Čcheng-tu – Chongqing, ako aj mnohé ďalšie, ak sa osvedčia.

V iných krajinách sveta sa môžu obrovské náklady a nedostatočná integrácia s existujúcimi železnicami stať prekážkou ďalšieho šírenia technológie maglev. Čína, ktorá už zápasí s preťažením a znečistením vo svojich husto obývaných mestách, otvorila len v decembri 2021 29 nových liniek metra v celkovej dĺžke 582 km. Mnohé ďalšie krajiny s rastúcimi mestami budú musieť čoskoro nasledovať príklad, ak nechcú byť preťažené.

Na splnenie týchto očakávaní sa však železničný priemysel bude musieť rýchlo posunúť niekoľkými smermi, aby priniesol výrazne väčšiu kapacitu, vyššiu efektivitu, spoľahlivosť a cenovú dostupnosť.

Bezpilotné vlaky

Automatizovaná doprava existuje už desaťročia – linka londýnskeho metra Victoria je čiastočne prevádzkovaná týmto spôsobom od svojho otvorenia v roku 1967 – ale zvyčajne je obmedzená na autonómne linky s rovnakými vlakmi jazdiacimi v pevných intervaloch.

Čína v posledných rokoch vedie v oblasti železníc bez vodiča, najmä zavedením jediných vysokorýchlostných autonómnych vlakov na svete, ktoré medzi Pekingom a zimnými olympijskými hrami v roku 300 jazdia rýchlosťou až 2022 km/h. Japonsko tiež experimentuje s „nárazovými vlakmi“, ktoré môžu autonómne cestovať z terminálov do dep za účelom údržby, čím uvoľnia vodičom možnosť prevádzkovať ziskovejšie vlaky.

Prevádzka vlakov bez vodiča na autonómnych tratiach je však jedna vec. Zabezpečiť ich bezpečnú prevádzku na tradičných viacúčelových železniciach, kde sa miešajú osobné a nákladné vlaky veľmi odlišných vlastností, rýchlostí a hmotnosti, je oveľa náročnejšie.

Veľké dáta a takzvaný internet vecí umožnia, aby sa spôsoby dopravy vzájomne ovplyvňovali a navzájom sa ovplyvňovali s prostredím, čím sa pripraví pôda pre integrovanejšie, intermodálne cestovanie. Inteligentné roboty budú hrať väčšiu úlohu pri kontrole infraštruktúry, ako sú tunely a mosty, ako aj pri efektívnej údržbe starnúcich štruktúr.

Vplyv na životné prostredie

Napriek preukázanej šetrnosti k životnému prostrediu v porovnaní s letectvom majú železnice pred sebou ešte dlhú cestu k znižovaniu vlastných emisií uhlíka a znečistenia z dieselových motorov. V súlade s cieľmi Organizácie Spojených národov v oblasti klimatických zmien sa mnohé krajiny zaviazali postupne vyradiť dieselové vlaky do roku 2050 alebo ešte skôr.

V Európe a mnohých častiach Ázie je väčšina najvyťaženejších tratí už elektrifikovaná, ale situácia sa líši od takmer 100 % elektrifikácie vo Švajčiarsku po menej ako 50 % v Spojenom kráľovstve a takmer nulovú v niektorých rozvojových krajinách. Severnej Amerike dominuje nafta – najmä na dominantných nákladných železniciach – a v Európe a Ázii nie je taký záujem o elektrifikáciu.

Zdá sa, že technológia batérií bude zohrávať dôležitú úlohu pri odklone od „špinavých dieselov“ pre ťažkú ​​nákladnú dopravu aj pre tiché cesty pre cestujúcich, kde nemožno ospravedlniť úplnú elektrifikáciu. V súčasnosti sa testuje alebo sa vyvíja množstvo prototypov poháňaných batériami a s pokrokom technológie by sa závislosť železníc od nafty mala začať znižovať pred koncom tohto desaťročia.

Pre ostatných je vodík veľkou nádejou na dekarbonizáciu železničnej dopravy. Zelený vodík vytvorený v špeciálnych závodoch využívajúcich obnoviteľné zdroje elektriny môže byť použitý na pohon palivových článkov, ktoré poháňajú elektromotory.

Francúzsky výrobca vlakov Alstom je na čele so svojím vodíkovo-elektrickým vlakom Coradia iLint, ktorý viezol prvých cestujúcich v roku 2018, čím otvoril cestu sériovým verziám, ktoré sú teraz vo výstavbe pre niekoľko európskych krajín.

Železnice po celom svete tiež čelia výzvam súvisiacim s prírodnými katastrofami. Nové a rekonštruované železnice sa čoraz viac navrhujú s ohľadom na meniacu sa klímu: lepšie odvodňovanie, ochrana životného prostredia a obnova prírodnej krajiny zohrávajú úlohu pri zvyšovaní bezpečnosti a spoľahlivosti železníc.

Povedomie o environmentálnych škodách spôsobených leteckou dopravou už medzitým viedlo k oživeniu nočnej železničnej dopravy v Európe.

Hyperloop: vlak budúcnosti. Alebo nie?

Keď hovoríme o vlakoch budúcnosti, samozrejme, mali by sme hovoriť o technológii Hyperloop. Použitie podtlaku na cestovanie rýchlosťou viac ako 1000 km za hodinu – to je to, o čom hovoríme. Podľa mnohých spôsobí revolúciu v spôsobe, akým sa pohybujeme. Existujú však dôvodné pochybnosti. Zjednodušene povedané, ide o vlak v tube. Funguje tak, že eliminuje dva faktory, ktoré spomaľujú vozidlá: vzduch a trenie. Systém Hyperloop pozostáva z dvoch hlavných prvkov: trubíc a kapsúl. Rúry sú takmer vákuové. Kapsuly sú natlakované vozidlá pohybujúce sa vo vnútri rúrok. Cieľom je použiť na vozidlo permanentné magnety.

Podobne ako železničné vagóny, aj moduly cestujú v konvojoch. Zatiaľ čo vlakové vozne sa navzájom spájajú, kapsuly Hyperloop môžu cestovať do rôznych destinácií. Rovnako ako pri jazde po diaľnici môže každý z nich opustiť cestu a zmeniť smer pohybu. Môžu sa pripojiť k kolónam alebo ich opustiť v závislosti od smeru, ktorým smerujú. Dopravné systémy Hyperloop sú plne elektrické. Okrem motorov sa na tlačenie kapsúl na každom kilometri používa aj sada magnetov. Takmer úplná absencia odporu vzduchu a trenia znamená, že nie je potrebný stály pohonný systém. Preto je potrebné menej energie.

V roku 2013 Elon Musk zverejnil technický dokument, v ktorom opísal fungovanie vákuového transportného systému. Odvtedy na tomto koncepte mobility začalo pracovať niekoľko tímov po celom svete.

Hyperloop je stále veľkou inžinierskou výzvou. Hoci sa to na papieri ukázalo ako uskutočniteľné, v praxi existuje oveľa viac výziev. Okrem značných počiatočných nákladov bude tesnenie potrubia vyžadovať značné náklady na údržbu. Dráhy Hyperloop sú vyrobené z ocele, ktorá sa rozťahuje a zmršťuje v závislosti od vonkajšej teploty. To má za následok uvoľnenie kĺbov. To môže viesť k značným nákladom na údržbu. Ďalším bodom je získanie pozemku. Okrem toho je ešte potrebné zistiť mnohé aspekty bezpečnosti – cestovanie môže byť oveľa nebezpečnejšie, ak dôjde k poruchám. Takáto vysoká rýchlosť môže spôsobiť závraty cestujúcim, ktorí budú mať počas cesty aj obmedzený priestor na pohyb.

Na aplikáciách Hyperloop pracuje niekoľko skupín v Európe a vo svete. Výzvy, ktoré treba prekonať – financovanie, bezpečnosť a pôda – sú však stále hlavnými prekážkami nasadenia Hyperloopu. Kým sa nevyriešia, myšlienka cestovania v trubici zostane snom.

Višnovki

Odhaduje sa, že do roku 2050 budú osobné a nákladné železnice tvoriť chrbticu našich dopravných sietí a diaľkové trasy medzi multimodálnymi uzlami budú súčasťou lokálnych sietí. S potrebnou politickou a technickou podporou bude železničná doprava zohrávať čoraz väčšiu úlohu aj v medzinárodnej doprave a bude poskytovať vysokokvalitnú alternatívu k cestnej doprave a leteckej doprave na krátke vzdialenosti.

V dohľadnej budúcnosti budú investície na celom svete stále z veľkej časti založené na tradičných železniciach typu oceľ na oceľ. Nie je dôvod pochybovať o tom, že bude aj naďalej určovať budúcnosť železničnej dopravy v nasledujúcich desaťročiach – rovnako ako už takmer 200 rokov.

Nuž, toto všetko sú spôsoby, ako sa jedného dňa môžeme zaobísť bez toho, aby sme poškodzovali životné prostredie. Ale zatiaľ je budúcnosť už tu: vysokorýchlostná železnica ponúka rýchly a nízkouhlíkový spôsob cestovania medzi mestami. Ak by dnes James Legge cestoval do Pekingu, nepotreboval by loď a určite by nepotreboval ani mulicu. Len by nastúpil do vlaku.

Prečítajte si tiež:

• Ako budú vyzerať osobné lietadlá budúcnosti
• 6 medzikontinentálnych balistických rakiet (ICBM), ktoré môžu skoncovať so svetom