Vědeckotechnický sborník ČD

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005


František Verner1

Partnerská účast Českých drah a.s.v pilotním projektu „Dopravní služby EU“ vzdělávacího programu Leonardo da Vinci Evropské unie Klíčová slova: Vzdělávací program „Leonardo da Vinci“ Evropské komise, pilotní projekt „Dopravní služby EU“, evropské základní curriculum, Národní ústav odborného vzdělávání, implementace výsledku projektu do středoškolské vzdělávací soustavy, akreditované studijní obory a jejich odborné zaměření, model certifikace dosažené kvalifikace V období 2001 – 2004 spolupracovaly ČD s DBAG na projektu v rámci vzdělávacího programu Leonardo da Vinci vyhlášeného Komisariátem pro vzdělávání a kulturu Evropské komise. Dále uvedený příspěvek byl přednesen zástupcem personálního odboru GŘ ČD a.s. na Valorizační konferenci „Budoucnost odborného a prohlubovacího vzdělávání v oblasti turistiky a dopravy“ uspořádané v Garmisch-Partenkirchenu ve dnech 10. a 11. ledna 2005 k výsledkům 4 evropských pilotních projektů, zaměřených na turistický ruch a dopravu. Personální odbor, reprezentující ČD a.s., tak vyhověl žádosti vedoucího projektových prací, tj. odboru strategie personální politiky a vzdělávání DBAG, aby jej při prezentaci postupu při řešení projektu a jeho výsledků podpořil svým samostatným vystoupením a zkušenostmi, nabytými u ČD a.s. v průběhu řešení a následné implementace výsledného společného produktu šesti evropských partnerů – tj. evropského základního curricula „Dopravních služeb EU“ – do středoškolského vzdělávacího systému ČR, se spoluprací s Národním ústavem odborného vzdělávání, středními odbornými školami a dalšími složkami v průběhu zpracovatelského a implementačního postupu.. Tématika, význam, náplň a metoda řešení vzdělávacího projektu „Dopravní služby EU“ byla plénem všeobecně vysoce hodnocena, a to jak při prezentaci německým a českým zástupcem a panelové diskusi, tak i následně při neformálních rozhovorech zástupce ČD a.s. s německými, rakouskými i slovenskými delegáty.

1) Úvod K účasti českého partnera na projektových pracích došlo na základě předchozí uzavřené „Dohody o spolupráci Německé dráhy a.s. s Českými drahami v oblasti odborného a prohlubovacího vzdělávání“ z února 2001. Znění této dohody i její překlad do německého jazyka vypracoval tehdejší odbor lidských zdrojů GŘ ČD. Po navázaných vztazích mezi sousedními železnicemi ve výše uvedené oblasti, konkrétně mezi odborem vzdělávání Německé dráhy (DB Bildung) a tehdejším odborem lidských zdrojů GŘ ČD, byla tato dohoda podepsána zástupci obou železnic na nejvyšší úrovni, tj. tehdejším generálním ředitelem ČD panem Daliborem Zeleným a předsedou představenstva DBAG panem Hartmutem 1

Ing. František Verner, narozen 1946. Absolvent SPŠE v Pardubicích, obor výroba, rozvod a užití elektrické energie. Postgraduální studium na VŠDS v Žilině v letech 1984-85, zaměřené na provoz, ekonomiku a racionalizaci železniční dopravy. Odborná stáž na odboru vzdělávání DB AG v roce 2001. U ČD od roku 1965 v různých funkcích, v současné době odborným poradcem O10 k aktivitám EU a CER, zaměřeným na lidský faktor.

1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Mehdornem. Na tuto mezinárodní dohodu logicky navázalo oslovení Českých drah německým partnerem a následné uzavření dohody mezi vedoucím projektu a koordinátorem projektových prací, tj. odborem strategie personální politiky a vzdělávání DBAG na jedné straně a partnerem, tj. Českými drahami, odborem personálním na straně druhé, týkající se stanovení podmínek mezi smluvními stranami a příslušných práv a povinností, vyplývajících z jejich účasti na projektu „Dopravní služby EU“ (EU-Kaufmann für Verkehrsservice v NJ). Poznámka : Níže uvedené body 2) a 3) byly do prezentace zahrnuty hlavně z důvodu jednak přiblížení českého vzdělávacího systému německému posluchači, který je s ním prakticky neseznámen, jednak ze snahy prokázat, že společný evropský vzdělávací produkt lze implementovat i do zcela rozdílných vzdělávacích prostředí, která evropské země charakterizují.

2) Některé zásady české vzdělávací soustavy České republiky (zkrácený výtah ze školského zákona) a) Vzdělávací soustava je v České republice upravena zákonem 29/1984 (tzv. školským zákonem) o soustavě základních, středních a vyšších odborných škol ve znění dalších změn a doplňků. b) Ministerstvo školství, mládeže a tělesné výchovy (dále jen „ministerstvo“) odpovídá za koncepci, stav a rozvoj výchovně vzdělávací soustavy (§1, odstavec 2). c) Soustavu základních a středních škol tvoří základní škola, učiliště, střední odborné učiliště, gymnázium, střední odborná škola a speciální školy (§2, odstavec 1). d) Ve školách, které jsou součástí soustavy základních a středních škol, mají občané právo na bezplatné vzdělání (§4, odstavec 1). V rozsahu stanoveném vládou se žákům bezplatně poskytují učebnice a učební texty a základní školní potřeby (§4, odstavec 3). e) Základní škola připravuje žáky pro další studium a praxi (§5, odstavec 2). f) Základní škola má devět ročníků a člení se na první a druhý stupeň. První stupeň je tvořen prvním až pátým ročníkem a druhý stupeň šestým a devátým ročníkem (§6, odstavec 1). g) Střední školy se člení na tyto druhy : střední odborné učiliště, gymnázium a střední odbornou školu (§7, odstavec 3). h) Úplné střední vzdělání se ukončuje úspěšným vykonáním maturitní zkoušky v gymnáziu, úplné střední odborné vzdělání se ukončuje úspěšným vykonáním maturitní zkoušky ve střední odborné škole nebo ve středním odborném učilišti (§8, odstavec 2). i) Gymnázium je všeobecně vzdělávací vnitřně diferencovaná škola, která připravuje především pro studium na vysokých školách (§15). j) Střední odborná škola připravuje především pro výkon odborných činností, zejména technickohospodářských, ekonomických, pedagogických, zdravotnických, sociálně právních, správních, uměleckých a kulturních; připravuje i pro studium na vysoké škole. Denní studium trvá nanejvýše 4 roky (§16). k) Praktické vyučování je nedílnou součástí výchovy a vzdělávání ve středních školách a v odborných učilištích; uskutečňuje se v něm spojení výchovy a 2

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 vzdělávání s praxí, důsledné osvojení příslušných dovedností a získání schopností využívat vědomosti v praxi (§22, odstavec 1). l) Školní rok začíná 1. září běžného roku a končí 31. srpna následujícího roku; člení se na období školního vyučování a období školních prázdnin (§38, odstavec 1). m) Ústřední orgány a organizace poskytují základním školám, středním školám a speciálním školám pomoc při výchovně-vzdělávací činnosti, při rozvoji škol, zejména při modernizaci obsahu výchovy a vzdělávání a při vytváření personálních a materiálně technických podmínek pro činnosti škol a pomáhají učitelům a ostatním pedagogickým pracovníkům v jejich společensky důležité práci (§ 48). Poznámka : Níže uvedené porovnání vychází z poznatků, získaných zpracovatelem této informace v průběhu jeho odborné stáže, uskutečněné u odboru DB Bildung ve Frankfurtu nad Mohanem počátkem roku 2001.

3) Porovnání německé a české vzdělávací soustavy základního a prvotního odborného vzdělávání (ve velmi zkrácené podobě) a) Rozdílné pojetí základní školy v Německu (povinná školní docházka 4 roky) a v České republice (povinná školní docházka 9 roků). b) Rozdílné pojetí 2. stupně základní školy v Německu : Hlavní škola (Hauptschule) v době trvání 5 let, zakončená závěrečnou zkouškou (Hauptschulabschluss); Reálná škola (Realschule) v době trvání 6 let, zakončená zkouškou ze střední zralosti (Mittlere Reife); Gymnasium v době trvání 9 let, zakončené maturitou (Abitur); pouze úspěšně složená maturitní zkouška opravňuje k dalšímu studiu na vysoké škole či univerzitě. c) Rozdílné pojetí prvotního odborného vzdělávání v Německu všeobecně na základě zákona o odborném vzdělávání (Berufsbildungsgesetz) : Podniky a firmy převážně soukromého charakteru, splňující požadované náležitosti, nesou v Německu hlavní tíhu odborné výchovy mladistvých (tzv. Auszubildende); Státní (tj. spolkové) odborné školy (Berufsschulen) poskytují mladistvým paralelně s odbornou přípravou v podnicích doplňující teoretickou všeobecnou i odbornou přípravu v rozsahu kolem 12 týdnů v průběhu jednoho ročníku; Podniky a stát tak již od počátku průmyslové revoluce v 19. století spoluvytvářejí osvědčený duální systém odborné přípravy mladistvých, který odbor vzdělávání Německé dráhy a.s. zdokonalil na systém triální tím, že odbornou, převážně praktickou přípravu na budoucí povolání v podniku rozšířil i o některé podnikové semináře teoretické přípravy. Podniky uzavírají s nastupujícími učni, pocházejícími většinou z reálných škol, tedy po 10 letech dosavadní školní docházky (označení student není pro mladistvého, začleněného v Německu do středního odborně-vzdělávacího procesu užíváno, studenty jsou nazýváni pouze studující na vysokých školách či universitách) tzv. smlouvy o vzdělávání (Ausbildungsverträge), platné pouze 3

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 po dobu, kdy podnik poskytuje učni odborné vzdělávání v období, kdy je současně i jeho placeným zaměstnancem, logicky v nízké platové třídě. Poskytování odborného vzdělávání mladistvým na své náklady a nad svou vlastní potřebu, většinou po období 3 až 3,5 roku v závislosti na oboru odborné výchovy, chápou v Německu podniky či společnosti jak svou společenskou službu ve prospěch státu, přičemž využívají různé daňové úlevy. Poté výše uvedená smlouva zaniká a podnik může, ale nemusí s kvalifikovaným odborníkem uzavřít následnou smlouvu o uzavření pracovního poměru. Trvalá spolupráce svazů zaměstnavatelů, odborových organizací, Průmyslových a obchodních komor, Spolkového ústavu odborného vzdělávání, regionů, státních orgánů a dalších při tvorbě a aktualizaci náplní výuky v závislosti na probíhajících společenských a vědeckotechnických změnách, zastoupených např. i při závěrečných zkouškách učňů, celostátně vykonávaných na Průmyslových a obchodních komorách (Industrie- und Handelskammer = IHK), kde jsou jejich znalosti, vyplývající z kvality odborné přípravy na budoucí povolání, podrobně analyzovány, posuzovány a následně, v případě potřeby, za aktivní spoluúčasti těchto subjektů i optimalizovány. Rozdílnost pojetí středoškolské odborné přípravy v Německu ve srovnání se systémem českým, kde ministerstvo, tedy stát odpovídá ze zákona za koncepci, stav a rozvoj výchovně vzdělávací soustavy, je markantní.

4) Hlavní etapy harmonogramu prací na pilotním projektu „Dopravní služby EU“ vzdělávacího programu Leonardo da Vinci Evropské unie Harmonogram prací s popisem jednotlivých pracovních etap včetně stanovení jejich cílů, časových vymezení, rolí a úloh zúčastněných partnerů, pracovních metod i očekávaných výsledků zpracovalo pro časové období prací na projektu od 1. listopadu 2001 do 31. října 2004 vedení projektu, tj. Německá dráha. Všichni další partneři, účastnící se projektových prací (francouzské SNCF, britské South Central, lucemburské CFL, polské PKP Intercity a české ČD) tento harmonogram schválili. Každá pracovní etapa sehrála při řešení svou nezastupitelnou roli a v průběhu prací byla doprovázena nezbytnými interními workshopy, konzultačními a schvalovacími procedurami na národní úrovni i prací s veřejností. Přiložená tabulka, shrnující tuto činnost, tvoří přílohu této zprávy. Pracovní etapa 1 : Vypracování organizační struktury partnerského kroužku, schválení jednacího řádu po dobu prací na projektu, poskytnutí podkladů vedoucímu projektu pro vytvoření webové stránky. Pracovní etapa 2 : Sběr podkladů všemi partnery a popis existujících právních, metodických a správnětechnických rámcových podmínek v prvotním odborném vzdělávání jednotlivých zemí a dále popis obrazu povolání a stávajících akreditovaných studijních oborů (kvalifikací) v dopravním odvětví, orientovaných na obchod a poskytování služeb, vše za účelem zpracování tzv. kompendia. 4

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 (Všechny tyto mnohastránkové podklady za ČD-partnera jsou uloženy u zpracovatele této informace. Později sehrály významnou roli, neboť nám napověděly, které již existující akreditované studijní obory by byly obzvláště vhodné pro nadcházející implementaci společného evropského curricula, a to jako jejich odborné zaměření, v rámci vzdělávací soustavy České republiky).

Pracovní etapa 3 : Sběr podkladů pro zpracování tabulek různých kompetencí, požadovaných v současné době od obchodnicko-servisních profesí v osobní dopravě u různých partnerů a na jejich základě zpracování společného profilu požadavků, kladených na tyto profese. Pracovní etapa 4 : Zpracování katalogu kritérií (23 stran tabulek, též v příloze této zprávy), jejichž splňování bude od budoucího obchodníka v osobní dopravě EU požadováno. Celkem obsahuje katalog 19 kritérií, které se dále člení na 92 definic, a ty zase na větší počet náplní výuky (požadovaný stav). Poté následoval společný výběr definic z katalogu pro tzv. společné evropské curriculum, jinými slovy pro společnou náplň výuky, která je tvořena celkem 46 definicemi z kritérií 1 až 10 a 12 až 18. Hranicemi (s malými výjimkami) pro vyčlenění evropského curricula z množiny 92 definic od jednotlivých partnerů byl zásadně počet alespoň 5 partnerů, u kterých se současné procento plnění definic jednotlivých kritérií pohybuje pod úrovní 65%, což logicky souvisí s objemem a hloubkou vyučované látky. Všechny ostatní definice a jejich náplně jsou definovány pouze na národní úrovni a tvoří národní curricula. Pracovní etapa 5 : Vytvoření uznávané odborné kvalifikace „Dopravní služby EU“, zpracování certifikačního modelu. Pracovní etapa 6 : Zpracování modelu implementace nové odborné kvalifikace do českého vzdělávacího systému. Pracovní etapy 5 a 6 jsou níže podrobněji rozvedeny pod bodem 5. Za pedagogickou stránku projektu odpovídal v průběhu jeho řešení Doc. Ing. František Orava CSc., v současné době zástupce ředitele O8 GŘ ČD, veškerou koordinační, překladatelskou a styčnou činnost s vedoucím projektových prací zabezpečoval František Verner z O10 GŘ ČD.

5) Nová evropská odborná kvalifikace v českém vzdělávacím systému, implementace evropského základního curricula do akreditovaných studijních oborů, model certifikace dosažené kvalifikace a) Jako konzultant (tzv. Beirat), na jehož instituování u každého partnera kladlo vedení projektu obzvláště velký důraz, působil u českého partnera v otázkách implementace nové evropské odborné kvalifikace do vzdělávací soustavy ČR pan Ing. Petr Herzán odborný pracovník strojírenských a dopravních oborů SOŠ a VOŠ 5

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Národní ústav odborného vzdělávání Weilova 1271/6, 102 00 Praha 10. b) Podle jeho vyjádření je vypracování, oponentní řízení, experimentální ověřování a zavedení zcela nového středoškolského studijního oboru do státní vzdělávací soustavy velice komplikovanou záležitostí, přičemž zavedení nového odborného zaměření do již existujícího studijního oboru je relativně jednoduché, neboť školy je mohou v rámci svých učebních plánů spoluvytvářet do určitého procentního podílu, až do 30 %, náplně výuky. c) Aby bylo dosaženo pokud možno hladké implementace produktu pilotního projektu – základního curricula EU – do české vzdělávací soustavy, dospěl partner za ČD po dohodě s konzultantem z NÚOV k rozhodnutí, realizovat produkt odděleně v rámci dvou již existujících studijních oborů jako jejich odborné zaměření. Níže popsané dva akreditované studijní obory spadají do dopravní oblasti a jsou orientovány na pokrytí personální potřeby dopravních organizací. d) První v úvahu přicházející studijní obor čís. 37-41-L/006 se nazývá „Operátor provozu a ekonomiky dopravy“. „Typ L“ je charakterizován zvýšeným podílem praktické výuky (6 až 14 hodin týdně) v průběhu čtyřletého studijního období, zakončeného maturitou. Celková doba školní docházky příslušného absolventa trvá 13 let, tj. 9 let docházky do základní školy, na ni navazuje čtyřletá docházka do středního odborného učiliště. Příslušná střední odborná učiliště, kde bude možno tuto kvalifikaci získat, se nacházejí v Praze, Českých Velenicích (zde se jedná o Integrovanou střední školu) a v Novém Městě na Moravě. Všechny tyto subjekty poskytly ochotně partneru za ČD své stávající učební plány tohoto oboru s uvedením všeobecně vzdělávacích předmětů, odborných předmětů, vyučovacích hodin podle ročníků i náplní výuky. e) Druhý v úvahu přicházející studijní obor čís. 37-41-M/006 se nazývá „Provoz a ekonomika dopravy“. „Typ M“ je charakterizován zvýšeným podílem teoretické přípravy v průběhu čtyřletého studijního období, zakončeného maturitou (praktická výuka 4 až 6 hodin týdně). Absolventi takto kvalifikovaní splňují dostatečnou měrou nároky na obchodníka v dopravě, později, po praktických zkušenostech získaných v provozu, je možno využívat jejich znalostí a dovedností i ve vyšších pracovních pozicích. I v tomto případě trvá celková školní docházka 13 let, tj. povinná školní docházka do základní školy 9 let, na to navazuje čtyřleté studium střední odborné školy. Příslušné školy se nacházejí v Praze, Plzni, Břeclavi, České Třebové a Děčíně a též rády poskytly partneru za ČD své stávající učební plány tohoto oboru s uvedením všeobecně vzdělávacích předmětů, odborných předmětů, vyučovacích hodin podle ročníků a náplní výuky. f) Dle vyjádření zástupce NÚOV není ale v rámci středoškolské soustavy České republiky vyloučena možnost výuky evropského curricula i jinou střední školou než tou, která je zaměřena na oblast dopravy. g) Nyní jen velice stručný rámcový popis dalšího vzdělávání absolventa školy po jeho přijetí k Českým drahám : 6


Po maturitě, složené na státní střední odborné škole a následném přijetí do pracovního procesu u Českých drah coby prvního zaměstnavatele zabezpečují ČD novému mladému zaměstnanci odbornou (teoretickou i praktickou) a provozní přípravu před vykonáním odborné zkoušky. Pro organizaci, zabezpečení a získání řádné přípravy nových zaměstnanců, udržování a obnovování znalostí stávajících zaměstnanců, zajišťování jejich odborného rozvoje a pro ověřování jejich znalostí je zřízen ústav podnikového vzdělávání Praha se svými regionálními Středisky podnikového vzdělávání. Dalšími složkami vzdělávacího systému jsou odborné útvary GŘ ČD a OS ČD. Jde při tom o to, aby mladý zaměstnanec zvládl vnitropodnikové předpisy, bezpečnostní předpisy vztahující se k výkonu jeho budoucího povolání, výtahy ze zákonů, různá vnitropodniková pravidla, řády i další podklady, náležejícími k know-how podniku, které nespadají do osnov výuky na střední škole. Teoretická příprava probíhá formou semináře, vhodně doplněného samostudiem. Po období teoretické přípravy, doplněné praktickou přípravou, vše nazývané obdobím odborné přípravy před odbornou zkouškou, následuje tzv. období provozní přípravy před odbornou zkouškou. V něm se zaměstnanec pod dozorem zkušeného zaměstnance učí samostatně pracovat, dodržovat technologické postupy a příslušné předpisy. Období odborné a provozní přípravy trvá přibližně 3 měsíce před složením odborné zkoušky v závislosti na tom druhu povolání, pro který byl zaměstnanec k ČD přijat. Teprve poté, po úspěšně složené odborné zkoušce, nutné pro výkon své budoucí pracovní funkce, je zaměstnanec oprávněn samostatně provádět své výkony v drážním provozu. h) Znázornění certifikačního modelu pro odborné zaměření „Dopravní služby EU“ v České republice, konzultované a schválené Národním ústavem odborného vzdělávání a Ústavem podnikového vzdělávání ČD : První část certifikace bude představovat maturitní vysvědčení s uvedením studijního oboru čís. 37-41-L/006 „Operátor provozu a ekonomiky dopravy“ popř. čís. 37-41-M/006 „Provoz a ekonomika dopravy“, na kterém bude navíc vyznačeno odborné zaměření „Dopravní služby EU“. Druhou část certifikace bude představovat „Potvrzení o odborné zkoušce“, které obdrží nový zaměstnanec ČD po jejím úspěšném absolvování dle ČD Ok2, tj. „Výcvikového a zkušebního řádu pro zaměstnance Českých drah a.s.“. Nezbytný předpoklad splnění všech kvalifikačních kritérií představuje kritérium číslo 18 Mobilita, kde definice čís. 18.2 zní, že obchodník či prodejce dopravních služeb evropského rozměru absolvuje během období svého odborného vzdělávání minimálně jednu provozní praxi v zahraničí, a to v rozsahu 6 až 9 týdnů. Tento předpoklad je dosud za všechny partnery, 7

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 podílející se na řešení projektu, plněn v průměru na pouhá 4,2 %, což je téměř zanedbatelné. V našich vzdělávacích podmínkách bude moci být tento předpoklad logicky splněn až po případném přijetí absolventa školy k ČD pro výkon určité funkce v osobní dopravě a složení příslušné odborné zkoušky. Po následném vyslání k partnerské železnici ve smyslu projektu a vystavení potvrzení o úspěšném absolvování provozní praxe tamtéž dotyčným zaměstnancem cizí železnice, přičemž jazyková vybavenost dle kritéria číslo 5 bude neoddiskutovatelným předpokladem pro splnění kritéria čís. 18, bude možno považovat vzdělávací proces, zaměřený na „Dopravní služby EU“, za završený. V rámci ČD se počítá s pracovním zařazením prodejce či obchodníka, zaměřeného na „Dopravní služby EU“ (v něm. jazyce „Kaufmann-/frau für Verkehrsservice EU“) v osobní dopravě, pro kterou je dle projektu předurčen. Zpočátku bude nepochybně činný v dopravě vnitrostátní, po určité době a dle okolností i v mezinárodní. Dle předpisu ČD Ok 2 se na něj budou vztahovat odborné zkoušky O-04 (Obsluha vlaku osobní dopravy), O-05 (Osobní pokladník – vnitrostátní přeprava) a O-06 (Osobní pokladník – mezinárodní přeprava). Poslední uvedenou zkoušku skládá i Obchodník ČD-centra. i) Předpokládaná zařazení „prodejce EU“ po přijetí k ČD U Českých drah vstoupil v účinnost dnem 1.1.1997 na základě rozhodnutí generálního ředitele Sborník prací, jehož 6. změna platí od 1.3.2004. Sborník m.j. obsahuje seznam povolání, specifických pro železniční dopravu a přepravu, jejich tarifní stupně, čísla, charakteristiky apod. Konkrétní „katalogová“ železničářská povolání nesou logicky jiná označení než akreditované učební nebo studijní obory ve státním školství, představující širší pojem z hlediska kvalifikovanosti pro výkon budoucího povolání v oblasti dopravy. Šestá změna sborníku prací zahrnuje m.j. tato obchodnická povolání : Průvodčí osobní dopravy, číslo povolání 015, mzdový tarifní stupeň 5-6, Osobní pokladník železniční dopravy, číslo povolání 047, tarifní stupeň 5-7, Obchodník ČD-centra, číslo povolání 061, tarifní stupeň 8-10. Výše uvedená povolání tedy skýtají možnost uplatnění evropsky vzdělaného prodejce či obchodníka u ČD, přičemž, na základě jeho předpokladů, mezi které patří kromě znalostí odborných i schopnost komunikace se zákazníky, řešení konfliktů, kultivované vystupování, přesvědčivost apod. i odpovídající znalost cizích jazyků, se u ČD nabízí i řada možností jiných. 6) Aktuální

průběh a současný stav implementace evropského základního curricula do vzdělávací soustavy v České republice a) Při příležitosti velice důležité prezentace výsledků projektu, tj. celkového katalogu kritérií, kladených na evropského prodejce a z něj vyplývajícího evropského základního curricula, uskutečněné dne 11. března 2004 v budově GŘ ČD, na kterou navázal workshop, bylo zainteresovaným místům, tj. středním školám a učilištím, Ústavu podnikového vzdělávání a odboru osobní 8

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 dopravy GŘ ČD uloženo, aby písemně vyjádřily svá mínění k tomu, kde a v jaké formě by mělo být 46 evropských definicí a jejich náplní vyučováno, tj. buď ve škole či učilišti při teoretické popř. praktické výuce ještě během školní docházky, či později po přijetí k ČD již na určité pracovní zařazení v rámci obchodnických povolání (viz výše), opět buď formou teoretického semináře v rámci Ústavu podnikového vzdělávání nebo v období provozní přípravy na pracovišti před vykonáním odborné zkoušky. b) Po asi jednom měsíci byla vyjádření sumarizována. Všech 7 tehdy oslovených odborných škol (z toho jedno střední odborné učiliště a jedna integrovaná střední škola) vyhlásilo svou připravenost, téměř bez výjimky vyučovat v rámci čtyřleté školní docházky všech 46 evropských definic a jejich náplní. Zástupce odboru osobní dopravy a přepravy GŘ ČD ve funkci hlavního kontrolora osobní přepravy pan Svoboda zdůraznil navíc ty definice v rámci kritérií, na které klade tento odbor obzvláště důraz, ať již se přitom jedná o definice „evropské“ či „neevropské“. Krátce na to započali zástupci SPŠSaD v Děčíně jako první s přípravami implementace EU-curricula do již existujícího akreditovaného studijního oboru čís. 37-41-M/006 „Provoz a ekonomika dopravy“ jako jeho odborné zaměření. c) V této fázi bylo ale zcela nevyhnutelné učinit ještě jeden závažný krok. Jednalo se o závazné prohlášení managementu ČD, zda budou ve státních školách čerstvě připravení absolventi s evropskou kvalifikací vůbec k ČD jako potenciálnímu dominantnímu zaměstnavateli do pracovního poměru přijímáni. Toto prohlášení vyžadoval Národní ústav odborného vzdělávání, zastoupený svým náměstkem panem RNDr. Miroslavem Kadlecem, aby bylo možno nové odborné zaměření zdůvodnit vůči MŠMT při následném schvalovacím řízení. Po provedeném soupisu dotyčných pracovních pozic, přicházejících potenciálně v úvahu pro nové absolventy škol tohoto zaměření, provedeném na personálním odboru GŘ ČD a vyhodnocení jejich vyhlídek (věková struktura a pohyby zaměstnanců), dále po zaujetí stanoviska odboru osobní dopravy a přepravy GŘ ČD při respektování jeho připomínek ohledně náhrady živé práce (postupná změna odbavovacích systémů, prodejní automaty jízdenek, elektronické informační systémy a rezervace jízdních dokladů apod.), podepsal I. náměstek GŘ ČD pan Ing. Josef Bazala dne 30. září 2004 záměr ČD, adresovaný NÚOV, výhledově mladé, středoškolsky evropsky vzdělané mladé lidi u ČD zaměstnávat. Pozitivní reakce odborných škol a učilišť ohledně implementačních prací stejně tak jako kladná reakce I. náměstka GŘ ČD ohledně jejich budoucnosti u ČD ulehčila enormně další vývoj prací na projektu. d) Při dalších pracovních zasedáních, konaných ve dnech 4.11.2004, 10.11.2004 a 9.12.2004 (viz tabulka v příloze) byly řešeny různé související otázky a předloženy první návrhy. Bylo přitom rozhodnuto, integrovat základní evropské curriculum do : -

tzv. „Profilu absolventa školy“, dále do tzv. „Charakteristiky vzdělávacího programu“ a dále do 9

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 - příslušných předmětů, kterými jsou např. Dopravní zeměpis, Doprava a přeprava, Ekonomika, Právní nauka, Obchodní psychologie, Praxe apod., neboť evropská kritéria, kterými jsou např. Komunikativnost, Jednání orientované na zákazníka, Multikulturní kompetence, Schopnost urovnávat konflikty, Přesvědčivost při osobním vystupování apod. kladou velký důraz na vztah obchodník – zákazník a s výše uvedenými předměty jsou úzce provázána. Dále bylo rozhodnuto vyučovat evropské curriculum v průběhu celého čtyřletého vzdělávacího procesu. EU-curriculum tedy nebude tvořit žádný oddělený vyučovací blok či nadstavbový modul v rámci výuky na odborné škole. e) Počátkem ledna 2005 byl předložen koordinátorovi projektu za ČD návrh implementace evropského curricula do učebních dokumentů prvního akreditovaného studijního oboru „Provoz a ekonomika dopravy“, zpracovaný souhrnně za všechny SOŠ Ing. Karlem Hospodkou ze SPŠSaD v Děčíně, návrh implementace evropského curricula do učebních dokumentů druhého akreditovaného studijního oboru „Operátor provozu a ekonomiky dopravy“ bude podle rozdělených úkolů předložen zástupci SOUT v Praze a Novém Městě na Moravě a zástupcem ISŠ v Českých Velenicích ve druhé polovině února 2005. Dalším krokem bude posouzení učebních dokumentů ze strany odboru osobní dopravy a přepravy GŘ ČD coby sociálním partnerem a potenciálním uživatelem výsledného produktu projektu, a to v průběhu března 2005. Bezprostředně na to budou oba návrhy postoupeny NÚOV k dalšímu schvalovacímu řízení. f) S výukou evropského curricula v rámci dvou studijních oborů se počítá od 1. září 2005, z čehož plyne, že první „evropsky“ vzdělání absolventi škol by se měli ucházet o přijetí k osobní dopravě ČD v červenci 2009. g) Je jen přirozené, že ČD preferují co možno nejširší implementaci a následnou výuku jak všeobecných odborných kompetencí, tak i evropských náplní v rámci vyučování na státních odborných školách, neboť veškeré náklady s tím spojené pokrývá stát. Musí se ovšem počítat s tím, že i v rámci české státní vzdělávací soustavy, podobně jako je tomu v případě soukromých německých podniků, se vzdělává nad potřebu organizací a podniků, provozujících dopravu. h) Nicméně zpracování evropského curricula a jeho následná implementace do vzdělávací soustavy České republiky s sebou bezesporu přináší několik velkých výhod : -

Již tak uspokojivá odborná kvalifikace, dosažitelná prostřednictvím stávajících studijních oborů, využitelná v dopravním marketingu a službách, bude navíc díky zvládnutým novým sociálním a především jazykovým kompetencím povýšena na evropskou dimenzi, což by mohlo mladým absolventům škol podstatně ulehčit jejich flexibilitu při prosazování se na v současné době všeobecně napjatém trhu práce v dopravním sektoru a turistice. 10


-

-

- Zvládnuté kompetence poskytují každému nesrovnatelně větší příležitosti pro mobilitu, byť i jen dočasnou, v evropském hospodářském prostoru, získávání širšího rozhledu a otevírání se dalších osobních možností. Třetí významnou výhodou je rozšíření nástupního prostoru začínajících budoucích odborníků pro budoucí perspektivy dalšího celoživotního vzdělávání, bez kterého se nastupující generace, nemluvě o generacích příštích, pro obhájení své existence v žádném případě neobejde. Pro dokreslení jedna malá poznámka. Počet zaměstnanců Českých drah činil k 31. prosinci 1993, tj. již po oddělení Slovenska, celkem 162 000 osob. K 30. listopadu 2004 zaměstnávaly České dráhy a.s. již jen 72 314 zaměstnanců.

Přílohy : a) Přehled o práci s veřejností a o provedených workshopech k pilotnímu projektu „Dopravní služby EU“ v rámci programu Leonardo da Vinci za partnera ČD v období leden 2003 až prosinec 2004 - ČJ b) Leták k evropské Valorizační konferenci „Budoucnost odborného a prohlubovacího vzdělávání v oblasti turistiky a dopravy“ o výsledcích pilotních projektů, řešených v Evropě v rámci vzdělávacího programu Leonardo da Vinci, vyhlášeného Evropskou komisí, Komisariátem pro vzdělávání a kulturu – NJ (u zpracovatele v tištěné podobě) c) Jmenný seznam účastníků valorizační konference – NJ d) Tabulky kritérií, definic a náplní výuky se zvýrazněním evropského curricula – ČJ (u zpracovatele v tištěné i elektronické podobě) Použitá literatura: -

Materiály vzniklé na společných zasedáních Materiál ze zasedání ve dnech 10.-11.1.2005 v Garmisch-Partenkirchenu

V Praze dne 17. února 2005 Lektoroval : Ing. Mojmír Bakalář České dráhy a.s., Generální ředitelství Ředitel personálního odboru

11

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Přehled práce s veřejností (public relations) a uskutečněných pracovních zasedání (workshops), vztahujících se k pilotnímu projektu „Dopravní služby EU“ vzdělávacího programu Leonardo da Vinci Evropské unie za partnera České dráhy a.s.

Období : Zpracováno dne: Zpracovatel : číslo

datum

1.

15.1.2003

2.

20.1.2003

3.

24.3.2003

4.

25.3.2003

5.

8.4.2003

6.

17.4.2003

7.

24.4.2003

8.

6.5.2003

9.

11.12.2003

10.

12.2.2004

11.

11.3.2004

12.

14.5.2004

13.

20.5.2004

leden 2003 až prosinec 2004

13. prosince 2004 František Verner, O10 GŘ místo

akce

SPŠSaD Děčín

okruh účastníků

Prezentace projektu – kompendium zástupci SOŠ a tabulky kompetencí, sběr podkladů pro profil požadavků GŘ ŽSR Prezentace projektu a již zástupci Bratislava realizovaných etap personálního odboru GŘ ŽSR žst. Opočno Prezentace projektu a již zástupci odboru realizovaných etap osobní dopravy a přepravy ČD SOŠT Louny Prezentace projektu – kompendium zástupci SOŠ a tabulky kompetencí, sběr podkladů pro profil požadavků NÚOV Praha Prezentace projektu – kompendium, odborný pracovník tabulky kompetencí, profil stroj. a dopravních požadavků oborů SOŠ a VOŠ týdeník Odborný článek v železničářském potenciální čtenáři „Železničář“ tisku VOŠ a SOŠ Česká Sběr podkladů pro profil požadavků zástupci SOŠ Třebová žst. Choceň Workshop k profilu požadavků zástupci odboru osobní dopravy a přepravy ČD NÚOV Praha Prezentace projektu – profil odborný pracovník požadavků, katalog kritérií, návrh stroj. a dopravních ČD k evropskému curriculu oborů SOŠ a VOŠ NÚOV Praha Konzultace k implementaci odborný pracovník evropského curricula do národní stroj. a dopravních vzdělávací soustavy ČR oborů SOŠ a VOŠ NÚOV, SOŠ, GŘ ČD Praha Prezentace projektu – profil ÚPV, O16 požadavků, katalog kritérií, evropské curriculum; workshop k implementaci evropského curricula do učebních dokumentů GŘ ČD Praha Konzultace k implementaci O16 evropského curricula, vnitropodnikové vzdělávání NÚOV Praha Zpracování zprávy NÚOV pro DB odborný pracovník ASB o implementaci produktu do stroj. a dopravních

12


14.

31.5.2004

ÚPV ČD Praha

15.

30.6.2004

NÚOV Praha

16.

26.8.2004

17.

12.10.2004

18.

26.10.2004

19.

4.11.2004

20.

10.11.2004

21.

9.12.2004

vzděl. soustavy v ČR a jeho certifikaci Workshop k implementaci evropského curricula – vnitropodnikové vzdělávání Konzultace k implementaci evropského curricula – SOŠ a ÚPV

oborů SOŠ a VOŠ zástupci ÚPV

odborný pracovník stroj. a dopravních oborů SOŠ a VOŠ NÚOV Praha Workshop k podkladům pro model odborný pracovník certifikační zkoušky stroj. a dopravních oborů SOŠ a VOŠ NÚOV Praha Konzultace k podkladům od řešitelů odborný pracovník projektu, potřebným pro MŠMT pro stroj. a dopravních zavedení nového odborného oborů SOŠ a VOŠ zaměření v rámci již akreditovaných studijních oborů Národní agentura Prezentace projektu v Národním konzultant sekce Leonardo da Vinci vzdělávacím fondu, kde je i NA pilotních projektů národní agentury Leonardo da Vinci GŘ ČD Prezentace výsledků projektu, ŘO10, O16, ÚPV, určení dalšího postupu zástupci 8 SOŠ SOUT Praha 10, Workshop se zástupci 2 SOUT a 1 zástupci 2 SOUT a 1 ISŠ Průhonická 8 ISŠ k zapracování evropského curricula do učebních dokumentů stud. oboru čís. 37-41-L/006 VOŠ a SPŠD Workshop se zástupci 5 SOŠ zástupci 5 SOŠ Praha 1, Masná 18 k zapracování evropského curricula do učebních dokumentů stud. oboru čís. 37-41-M/006

13


1

Petr David

Racionalizace v oblasti řízení zásob – přechod k logistickému řízení

Klíčová slova: logistika, hospodářská logistika, bod rozpojení, logistické řetězce, materiálové toky ÚVOD Divizní uspořádání ČD vedlo kromě jiného i k oddělenému pohlížení na logistické funkce. Na nejrůznějších místech je zdůrazňována nutnost komplexního řešení a koordinace veškerých hmotných i nehmotných operací s ohledem na jejich rychlost, pružnost a mobilnost s cílem plně uspokojit zákazníka při vynaložení přiměřených nákladů. To při divizním uspořádání naráželo na problémy. Současný přístup podtrhuje vzájemnou úzkou souvislost mezi jednotlivými procesy, při čemž každý z nich by měl plnit optimálně své úkoly pouze v souvislosti s ostatními. Nevyváženost jednotlivých procesů vede k poruchám celého systému. Rozvoj logistiky je vyvoláván zejména ekonomickými tlaky. S růstem složitosti a nákladnosti zabezpečení hlavní činnosti stoupají i nároky na urychlování koloběhu provozního kapitálu (oběžných prostředků) a na jeho minimalizaci ve sféře oběhu. Obecně řečeno: kapitálem se nemůže plýtvat, ten se musí obracet a vydělávat. Tento efekt je zdrojem ekonomického růstu. A rovněž motivací pro rozvoj logistických funkcí. Vede zejména ke snaze snižovat nadbytečné zásoby, promýšlet organizaci dodávkového systému aj. Stupeň důležitosti logistiky vzhledem k jednotlivým podnikům není stejný. Odráží význam přemisťování materiálů a zboží pro konkrétní podnik. V podmínkách ČD, ve kterých hlavní činnost spočívá v poskytování služeb a finální výrobek je nehmotný produkt, jsou rozhodující logistické postupy, kde dominují toky směřující do podniku. Logistiku považujeme za samostatnou průřezovou funkci obslužného charakteru, která překračuje hranice tradičního funkčního řízení podniku ČD. Jinými slovy, logistika utváří průchozí procesy, které přesahují jednotlivé podnikové funkce a útvary. Orientuje se na procesy, nikoliv na funkce. V příspěvku je poukázáno na cíle budování logistického systému ČD v rámci celkové transformace podniku. VÝVOJ LOGISTICKÝCH SYSTÉMŮ Vývoj pojetí logistiky lze charakterizovat těmito skutečnostmi: hospodářská logistika se vyvíjí především jako pragmatická disciplína ve službách podnikového managementu v tržním prostředí; její potřeba vyvstala z problémů praxe, jejichž povaha se měnila a rozsah gradoval tak, jak postupně docházelo 1

Ing. Petr David, Ph.D. - v současnosti je členem představenstva a náměstkem generálního ředitele pro dopravní cestu. Narozen 3. 6. 1958 v Děčíně. Absolvent oboru ekonomika a řízení na stavební fakultě Českého vysokého učení technického v Praze. Po čtyřletém distančním doktorském studijním programu oboru Technologie a management v dopravě a telekomunikacích na Dopravní fakultě Jana Pernera Univerzity Pardubice získal v roce 2002 akademicko-vědecký titul "doktor", ve zkratce "Ph.D.". Pracoval v různých řídících funkcích v ČD. Od roku 2003 působí jako externí vysokoškolský učitel na Dopravní fakultě ČVUT v Praze.

1


k nasycování trhů, ke zvyšování variability výrobků, ke zvětšování dimenze trhů, k zostřování a proměnám konkurenčních vztahů a všeobecně k přechodu od trhu prodávajícího k trhu kupujícího s dominantní rolí zákazníků; čím naléhavější se ukazovala neschopnost podniků rychle reagovat na změny v poptávce či přímo na konkrétní objednávku zákazníka, neschopnost dodržet sjednané lhůty dodání a úplnost dodávek, čím delší byly průběžné doby a čím větší zásoby se v podnicích hromadily, tím více stoupal zájem o logistiku, mezi teoretickým vymezením logistiky a úrovní její aplikace v podnicích existuje od samého počátku výrazný nesoulad; zatímco teorie je zaměřena komplexně, systémově, aplikace v praxi byly kusé, nesystémové; tento rozpor mezi teorií a praxí logistiky se teprve v posledních letech začal zmenšovat, alespoň pokud sledujeme vedoucí firmy a nadnárodní společnosti, teoretické pojetí logistiky není jednotné, ale představuje široký proud, což je dobře patrné na různých definicích logistiky.

KONCEPCE LOGISTICKÉHO USPOŘÁDÁNÍ LOGISTIKY V PODMÍNKÁCH ČD, a.s. V současné praxi je možné vysledovat velké množství konkrétních řešení, která vychází z oborů činnosti jednotlivých podniků, podnikové kultury, profesní vyspělosti a historického vývoje. Je zde patrná souvislost s postupným vývojem k procesně řízeným organizacím. Klasické funkcionální uspořádání podniku ČD nevytvářelo podmínky pro integrální pojetí podnikové logistiky. Jeden specializovaný útvar v sobě koncentroval úkoly spojené s výkonem některých logistických činností, ovlivňujících materiálový tok a zásoby. Z této pozice bylo možné jen těžce ovlivňovat parametry výkonu logistického systému jako celku. Jde totiž o to, že jednotlivé dílčí logistické cíle zákonitě přináší konflikty mezi odlišnými, někdy dokonce zcela protichůdnými zájmy či žádoucími podmínkami jednotlivých prvků systému. Jde o konflikty jak uvnitř vlastního úseku logistiky, tak mezi logistikou a jinými podnikovými úseky. Protichůdné zájmy útvarů nemohou být všechny plně uspokojeny. Je třeba zvolit kompromis, to znamená vyvažovat zájmy souvisejících funkcí – určit pro rozhodování relativní váhu jednotlivých zájmů. Při stanovování logistických dílčích cílů tak vznikají optimalizační úlohy. Funkční organizace zpravidla způsobuje zostřování konfliktů zájmů a vede k suboptimalizacím, tj. snaze o optimální výsledek vlastní funkce, aniž by se přitom bral v úvahu vliv její činnosti na celkový výsledek podniku a synergický efekt. Je zřejmé, že výsledek suboptimalizace jednotlivých prvků systému s odlišnými cíli je horší než dosažitelné globální optimum systému. Současná maticová struktura umožňuje meziútvarovou komunikaci spolu s delegováním pravomoci a zodpovědnosti. Je možné uplatňovat prvky procesního řízení. Koordinační a metodickou funkci při řízení materiálových a informačních toků v jednotlivých fázích procesu realizace přebírá vedení podniku v rámci řízení celého logistického řetězce. V tomto uspořádání hraje klíčovou roli nově zřízený specializovaný útvar zásobování a odbytu. Tento navrhuje použití jednotných metod a nástrojů logistiky, projektuje změny a vyhodnocuje činnost jednotlivých úseků. Procesní forma organizace, kterou v podmínkách ČD chápeme jako výhledovou vychází zpravidla z maticové struktury, postavené na řídicích týmech, přičemž dochází k výraznému omezení výskytu profesně orientovaných centralizovaných útvarů. Výkonná logistika je zařazena do procesu realizace na úrovni řízení celého procesu.

LOGISTICKÉ PRINCIPY Pro logistický systém ČD vycházíme z obecných základních logistických principů a to: 2

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 principu komunikace, principu měření, principu rozlišování důležitosti, principu procesního řízení a principu generativního růstu. Parciální zájmy jednotlivých úseků ČD mají být sladěny tak, aby bylo dosaženo všestranně výhodného podnikatelského efektu. Přitom nejsilnější argumentací je argumentace ekonomická. Chce-li se řídit, musí se vědět, a má-li se vědět a ne se pouze domnívat, musí se být schopno měřit. Princip měření tedy předznamenává práci logistika. Za tímto účelem je rozvíjena soustava logistických výkonových ukazatelů. Kvalitativní skok je očekáván v souvislostí s realizací MM modulu SAP R3. V předstihu jsou analyzovány a využívány algoritmy logistického informačního systému tak, aby přechod na modul MM byl kontinuální. Nelze se však omezit pouze na dlouhodobě úspěšné koncepce. Je potřebné přinášet i krátkodobě hmatatelné výsledky. Jde tedy o rozlišení podstatného, aktuálního, stabilního a proměnlivého. Tento požadavek je zakotven v principu rozlišování důležitosti. Z hlediska plnění stanovených limitů stavu zásob v souvislosti s jejich snižováním jde především o klasifikaci materiálového toku pomocí topologie bodů rozpojení objednávkou. Poslední organizační změny a vznik Zásobovacích center lze prezentovat jako první opatření v této oblasti. Materiálový tok je proces, informační tok s ním spojený je proces, tok financí, který jej kopíruje je proces a vlastní plánování a řízení materiálového toku je také proces. Jinými slovy, procesní hledisko a tedy princip procesního řízení při hledání, nalézání a prosazování logistických řešení dominuje. Současný přechod na maticové řízení logistiky v ČD vytváří podmínky pro logistické řízení i v této oblasti. Na proces změn si musíme zvyknout jako na přirozenou součást firemního života. Jsou období „revolučních změn“ a jsou období pozvolného zlepšování. Implementace modulu MM SAP R3 a s ní spojený reengineering v oblasti řízení logistiky patří bezesporu do kategorie „revolučních změn“ z hlediska principu generativního růstu.

LOGISTICKÉ CÍLE Vzhledem k hlavní činnosti akciové společnosti ČD je pro podnikovou logistiku primárním cílem integrovat a koordinovat vstupy jednotlivých procesů s výstupy předchůdců a vlastní výstupy se vstupy následníka na podnikové úrovni. Výsledkem je v čase synchronizovaný materiálový tok v rámci celého logistického řetězce. V praxi to znamená dosažení požadované úrovně služeb, optimalizaci logistických nákladů a využívání dostupných zdrojů. Blíže je možné identifikovat dvě hlavní oblasti logistických cílů v podmínkách ČD: čas, tj. dodací lhůta na vstupu od dodavatele a výstupu k internímu zákazníkovi, zásoby, tj. řízení zásob. V konkrétním vyjádření jsou stanoveny zejména tyto cíle: spolehlivější a kratší dodací lhůty ze Zásobovacích center interním zákazníkům, nižší úroveň zásob materiálu, optimalizace objemu pojistných zásob, úspora logistických nákladů. Jak již bylo zvýrazněno dříve, na tyto cíle navazují měřitelné logistické ukazatele.

LOGISTICKÝ SYSTÉM Logistický systém chápeme jako koncepční soubor logistických prvků, které jsou nositeli logistických funkcí. Jeho předmětem je především logistický řetězec. Pod tímto pojmem 3

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 chápeme to, co logistika zkoumá, analyzuje, optimalizuje a řídí. Smyslem je dosažení optimální úrovně služeb zákazníkům při minimalizaci logistických nákladů. Pojetí logistického řetězce je však různé ve výrobní firmě, obchodní firmě a v oblasti služeb. Podnik ČD můžeme na základě charakteru nehmotné výroby obecně přiřadit k tzv. podnikům služeb. Převážná část materiálového toku „nedorazí“ až ke konečnému zákazníkovi, ale pouze na místo, které fyzicky zabezpečuje výkon specifické nehmotné služby. Jinými slovy, materiálový tok je většinově ukončen u interního zákazníka. Tento interní zákazník zabezpečí výkon služby konečnému zákazníkovi formou placené služby.

HORIZONTÁLNÍ STRUKTURA LOGISTICKÉHO ŘÍZENÍ Pod horizontální strukturou logistického řízení se rozumí rozdělení materiálového toku na část řízenou podle zásob či podle programu a na část řízenou podle objednávek zákazníků. Při řízení podle zásob je poptávka zákazníků uspokojována ze zásoby. Systém řízení zásob dává impuls k zadání výrobního příkazu anebo k vyhotovení nákupní objednávky pro doplnění zásoby v okamžiku, kdy zásoba poklesla pod tzv. signální či objednávací úroveň. Řízení podle programu představuje rozšíření předchozího systému o čas. Impuls, jehož vznik závisí na okamžité výši zásoby je zde nahrazen časově rozvrženým programem pro doplňování zásoby. Hranici mezi těmito dvěma částmi materiálového toku tvoří bod rozpojení objednávkou zákazníka. V tomto bodě se nezávislá poptávka přeměňuje na poptávku závislou. Uvědomění si logistického řetězce v konkrétních podmínkách firmy, jeho struktury a vazeb a zejména protisměrnosti hmotného a informačního toku je základem systematické práce s bodem rozpojení v logistickém řetězci. Bod rozpojení objednávkou zákazníka odděluje oblasti materiálového toku s odlišným způsobem řízení – a tím i s rozdílnými požadavky na metody plánování: „po proudu“ materiálového toku – směrem od bodu rozpojení k trhu – jsou činnosti řízeny na základě přijatých (potvrzených objednávek), „proti proudu“ materiálového toku - směrem od bodu rozpojení k dodavatelům – je řízení založeno na plánech sestavovaných na základě předpovědi nezávislé poptávky. Bod rozpojení objednávkou zákazníka je spojen s různými druhy podnikatelského rizika. Jde o riziko spojené s investováním do zásob, o riziko zdrojů (mechanizmů, budov, pracovníků) a s investováním do zásob, o riziko ztráty nebo zrušení objednávek v důsledku nedodržování přislíbené dodací lhůty a o riziko překročení plánovaných nákladů. Tato rizika jsou různá pro jednotlivé základní polohy bodu rozpojení. Poloha bodu rozpojení objednávkou zákazníka pro určitou kombinaci výrobku a trhu musí vyhovět dvěma do značné míry protichůdným druhům požadavků: požadovaná úroveň služeb zákazníkům (zejména dodací lhůta, stupeň spolehlivosti dodávky a stupeň pohotovosti dodávky). Tyto požadavky lze splnit tím snadněji, čím blíže k trhu, tj. čím dále „po proudu“ leží bod rozpojení, požadavky podniku na nízké náklady na držení zásob – jak potřebná hodnota zásob, tak riziko nepoužitelnosti klesá při posouvání bodu rozpojení „proti proudu“. Co platí v podmínkách ČD? Odpověď není jednoznačná. Setkáváme se s oběma případy. Z dlouhodobého hlediska je cíl jednoznačný: zavádět v maximální míře „pull systém“ (tažný systém po proudu) tak, aby bodem rozpojení byla Zásobovací centra. To znamená, aby tato centra plnila pro vybraný sortiment funkci zásobníku, přesně v intencích teorie zásob. Tento, na první pohled samozřejmý cíl, ovšem naráží na zatím neexistující systém závazných objednávek zákazníků, zejména z oblasti opravárenství kolejových vozidel. I zde jsou však vytvářeny potřebné kroky, zejména ve spojitosti s implementací modulu PM SAP R3. 4

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Nepředvídatelné události v dopravě (nehody, živelné pohromy apod.) vyžadují i aplikaci „push systému“ (proti proudu). Zde je potřebné rozvinout řízení zásob na základě předpovědi nezávislé poptávky.

Materiálové toky – cílový stav

ZC

ZC – Zásobovací centrum, bod rozpojení; NC – nákupní centrum

SKLADY VÝKONNÝCH JEDNOTEK

INTERNÍ ZÁKAZNÍK ČD (DKV, SDC, ostatní)

DODAVATELÉ

NC

ZÁVĚR Příspěvek vychází z logistické strategie podniku. Jde o to, aby transformace zachytila trendy a směry zdokonalení logistických výkonů. Jde zejména o větší podíl logistiky na tvorbě strategie, orientaci na kvalitu procesů, lepší pochopení logistických nákladů a jejich sledování v účetnictví, pochopení globálních aspektů logistiky a zdokonalení logistického informačního systému a správné pochopení a použití outsourcingu. Popsané jednotlivé kroky v tomto příspěvku presentují nastoupenou cestu za těmito cíli. LITERATURA [1] PERNICA, P.: Logistika pro 21. století, RADIX, s r.o. 2005, ISBN 80-86031-59-4 [2] Strategický rozvoj Českých drah, materiál pro jednání představenstva, čj. 58 834/2003-O26 z 9.10.2003 [2] HORÁKOVÁ H., KUBÁT J.: Řízení zásob, Profess Consulting s.r.o., ISBN 80-85235-55-2 [3] KRÁLOVENSKÝ, J., GNAP J., MAJERČÁK J., ŠULGAN M.: Postavení dopravy v logistike, Žilinská univerzita 2001, ISBN 80-7100-885-5 [4] LAMBERT D., STOCK J. R., ELRAM R.: Logistika, business books, 2. vydání, Computer Press Praha 2000, ISBN 80-7226-221-1 Praha, březen 2005 Lektoroval: Doc. Ing. František Orava, CSc. Odbor 08 GŘ ČD 5


František Orava1

K aktuálním problémům logistické efektivnosti v podmínkách ČD, a.s. Klíčová slova: logistika podniku, logistický controlling, logistická efektivnost, logistické náklady, suboptimalizace

ÚVOD V současnosti mezi nejdůležitější příčiny nutnosti zavádění logistiky do podniku patří zejména: tlak soutěže na trhu, zkracující se doby inovace, nedostatek surovin, exploze nákladů na marketing, omezenost finančních prostředků, inflace, zvyšující rizikovost kapitálu. Uvedené příčiny lze považovat za výčet nejdůležitějších dlouhodobých problémových trendů, kterým má logistika čelit. V současné době dochází k dalšímu rozvoji logistiky, který je následkem dlouhodobých trendů, mezi něž patří: další růst individualizace poptávky, internacionalizace a globalizace trhů, další růst automatizace v logistických procesech, další rozvoj integrovaných výrobních systémů, další rozvoj logistických informačních a řídicích systémů, nutnost snižování vázanosti kapitálu v zásobách. Logistické řízení nespočívá v rychlosti a plynulosti materiálového toku za každou cenu. Směřuje k efektivnímu překonání prostoru a času při uspokojování požadavků. Snaží se, aby toky byly harmonizovány, to znamená, aby vyhověly mnoha kritériím a to v podmínkách různých zájmů zúčastněných podnikových subjektů. Tendence ve vývoji logistiky totiž směřují k překonání úzkých zájmů jednotlivých podnikových útvarů. Z uvedeného vyplývají dvě velmi podstatné úlohy pro management řízení podnikové logistiky: 1

Doc. Ing. František Orava, CSc. Narozen 11.8.1943 ve Vsetíně. Vysoká škola dopravní 1965 v Žilině. Vědecká hodnost CSc 1978 Vysoká škola dopravní v Žilině, obor dopravní technika. Vědecko pedagogická hodnost docent – Dopravní fakulta Jana Pernera 1997, obor Technologie a management v dopravě a telekomunikacích. Autor je v současnosti vedoucím oddělení a zástupcem ředitele odboru a zásobování GŘ ČD. Je dlouholetým vědeckým pracovníkem v oblasti dopravního výzkumu a současně vysokoškolským učitelem. Publikoval řadu článků v odborné literatuře doma i v zahraničí, účastní se výchovy vědeckých pracovníků.

1


ekonomický pohled na logistické procesy v prostředí různých priorit podnikových útvarů, prosazující synergii vytvoření účinného systému logistického controllingu. Akciová společnost typu ČD nemůže existovat a čelit konkurenci bez podnikového logistického systému. Orientace pouze na problematiku řízení zásob, tj. na evidenci zásob, analýzu zásob, kontrolu zásob a vlastní regulaci zásob je pro současnost nepostačující. Cílem je udržovat zásoby v takové velikosti a struktuře, aby to odpovídalo potřebám podniku při současném respektování kritérií ekonomické efektivnosti. To je možné při důsledném uplatňování logistického myšlení a realizaci logistických principů. Logistická regulace zásob se tak zaměřuje na dvě, v podstatě konfliktní oblasti:

výkonnost, která úzce souvisí s pohotovostí dodávky,

hospodárnost, tedy snižování nákladů na zásoby.

Příspěvek je zaměřen na strategické cíle v oblasti ekonomiky logistiky a podmínky pro její naplnění.

EFEKTIVNOST V LOGISTICE Pokud manažeři podniku plně nechápou podnikovou logistickou strategii, nejsou schopni přijímat rozhodnutí, která z hlediska podniku jako celku je nejlepší. Skutečný stav lze lehce analyzovat na základě tendencí k suboptimalizacím – tj. snahy prosazovat zájmy řízené organizační složky na úkor synergie. Tento jev je v podmínkách ČD poměrně silně zakořeněný z minulosti. Efektivnost v logistickém systému se projevuje v tom, že:

dosáhneme požadované úrovně logistických služeb,

vynaložené náklady jsou přijatelné.

Samotná úroveň logistických služeb má dvě stránky:

objemovou – tj. zajištění požadovaného množství příslušných produktů,

kvalitativní – tj. rychlost splnění požadavků, spolehlivost dodací lhůty, značení a místa dodání, kvalita průvodních dokladů, pružnost komunikace se zákazníkem v průběhu realizace jeho požadavku apod. Logistickými náklady rozumíme veškeré náklady spojené s organizováním, řízením a samotným průběhem příslušných toků od vzniku požadavku až po dodání. Jedná se tedy o náklady všech článků provázaných v logistickém řetězci. Za přijatelné jsou považovány ty náklady, které jsou konkurenceschopné. Jaké jsou možnosti zvýšení efektivnosti v podnikové logistice ČD ? V prvé řadě je potřebné zvolit cestu snižování celkových logistických nákladů při zvyšování úrovně logistických služeb. Jde o nejnáročnější, tzv. hybridní strategii při které je nutné se prosazovat kvalitními logistickými službami při nízkých nákladech. Je potřebné také rozlišovat mezi efektivností společenskou, partnerskou a vnitřní.

2

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Společenská efektivnost se týká veškerých důsledků, které jsou vyvolány logistikou. Jedná se o takové ekologické a sociální důsledky, kterými nejsou zatíženy přímo jednotlivé organizace zapojené v logistickém řetězci. Partnerská efektivnost se v podmínkách ČD týká vztahů mezi dodavateli, odběrateli a zprostředkovateli, kteří jsou zúčastněni v logistickém řetězci. Principem partnerství je dosahování užitku z kooperace a koordinace propojených procesů, rozdělování ekonomických výhod, ale i podílení se na určitých nevýhodách. Vnitřní efektivnost má nejužší záběr. Bere v úvahu jen výhody a nevýhody fungování logistických procesů uvnitř podniku.

Tradiční a nové pojetí nákladů v logistice V odborné literatuře se lze setkat s různými náhledy na to, co chápat pod pojmem logistické náklady. V podmínkách ČD stále převažuje chápání, které vychází z účetního pohledu. Dokonce i řízení zásob je ztotožňováno s aktivitami podnikového účetnictví. Lze to chápat pouze z hlediska snadnosti získání údajů – jsou k dispozici v běžné účetní evidenci. Jde však o zjednodušení, které v současnosti nemá opodstatnění. Důvody jsou zejména: omezení informací pouze na účetní evidenci vede k úzkému chápání logistiky a k suboptimalizačním tendencím jednotlivých organizačních složek uvnitř podniku – váže se více k útvarům než k dílčím procesům, v pohledu na zásoby zvýrazňuje jejich majetkovou stránku (zásoby jsou součástí aktiv), nezohledňují se tzv. náklady ušlých příležitostí, které jsou spojeny s držením zásob, což vede k podceňování vysoké zátěže zásobami a k neekonomickému chování u „výzisků“,

nerozlišují se fixní a variabilní náklady aj.

Bez znalosti velikosti a struktury logistických nákladů nelze činit logistická rozhodnutí. Logistické řízení se týká nejen běžného řízení opakovaných činností. Je potřebné také odhadovat zbytečné ztráty, objevovat potenciál pro zlepšování, posuzovat ekonomickou výhodnost dosavadních a nových logistických řešení. Logistické řízení dále potřebuje údaje o nákladech v celém logistickém řetězci, neboť musí zvažovat, jak změny v jednom článku ovlivní náklady celého řetězce.

Cíle systému Just-in time v podmínkách ČD (JIT) Systém JIT velmi úzce souvisí s řízením procesů, činnosti a aktivit z hlediska délky jejich trvání. V současnosti se JIT orientuje na trvalé a dlouhodobé snižování nákladů zejména zkracováním doby jednotlivých procesů, omezováním neproduktivních činností a hledáním potencionálních úspor nákladů. Jde o rozšířenou definici. Systém si klade za cíl:

omezit aktivity, které nezvyšují přidanou hodnotu

zvyšovat efektivnost a produktivitu

snižovat celkové náklady.

Z uvedeného vyplývá, že omezení a eliminace zásob není jediným cílem. Zásobovací činnost a řízení zásob patří mezi tradiční fáze podnikatelského procesu. S explicitními efekty zásobovací činnosti (např. nižší nákupní ceny, snížení nákladů spojených s objednáváním 3

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 apod.) však souvisí i náklady, které dosahují nezanedbatelné výše. Při určování výše nákladů je nutno brát v úvahu nejen náklady, které jsou bezprostředně spojeny s pořízením a skladováním, ale i další náklady z rizika, které zásoby vyvolávají. Jde zejména o tyto náklady:

náklady na skladování zásob – spojené s provozem skladů,

náklady spojené s pořízením zásob – doprava, pojištění, objednávání, přejímka,

náklady neboli ztráty z nedostatku zásob,

náklady vzniklé poklesem hodnoty zásob,

náklady kapitálu, potřebného k financováni zásob.

Všechny náklady spojené se zajištěním zásob patří do skupiny nákladů, které nezvyšují hodnotu služeb pro zákazníky. Jejich omezení přispěje ke zvýšení efektivnosti podniku, aniž by se snížila hodnota výkonů. V současnosti se v podmínkách ČD dostal na program dne i systém managementu jakosti. Je zřejmé, že kvalita služeb ovlivňuje náklady podniku. Rostoucí důraz na kvalitu vyžaduje sledovat i náklady související se zajištěním kvality a oddělit je od ostatních nákladů. Je zřejmé, že uvedené přístupy působí i na jednotlivé složky informačního systému. Nijak se nepopírá význam a využití nákladového účetnictví, rozpočtů a kalkulací v řízení. Tyto nástroje však v určitých případech vyžadují odlišný přístup.

Význam informací o nákladech Praxe podniků dokazuje, že pomocí logistických činností se snižují celkové logistické náklady, zlepšuje se zákaznický servis a podstatně se omezují konflikty mezi jednotlivými odděleními či jinými organizačními složkami. Počítače, metody výzkumu operací a koncepce systémového přístupu přináší do oblasti logistiky vysokou rychlost zpracování a zásady matematické logiky a přivodily tak změny v metodách řízení zásob, v politice rozmisťování skladů nebo v procesu vyřizování objednávek, ale také potřebu řídit náklady související s těmito funkcemi a to v integrovaném tvaru. Klíčovým prvkem proto při realizaci logistického řízení se obecně stává analýza celkových nákladů. Znamená to, že při dané úrovni zákaznického servisu je nutné minimalizovat celkové logistické náklady, nikoliv se pouze zaměřovat na minimalizaci nákladů jednotlivých činností. Hlavním nedostatkem neintegrovaného přístupu k analýze logistických nákladů je to, že snahy o snížení specifických nákladů v rámci logistické funkce mohou být z hlediska systému jako celku neoptimální a ve svém důsledku vede ke zvýšení celkových nákladů. Má-li být analýza nákladových vazeb provedena erudovaně, musíme být schopni zjistit údaje o nákladech jednotlivých složek logistiky a vysvětlit, jak změny na určitou složku či činnost ovlivní celkové náklady logistiky.

ZÁVĚR Úsilí o logistickou efektivnost souvisí i se změnou prostředí, se silnější konkurencí a s novými možnostmi komunikace a dopravy. Zlepšování chodu logistických podnikových činností a procesů, zejména k jeho třem základním pilířům – kvalita, čas a náklady – spočívá v dlouhodobém, nepřetržitém a systematickém úsilí o dosažení stanovených cílů. Nezbytnou 4

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 podmínkou pro realizaci kroků v oblasti procesního řízení je zahrnutí těchto požadavků do systému motivace pracovníků i celého odpovědnostního řízení.

LITERATURA [1] PERNICA, P.: Logistika pro 21. století, RADIX, s r.o. 2005, ISBN 80-86031-59-4 [2] BAZALA, J., a kolektiv: Logistika v praxi, praktická příručka manažera logistiky, TYPOS - Digital Print, spol.s r.o. Plzeň, ISBN 80-86229-71-8 [3] KRÁLOVENSKÝ, J., GNAP J., MAJERČÁK J., ŠULGAN M.: Postavení dopravy v logistike, Žilinská univerzita 2001, ISBN 80-7100-885-5 [4] Douglas Lambert, James R. Stock &Lisa Ellram: Logistika, Computer Press Praha, 2000] [5] Strategický rozvoj Českých drah, materiál pro jednání představenstva, čj. 58 834/2003-O26 z 9. 10. 2003

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Tomáš Nachtman, Generální ředitelství ČD, ředitel O08

5


Tatiana Molková1

Bezpečnostní certifikace na železnici Klíčová slova: železniční doprava, bezpečnost, certifikace, EU

Železniční doprava patří k nejbezpečnějším druhům dopravy. Aby tomu tak bylo i nadále, je nutné velmi důsledně uplatňovat politiku přísných bezpečnostních nároků na všechny subjekty, které se na železniční dopravě podílejí. Tato nutnost je ještě více akcentována v současné době, kdy se naplno začíná uplatňovat liberalizace přístupu dopravců na evropskou železniční síť. Národní železnice a dopravci přicházejí o svoje výsadní postavení a musí počítat s konkurencí nejen z ostatních druhů dopravy, ale nově čím dál víc i s konkurencí v rámci dopravy železniční. Tato situace však nesmí vést ke snížení bezpečnostních standardů na železnici.

1. Související evropská legislativa Z hlediska celoevropského pohledu na železniční systém se problematika bezpečnostních standardů a pravidel objevuje již v novele směrnice 91/440/EHS. Podle článku 7 musí členské státy zajistit, aby byly stanoveny bezpečnostní normy a pravidla, dále v souladu s nimi prováděna certifikace vozového parku a železničních podniků. Tyto úkoly musí být realizovány orgány, které samy neposkytují železniční dopravní služby a jsou nezávislé, a to takovým způsobem, aby byl zajištěn spravedlivý a nediskriminační přístup na infrastrukturu. Povinností železničních podniků je aplikovat tyto bezpečnostní normy a pravidla. Problematika bezpečnosti byla následně zapracována do směrnice Evropského parlamentu 2001/14/ES o přidělování kapacity železniční infrastruktury a zpoplatnění použití železniční infrastruktury a o bezpečnostní certifikaci. Článek 32, který je přímo nazván „Bezpečnostní certifikace“, stručně, ale jednoznačně definuje požadavek získání bezpečnostního certifikátu pro železničních podniky, které chtějí podnikat v rámci železniční sítě EU. Členským státům je ponechán rozhodující vliv na definování bezpečnostních požadavků na železniční podniky tak, aby byl zajištěn bezpečný provoz na příslušných trasách. Aby železniční podnik mohl získat příslušný bezpečnostní certifikát, musí splňovat předpisy stanovené v rámci národního práva, které nejsou v rozporu s legislativou EU. Předpisy určují technické a provozní požadavky specifické pro železniční dopravu a bezpečnostní požadavky vztahující se na zaměstnance, vozový park a vnitřní organizaci podniku. To znamená, že železniční podnik musí prokázat, že pracovníci, kteří se přímo podílejí na provozování drážní dopravy, absolvovali nezbytný výcvik zaměřený na splnění dopravních Tatiana Molková, Doc. Ing., Ph.D., 1966, vystudovala Vysokou školu dopravy a spojů v Žilině, obor Provoz a ekonomika železniční dopravy; v současné době působí na katedře Technologie a řízení dopravy, Dopravní fakulta Jana Pernera, Univerzita Pardubice.

1

1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 předpisů používaných příslušným manažerem infrastruktury a na splnění bezpečnostních požadavků, jež jsou na ně kladeny v železničním provozu. Současně musí prokázat, že jeho vozový park byl schválen příslušným veřejným orgánem nebo manažerem infrastruktury a zkontrolován v souladu s provozními pravidly vztahujícími se na používanou infrastrukturu. Příslušný bezpečnostní certifikát musí být vystaven úřadem jmenovaným pro tento účel členským státem, ve kterém se nachází používaná infrastruktura. Podle článku 38 měly členské státy přijmout zákony, nařízení a administrativní ustanovení nezbytná pro uvedení do souladu s touto směrnicí nejpozději do 15. března 2003. Tento požadavek se promítl do právní úpravy ČR v rámci novely zákona 266/1994 Sb. o dráhách z roku 2003, podle kterého dopravce musí mít ke dni zahájení drážní dopravy na dráze celostátní nebo na dráze regionální osvědčení dopravce. Osvědčení dopravce odpovídá bezpečnostnímu certifikátu podle směrnice EU 2001/14/ES. Osvědčení vydává Drážní úřad na základě žádosti dopravce na dobu určitou. Osvědčením dopravce se dokládá, že dopravce splňuje podmínky odborné způsobilosti osob zajišťujících provozování drážní dopravy, splňuje podmínky stanovené pro provozování drážních vozidel a určených technických zařízení a má vnitřní organizační strukturu a systém řízení pro zajištění drážní dopravy. Dalším krokem k rozvoji a zvyšování bezpečnosti na železnicích EU je realizace nové směrnice 2004/49/ES o bezpečnosti železnic. Ustanovení této směrnice podstatně rozšiřují požadavky směrnice 2001/14/ES. Zejména je důležitá harmonizace bezpečnostních předpisů, bezpečnostní certifikace železničních podniků, úkolů a rolí bezpečnostních orgánů a harmonizace odborného zjišťování příčin vzniku nehod a mimořádných událostí. Tohoto cíle by melo být dosaženo: - harmonizací regulační struktury v členských státech, - definováním odpovědnosti jednotlivých subjektů, - přípravou společných bezpečnostních cílů a společných bezpečnostních metod zaměřenou na širší harmonizaci vnitrostátních předpisů, - požadavkem, aby byl v každém členském státě zřízen bezpečnostní orgán a inspekční orgán pro odborné zjišťování příčin vzniku nehod a mimořádných událostí, - definováním společných zásad pro zajišťování a regulaci bezpečnosti železnic a pro dozor nad bezpečností železnic. Úroveň bezpečnosti železničního systému zemí EU je dlouhodobě, zejména ve srovnání se silniční dopravou, vysoká. Je proto důležité, aby byla i nadále minimálně zachována úroveň bezpečnosti během probíhající restrukturalizace, při níž dochází k oddělení funkcí dříve integrovaných železničních společností a k přechodu od samoregulace k veřejné regulaci odvětví železniční dopravy. Bezpečnost musí být v souladu s technickým a vědeckým pokrokem a při zohlednění konkurenceschopnosti železniční dopravy dále zvyšována. Všichni provozovatelé železničního systému, provozovatelé infrastruktury a železniční podniky nesou plnou odpovědnost za bezpečnost systému, a to každý za svou vlastní oblast. V případě potřeby by měli spolupracovat při zavádění opatření pro usměrňování rizik. Z hlediska procesu bezpečnostní certifikace jsou důležité články 10 až 15, ve kterých jsou definovány podmínky získání bezpečnostního certifikátu dopravcem a jeho územní platnost. Dále jsou zde stanoveny podmínky pro schválení dopravní infrastruktury z hlediska bezpečnosti, které musí získat provozovatel infrastruktury, aby mohl provozovat železniční infrastrukturu. Bezpečnostní certifikát může platit jenom pro vybranou část železniční sítě stejně jako jenom pro určitý druh dopravy (např. nákladní). Platnost obou dokladů je limitována (5 let). Členské státy jsou povinny uvést v účinnost právní a správní předpisy nezbytné pro dosažení souladu s touto směrnicí nejpozději do 30. dubna 2006, tj. z pohledu drážní legislativy ČR je nutná novela zákona 266/1994 Sb. o dráhách. 2


2. Stav implementace bezpečnostní certifikace v České republice Jaká je současná situace v bezpečnostní certifikace u nás a jak jsme na tom v porovnání s ostatními státy EU? Na tuto otázku lze částečně nalézt ve studii, která byla zpracována v roce 2004 pro direktoriát DG TREN. Na studii participovala i Dopravní fakulta Jana Pernera, která analyzovala situaci v 10 státech.. Studie se přímo zabývá implementací článku 32 o bezpečnostní certifikaci (směrnice 2001/14/ES) a bezpečnostní certifikaci železničních podniků v souvislosti se změnou struktury železničního průmyslu. Studie sleduje situaci v 25 státech – členské země EU (kromě Malty a Kypru), dále Norsko a Švýcarsko. Cílem bylo zjistit informace o: - stavu implementace bezpečnostní certifikace do národního práva; - aplikaci podmínek získání bezpečnostní certifikace na vnitrostátní a/nebo mezinárodní dopravu; - kritériích, která se používají k udělení certifikátu. Na závěr studie byla provedena syntéza poznatků a posouzení, zda je možné zlepšit nebo harmonizovat existující bezpečnostní režim s otevíráním a liberalizací přístupu na dopravní cestu v mezinárodní přepravě. Podle informací z internetového portálu EU2 do konce roku 2004 jenom 13 států3 notifikovalo směrnici 2001/14/ES. Toto zjištěni nemusí nutně vést k závěru, že ostatní státy nevěnují této problematice pozornost. Mohou mít svůj systém hodnocení (např. Německo), ale doposud netransponovali tuto směrnici do národního práva. Když porovnáme stav implementace procesu bezpečnostní certifikace v České republice s ostatními státy, lze konstatovat, že situace je vcelku příznivá, i když stále existují problematická místa. Z analýzy průzkumu, který byl prováděn jak u železničních dopravců, manažerů infrastruktury, tak i na Ministerstvu dopravy a Drážním úřadě, a následném porovnání se situací v ostatních státech, vyplynuly tyto závěry: - Forma a způsob získání bezpečnostního certifikátu („osvědčení dopravce“ podle zákon 266/1994 Sb. o dráhách) před zahájením provozováním drážní dopravy je v souladu s čl. 32 směrnice 2001/14/ES. Trochu problematickým se jeví překlad pojmu „safety certificate“ do češtiny jako „osvědčení dopravce“, protože při zpětném překladu a komunikaci se zahraničím může dojít k nesprávnému pochopení a ke zbytečným nedorozuměním. - Z hlediska nové směrnice o bezpečnosti železnic je nutná novela zákona 266/1994 Sb. o dráhách. - Orgánem, který uděluje bezpečnostní certifikát je Drážní úřad, který by měl tuto funkci plnit i nadále (tj. po implementaci směrnice o bezpečnosti železnic). Na jeho internetových stránkách jsou zveřejněny podmínky pro získání „Osvědčení dopravce“. Určitým nedostatkem je, že tyto informace jsou jenom v českém jazyce a zcela chybí překlad minimálně do angličtiny. - V současnosti nejsou uznávány bezpečnostní certifikáty získané v jiném členském státu EU (na rozdíl od licencí, které akceptovány jsou) - I v souvislosti s implementací směrnice 2004/49/ES je nutné jasně, srozumitelně a jednoznačně stanovit kritéria pro získání bezpečnostního certifikátu, aby bylo co nejvíc vyloučeno subjektivní hledisko posuzovatele. 2

http://www.europa.eu.int/comm/transport/rail/legislation/implementation-infra_en.htm Belgie, Česká republika, Dánsko, Estonsko, Španělsko, Francie, Irsko, Itálie, Lucembursko, Nizozemsko, Rakousko, Portugalsko a Finsko 3

3


-

- Průměrná doba od podání žádosti do vydání „Osvědčení dopravce“ je 60 dnů (např. v Belgii je to 120 dnů). Poplatek za vydání osvědčení dopravce je fixní a v porovnání s ostatními zeměmi minimální, vůbec nezohledňuje náklady, které objektivně vznikají v procesu posuzování žádosti. Udělené bezpečnostní certifikáty jsou zveřejněny na internetových stránkách4 Evropské unie. V současnosti má osvědčení dopravce uděleno 12 železničních dopravců.

3. Další postup implementace bezpečnostní směrnice Dalším očekávaným krokem je aplikace nové bezpečnostní směrnice 2004/49/ES. To znamená, že kromě oddělení bezpečnostní certifikace dopravců a provozovatelů dopravní infrastruktury, je také nutné zavedení sledování bezpečnostních ukazatelů (CSI5) a používání společných bezpečnostních metod (CSM6), které by měli vést ke zvyšování bezpečnosti na železnici.V této souvislosti je nutné do 30. dubna 2005 Komisi oznámit všechny příslušné platné vnitrostátní bezpečnostní právní předpisy. Provozovatelé infrastruktury a dopravci musí také zavést vlastní systémy zajišťování bezpečnosti. Cílem je prokázat, že železniční systém je schopen dosáhnout alespoň společné bezpečnostní cíle (CST7), je v souladu s vnitrostátními bezpečnostními předpisy a bezpečnostními požadavky stanovenými v TSI8 a jsou používány příslušné části společných bezpečnostních metod. V souvislosti s připravovaným třetím železničním balíčkem je potřebné ještě zmínit směrnici o certifikaci pracovníků vlakových čet odpovědných za vedení lokomotiv a vlaků na železniční síti Společenství. Tato směrnice detailněji definuje požadavky na odbornou způsobilost zaměstnanců (zejména strojvedoucích), které byly rámcově uvedeny v již zmiňované směrnici 2001/14/ES. Všechna výše zmiňovaná opatření mají jeden společný cíl – zvyšování bezpečnosti na železnici a předcházení vzniku mimořádných situací. Definice: CST - společné bezpečnostní cíle - jsou úrovně bezpečnosti, jichž musí jednotlivé části železničního systému (např. konvenční železniční systém, vysokorychlostní železniční systém, dlouhé železniční tunely nebo tratě používané výhradně pro nákladní dopravu) a systém jako celek alespoň dosáhnout, vyjádřené v kritériích přijatelnosti rizika; CSM - společné bezpečnostní metody - jsou metody, které mají být vyvinuty k popisu způsobu posuzování úrovně bezpečnosti, stupně dosažení bezpečnostních cílů a dodržování jiných bezpečnostních požadavků

Literatura: [1] Směrnice 2001/14/ES o přidělování kapacity železniční infrastruktury a zpoplatnění použití železniční infrastruktury a o bezpečnostní certifikaci 4

http://www.europa.eu.int/comm/transport/rail/countries/cz/licence_en.htm Common Safety Indicators 6 Common Safety Methods 7 Common Safety Targets 8 Technical Specification for Interoperability 4 5


[3] [4]

[2] Směrnice 2004/49/ES o bezpečnosti železnic Společenství a o změně směrnice Rady 95/18/ES o vydávání licencí železničním podnikům a směrnice 2001/14/ES o přidělování kapacity železniční infrastruktury, zpoplatnění železniční infrastruktury a o vydávání osvědčení o bezpečnosti Směrnice Rady 91/440/EHS z 29. července 1991 o rozvoji železnic Společenství Acceptance criteria and assessment methodologies for safety certificates delivered in accordance with Directive 2001/14/EC, Article 32; Consortium (IVE Hanover, Pegasus Transconsult, Jan Perner Transport Faculty), final report of study, Hannover, 2005

V Pardubicích, březen 2004

Lektoroval: Ing. František Raška, ředitel O18 GŘ ČD

5


Roman Štěrba1

Benchmarking - nástroj ke zvýšení konkurenceschopnosti Klíčová slova - benchmarking = učit se od nejlepších, komparativní analýza

1. Úvod Česká republika prošla před 15 lety významnými celospolečenskými změnami. Ke změnám ovlivňujícím efektivitu firem však dochází poměrně pomalu, o čemž svědčí jen nemnoho ryze českých společností s tuzemským know-how schopných obstát v mezinárodní konkurenci. Svědectvím může být i rozmáhající se koupěchtivost zahraničních nadnárodních koncernů s následnou razantní restrukturalizací churavějících podnikatelských subjektů. Při akvizicích se však často jedná jen o pouhou koupi podílu na tuzemském trhu než o zájem rozvíjet pořízenou firmu. Pro management společností přitom není tajemstvím, že k uskutečnění změn vedoucích k zásadnímu zlepšení výkonnosti a efektivity je nutná nejen snaha o provedení změn, ale také znalost toho, o jaké konkrétní změny se má jednat.

2. Procesní restrukturalizace firem V posledních letech jsou v podnikatelském prostředí prohlubující se globalizace světové ekonomiky patrné snahy o Business Process Reengineering (BPR), tedy o proces restrukturalizace firem se zaměřením na klíčové segmenty podnikatelské činnosti. Cílem všech aktivit v rámci BPR je přitom zlepšení procesů v takové míře, že vytvoří pro firmu nové příležitosti na trhu a konkurenční výhody. BPR je shrnutím aktivit, které vedou k fundamentální změně klíčových procesů probíhajících ve firmě. BPR tedy nespočívá pouze v odhalení a eliminaci nehospodárností, ale také v přehodnocení samotných základů a hlavních principů, z nichž vychází podnikatelská strategie firmy a samo podnikání. Z uvedeného vyplývá, že jedním z klíčů pro dosažení úspěchu projektu BPR je výběr správných klíčových procesů pro optimalizaci. Při vlastním výběru procesů a stanovení měřitelných cílů se využívá možností benchmarkingu pro zjišťování rozdílu ve výkonnosti a příležitosti ke zlepšení. Benchmarking je v současnosti druhým nejrozšířenějším systémem řízení kvality v západní Evropě, neboť koncept, ze kterého vychází, je ve své podstatě velmi jednoduchý. Vychází z toho, že se učíme od druhých – efektivnějších – firem. Jedná se tedy o proces porovnávání procesů a výkonností mezi společnostmi za účelem získání nového pohledu a zjištění příležitostí pro zlepšení.

3. Mezinárodní spolupráce železničních podniků V odvětví železniční dopravy se realizuje projekt Benchmarking od roku 2000 v mezinárodním rozsahu, a to v rámci Výboru pro ekonomii, finance a životní prostředí (Comité 6) Mezinárodní železniční unie UIC se sídlem ve francouzské Paříži. Tehdy se zúčastněné členské železniční podniky dohodly, že je vhodné a potřebné využít možností 1

Dr. Ing. Roman Štěrba - systémový specialista odboru řízení ekonomiky GŘ ČD, a.s., zástupce ČD ve statistické skupině UIC (předseda ad-hoc skupiny pro zkvalitnění mezinárodní železniční statistiky UIC), v pracovní skupině HCF-Benchmarking UIC, v I. Komisi OSŽD pro statistiku a v pracovní skupině pro zpoplatnění infrastruktury CER. Absolvent inženýrského a doktorandského studia na Fakultě dopravní ČVUT v Praze (1998), postgraduálního studia na TU Dresden (1996) a vědecko-výzkumných stipendijních pobytů na Katalánské polytechnice Barcelona (1994) a TU Dresden (1998-2002). Praxe vedoucího kanceláře ředitele organizace ROPID Praha (1995-1998). Externí vysokoškolský pedagog na FD ČVUT. 1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 společného sdílení metod, postupů a opatření členských železničních podniků s úspěchem uplatněných při zvyšování produktivity a efektivity v zájmu zvýšení konkurenceschopnosti celého železničního sektoru na přepravním trhu. Realizací souvisejících aktivit pověřil pracovní skupinu Benchmarking jakožto nástupce skupiny HCF (Harmonisation Comptable et Financiere) aplikující Vyhlášku č. 318. Zmíněná skupina organizuje, ve spolupráci se Statistickým střediskem UIC, každoroční šetření u členských podniků a shromážděné údaje vyhodnocuje. Zde je třeba zdůraznit posun v chápání spolupráce drah v rámci HCF, kdy se již nejedná o pouhé shromažďování a publikaci číselných údajů, ale jde především o znalost a pochopení procesů klíčových pro zásadní restrukturalizační změny železniční firmy. Výroční zpráva Benchmarking UIC obsahuje výsledky šetření za minulé a jemu tři předcházející účetní (statistická) období. Na formulaci parametrů šetření benchmarking a na vyhodnocení podkladů poskytnutých evropskými národními železničními podniky se na platformě UIC podílejí předsednická Německá dráha (DB), České dráhy (ČD), Italské dráhy (FS), Maďarské dráhy (MÁV), Rakouské dráhy (ÖBB), Belgické dráhy (SNCB) a Francouzské dráhy (SNCF). Do zatím posledního vyhodnocení benchmarking uskutečněném v minulém roce nemohly být, vzhledem k omezení daném neúplností a distorzí údajů poskytnutých z účetní evidence některých oslovených firem, zahrnuty všechny evropské národní železniční podniky, avšak konečných 15 členských železničních podniků UIC představovalo dostatečně reprezentativní vzorek. Kromě benchmarkingu v rámci odvětví železnic se tradičně provádí i benchmarking s reprezentativními společnostmi z jiných druhů dopravy nebo jiných oborů podnikatelské činnosti. Potřebné údaje a informace za třetí firmy zajistily ČD (za České aerolinie a.s. a Dopravní podnik hl. m. Prahy, a.s.), DB (za Lufthansa AG), ÖBB (za Austrian Airlines AG a Wiener Lokalbahnen AG), SNCB (za Opérateur combiné a Transport publics intercommunaux) a SNCF (za GEODIS). Je pochopitelné, že údaje třetích firem byly k dispozici toliko z příslušných výročních zpráv.

4. Uplatnění benchmarkingu v UIC Koncept Benchmarkingu UIC vychází z toho, že se členské dráhy poučí z přístupů a postupů používaných v jiných společnostech, které vytvořily alternativní řešení pro společné problémové oblasti. Výchozím předpokladem pro uplatnění Benchmarkingu v případě železniční dopravy je tedy zájem poučit se od jiné (úspěšné) firmy než tápavě a dlouze hledat vlastní řešení, přičemž jak již bylo zmíněno, nemusí se nutně jednat o firmu z oboru. Právě převzetí osvědčeného řešení může významným způsobem zkrátit období restrukturalizace železničních správ na flexibilní obchodní společnosti. V členských železničních podnicích UIC dnes benchmarking nachází uplatnění převážně při: - rozpoznání problémů ve výkonnosti firmy a definování příležitosti pro zlepšení, - definování pozice firmy na trhu ve vztahu ke konkurenci, - nalezení způsobu, jak zlepšit výkonnost, - dohledu nad zlepšováním procesů používaných ve firmě, tj. stanovení dosažitelných, ale dostatečně agresivních cílů, - předpovědi budoucích trendů. Po nulté etapě projektu Benchmarking, zahrnující přípravu a definování vhodných poměrových ukazatelů, následovalo oslovení členských drah a sběr potřebných údajů a informací. Vyhodnocení benchmarkingu je publikováno ve výroční zprávě, která je k dispozici všem evropským aktivním členům UIC, tedy okruh příjemců přínosných informací není prozatím omezen jen na zúčastněné firmy, jenž bezpochyby vyvinuly jisté 2

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 úsilí. Zpráva se člení na textovou část s formulací zásadních poznatků a na přílohy se zaměřením na komparativní analýzu: - celopodnikových finančních ukazatelů, - podle segmentů hlavní činnosti (osobní doprava, nákladní doprava a infrastruktura), - vývoje časových řad hlavních finančních ukazatelů, - vývoje časových řad ukazatelů podle segmentů činnosti, Poslední příloha Zprávy Benchmarking obsahuje vysvětlující komentáře jednotlivých ukazatelů předaných zúčastněnými společnostmi, což představuje velmi důležitý výchozí materiál pro formulaci zásadních poznatků z šetření benchmarking, tedy sdílení know-how. Jako velmi důležité se na základě několikaletých zkušeností autorského kolektivu jeví zvolený způsob grafické prezentace ukazatelů. Je již určitou tradicí, že řazení firem v grafech je v závislosti na dosažených výsledcích, což na první pohled velmi působivě ovlivňuje čtenáře (především cílovou skupinu - členy managementu firem) a vyvolává v nich potřebu podrobněji zjistit z kvalifikovaných komentářů příčiny úspěchu či neúspěchu v efektivitě a rentabilitě podnikatelské činnosti.

5. Komparativní analýza podnikatelské činnosti V komparativní analýze jsou vhodně využity následující konsenzuální poměrové ukazatele: -

ROCE – rentabilita použitého kapitálu míra zadlužení dynamická úroveň zadlužení krytí stálých aktiv provozní přidaná hodnota na zaměstnance osobní náklady na zaměstnance rentabilita obratu tržeb náklady osobní dopravy na jednotku přepravního výkonu náklady nákladní dopravy na jednotku přepravního výkonu náklady infrastruktury na km délky tratí obrat osobní dopravy na jednotku přepravního výkonu obrat nákladní dopravy na jednotku přepravního výkonu investice do provozování dopravy na obrat dopravy investice do infrastruktury na vlakový km.

Ukazatel ROCE – rentabilita použitého kapitálu

Rentabilita použitého (vázaného) kapitálu se stanoví poměrem EBIT (výsledek hospodaření před zdaněním, před výsledkem z účastí, úroky a mimořádným výsledkem) a použitého kapitálu. Kladné hodnoty ROCE kolísají za rok 2003 mezi 1,6 % a 0,0 %. Záporné hodnoty ROCE (v případě 10 ze 14 drah) znamenají nerentabilnost podnikatelské činnosti. Meziroční zlepšení kladné hodnoty ROCE bylo zaznamenáno pouze v případě koncernu DB, a to z důvodu převzetí logistického uskupení Stinnes. Hodnoty ukazatele ROCE byly negativně ovlivněny rostoucími investicemi a zhoršujícími se výsledky hospodaření, zčásti z důvodu stávek ÖBB a SNCF.

3


Ukázka grafického zobrazení hodnot ukazatele ROCE – železniční podniky 10,0% 1,6%

0,7%

0,4%

0,0%

0,0% -0,8%

-1,0%

-2,5%

-1,0%

-10,0%

-2,6% -2,5% -13,9%

-20,0%

-15,8% -16,3%

-30,0%

-40,0% -42,2% -50,0%

Ukázka grafického zobrazení hodnot ukazatele ROCE – externí firmy 30,0%

21,6%

15,0% 2,5%

2,1%

1,2%

0,3%

0,0% -1,3% -15,0%

-11,0%

-14,8%

-30,0% -45,0% -48,0% -60,0%

Ukazatel Míra zadlužení

Míra zadlužení udává podíl dluhů na součtu dluhů a vlastního kapitálu. Dluhy zahrnují úročené a neúročené závazky a současnou hodnotu leasingu. Hodnoty ukazatele za rok 2003 se pohybují mezi 80,3 % a 0,8 %. Výrazně navrch mají železniční podniky po absolvované restrukturalizaci spojené s oddlužením, i když financování vysokých investičních potřeb přes kapitálový trh znamená nepříznivý vývoj. Ukazatel Dynamická míra zadlužení

Dynamická míra zadlužení vztahuje dluhy firmy na (operativní) cash-flow. Cash-flow představuje součet výsledku hospodaření před zdaněním, odpisů a změnu rezerv na důchodové závazky. Kladné hodnoty za rok 2003 leží mezi 20,5 a 0,2. Třetina firem však vykazuje záporné hodnoty. Ukazatel Krytí stálých aktiv

Krytí stálých aktiv se stanoví jako poměr vlastního a dlouhodobého cizího kapitálu ke stálým aktivům. Hodnota vypovídá o míře, nakolik je dlouhodobě zajištěn investiční majetek firmy. 4

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Hodnoty za rok 2003 se pohybují mezi 134,7 % a 34,5 %, přičemž většina drah vykazuje hodnotu blízko sta procent. Ukazatel Provozní přidaná hodnota na zaměstnance

Provozní přidaná hodnota na zaměstnance udává poměr provozních výnosů po odečtení výkonové spotřeby, odpisů a ostatních provozních nákladů na průměrný počet zaměstnanců přepočtený na plně zaměstnané. Hodnoty za rok 2003 kolísají mezi 47 677 eur a 2 283 eur, což v plné nahotě odráží rozdíl mezi mzdovou úrovní západní a ostatní Evropy. Ukázka grafického zobrazení hodnot ukazatele Provozní přidaná hodnota (euro) na zaměstnance – železniční podniky 60 000 47 677 50 000 40 000

43 394 46 138 43 449 43 290 39 251

26 531

30 000 20 000

12 157 8 946

10 000

6 070

5 501 2 689 2 283

0

Ukázka grafického zobrazení hodnot ukazatele Provozní přidaná hodnota (euro) na zaměstnance – externí firmy 100 000 83 806 80 000

68 327

60 000 47 100 39 318

39 007

40 000 20 000

34 268

29 328 12 301

11 023

0

Ukazatel Osobní náklady na zaměstnance

Ukazatel osobní náklady na zaměstnance slouží k porovnání hodnot s ukazatelem provozní přidané hodnoty na zaměstnance. Hodnoty se pohybují v pásmu mezi 56 934 eur a 3 143 eur. Ukazatel Rentabilita obratu

Rentabilita obratu vychází z poměru výsledku hospodaření před zdaněním a úroky k obratu. Kladné hodnoty ukazatele vykázalo jen 5 drah z 15 zúčastněných, a to v rozmezí 4,6 % a 0,0 %.

5


Ukazatel Náklady osobní dopravy na oskm

Hodnoty nákladů osobní dopravy na osobový kilometr kolísají u zúčastněných drah v širokém rozmezí, a to úměrně ke struktuře a rozsahu provozované sítě, kupní síle obyvatel a poměru mezi výkony dálkové a regionální dopravy. Ukazatel Náklady nákladní dopravy na ttkm

Rozdíly nákladových sazeb nákladní dopravy na tarifní tunový kilometr se u zúčastněných drah pohybují ve výši až pětinásobku nejnižší hodnoty. Ukazatel Náklady infrastruktury na km délky tratí

Hodnoty nákladů infrastruktury (provozuschopnost a provozování dráhy) na kilometr délky tratí se u západoevropských podniků pohybují v rozmezí od 218 do 62 tis. eur, zatímco v zemích střední a východní Evropy mezi 54 a 9 tis. eur. Ukazatel Obrat osobní dopravy na oskm

Hodnoty ukazatele obratu osobní dopravy na osobový kilometr se pohybují v širokém spektru podobně jako v případě nákladových sazeb. Rozdíly zde však plynou též z rozdílného přístupu k účtování úhrad z veřejných rozpočtů za výkony podle smluv na služby ve veřejném zájmu. Zatímco západoevropské železniční podniky účtují úhrady do obratu, tak východoevropské dráhy setrvávají u pojímání úhrad jakožto dotačního titulu a kompenzace účtují jako ostatní provozní výnosy. Ukazatel Obrat nákladní dopravy na ttkm

V případě hodnot obratu nákladní dopravy na tarifní tunový kilometr se jedná o výjimečný případ, kdy nelze hovořit o zřejmé společné tendenci vývoje časových řad. Důvodem jsou jistě značně rozličné konkurenční poměry panující na jednotlivých národních trzích a přístup státu k zajištění podmínek konkurence mezi dopravními obory. Ukazatel Hrubé investice dopravce k obratu dopravy

Hodnoty ukazatele poměru hrubých investic dopravce (včetně investiční podpory z veřejných rozpočtů) k obratu dopravních činností se pohybují mezi 24 % a 4 %. Ukazatel Investice do infrastruktury na trasové km

Hodnoty investic do infrastruktury v poměru k nabízené kapacitě v trasových kilometrech mají sice ve sledovaných obdobích klesající trend v kontextu s nezbytnými úsporami, avšak je třeba si uvědomit, že infrastrukturní investice mnohde převzal stát a nejsou již realizovány prostřednictvím železničních podniků, což je obdobná praxe jako v případě pozemních komunikací.

6. Závěr Zdá se, že časem adekvátně poroste okruh firem, ve kterých systematický benchmarking najde své uplatnění, protože může být nástrojem, který pomůže firmě dosáhnout špičkové výkonnosti. Bez benchmarkingu totiž manažeři nebudou vědět, jakou úroveň mají podnikatelské aktivity jimi řízených společností, jakou úroveň by mohly mít a jakým způsobem toho dosáhnout.

6


Literatura [1] Kolektiv autorů: Benchmarking 2004 Rapport, Union internationales des chemins de fer, Novembre 2004, Paris [2] Pastor, O.: Projektový cyklus - činnosti a dokumenty, Automatizace, roč. 44, č. 12/2001, str. 755-756. ISSN 0005-125X.

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Rudolf Jedlička Generální ředitelství ČD, KEN

7


Jan Zeman1

Emisní náročnost základních druhů dopravy v ČR Klíčová slova: emise, doprava osobní, doprava nákladní Tento článek si klade za cíl vypočítat přibližnou měrnou emisní náročnost základních druhů osobní i nákladní dopravy v ČR v r. 2002 i při vědomí, že jde o průměrné hodnoty, resp. že skutečnost té či oné dopravy konkrétním dopravním prostředkem může být vzhledem k rozdílné vytíženosti dopravních prostředků citelně odlišná.

1) Jak určit měrnou emisní náročnost jednotlivých druhů dopravy? Měrnou emisní náročnost jednotlivých druhů dopravy určujeme poměřením dopravních výkonů jednotlivých dopravních oborů a jejich emisí za rok, obojí v rozdělení na osobní a nákladní dopravu. Jde vesměs o údaje přibližné. Dopravní výkon jednotlivých druhů dopravy v rozdělení na dopravu osobní a nákladní za jednotlivé roky uvádí Ročenka dopravy ČR. Stačí příslušná čísla převzít. Problémem, který je nutno konzultovat s příslušnými experty ČD a Výroční zprávou ČD, je rozdělení dopravních výkonů železniční osobní a nákladní dopravy na její elektrickou a motorovou trakci. Roční emise kysličníku uhličitého CO2, kysličníku uhelnatého CO, kysličníků dusíku NOx, těkavých organických látek VOC, kysličníku siřičitého SO2, tuhých a olova Pb za jednotlivé druhy motorové dopravy uvádí Ročenka dopravy ČR. Emise Pb jsou v r. 2002 bezpředmětné, resp. v ČR se užívaly již jen zbytky zásob olovnatých benzínů. Emise polycyklických aromatických uhlovodíků PAH, z nichž některé jsou viněny z vážného poškozování zdraví lidí včetně karcinogenity, se teprve začínají sledovat. Nejtoxičtější z PAH je benzén. CDV Brno zveřejnil odhad emisí PAH v ČR za r. 2002 za jednotlivé druhy motorové dopravy. ČHMÚ mi poskytl odhad emisí a.s. ČEZ, z něhož lze odvodit měrnou emisní náročnost PAH výroby elektřiny v ČR. I když se odhady emisí PAH budou jistě dále zpřesňovat, zde provedený propočet má orientační význam. Ročenka dopravy s výjimkou silniční dopravy nerozděluje emise na emise způsobené osobní a na emise způsobené nákladní dopravou, takže nezbývá než postupovat podle oficiálních odhadů (obvykle jsou založeny na odhadu spotřeby pohonných hmot) nebo se oficiální odhad rozdělení emisí mezi nákladní a osobní železniční, vodní a leteckou dopravu snažit zpřesnit. Dále zcela opomíjí elektrické trakce v dopravě a neuvádí měrnou emisní náročnost výroby elektřiny v ČR v příslušném roce za žádnou ze sledovaných škodlivin, provázejících výrobu elektřiny. Určitým problémem je rozdělit emise, které připadají na výrobu elektřiny a které 1

Ing. Jan Zeman,Csc., (1956). Ing. ekonom, věnující se 24 let problémům řízení životního prostředí, zejména ekologickou legislativou, ekologickými normami, ekonomickými nástroji ochrany životního prostředí, ekologizací dopravy, kvantifikací ekonomických škod ze znehodnocování přírodních složek životního prostředí a problémy trvale udržitelného rozvoje nejen v ČR. Jeho stěžejním dílem je kniha Ekonomické aspekty trvale udržitelného rozvoje, Universita Palackého v Olomouci 2002. S M. Robešem, M. Zikmundem a J. Kalčíkem vypracoval rozsáhlou studii„Strategie rozvoje železniční a související cyklistické dopravy v ČR“.

1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 připadají na výrobu tepla + technologické procesy. Emisní náročnost výroby elektřiny v ČR nesleduje ani resort životní prostředí, ani resort dopravy, ani resort průmyslu, resp. energetiky. Odhlédnu-li od nepřesností učiněných při zjednodušeném oddělení emisí připadajících na výrobu centralizovaného tepla u kombinovaných výrob elektřiny a tepla, data umožňují počítat přibližnou emisní náročnost jednotlivých druhů dopravy v ČR v r. 2002. Problém oddělení emisí z kombinovaných výrob elektřiny a tepla nutí použít zjednodušený postup, kdy vycházím z emisní náročnosti výroby elektřiny v uhelných elektrárnách hlavního výrobce elektřiny v ČR a.s. ČEZ při zanedbání výroby tepla využitého k vytápění. ČEZ v r. 2002 vyrobila 54 118 GWh elektrické energie, z toho v uhelných elektrárnách 33 543 GWh. Měrnou emisní náročnost elektřiny vyrobené v uhelných elektrárnách ČEZ vztáhnu na celou výrobu elektřiny z fosilních paliv v ČR (podíl fosilních paliv na výrobě elektrické energie v ČR v r. 2002 činil asi 71,72814%) a snížím procentem výroby elektřiny v ČR z elektráren jaderných, vodních a větrných, které neprodukují emise běžných škodlivin ani emise CO2, viz tabulka č. 1: Tabulka č. 1 - Měrné emise výroby elektřiny v uhelných elektrárnách a.s. ČEZ v r. 2002 a odhad měrných emisí výroby elektřiny v ČR v r. 2002 Škodlivina Emise ČEZ v t E t/1 GWh UH ČEZ Na 1 GWh v ČR 35 105 000 1 046,5671 750,68311 CO2 2 988 0,0890797 Tuhé 0,0638952 62 752 1,8707927 1,346394 SO2 62 477 1,8625943 1,3360042 NOx 4 577 0,1364517 CO 0,0978743 4 131 0,1231554 VOC 0,088337 0,0257 0,000000766 PAH 0,00000055 Zdroj: ČEZ, ČHMÚ, ERÚ, vlastní výpočty Ročenka Životní prostředí ČR uvádí počínaje údaji za r. 2002 jen celkové emise VOC v ČR. ČHMÚ je od r. 2002 počítá modelově. Emise VOC a.s. ČEZ mi poskytl ČHMÚ pro potřeby zde uvedeného výpočtu. Výsledná měrná emisní náročnost výroby elektřiny je zřejmě mírně nadhodnocená, přestože lze důvodně předpokládat, že menší uhelné výrobny elektřiny mimo ČEZ mají vyšší měrné emise škodlivin než velké výrobny ČEZ. Ve výpočtu jsou totiž zanedbány emise připadající na významnou produkci centralizovaného tepla k vytápění při kombinované výrobě elektřiny a tepla v elektrárnách a teplárnách ČEZ i mimo ČEZ. Výroba elektřiny na základě spalování zemního plynu (paroplynový cyklus, plynové spalovací turbíny), biomasy a odpadů byla v ČR v r. 2002 podle energetického regulačního úřadu ERÚ zanedbatelná. Určitý vliv toto spalování mělo jen při výrobě tepla k vytápění. Proti předchozím létům bilanci výroby elektřiny v ČR citelně ovlivnil náběh jaderné elektrárny Temelín a dočasné vyřazení z provozu většiny vodních elektráren na Vltavě velkou povodní v srpnu 2002. Určitým problémem je i výše trakční spotřeby elektřiny u jednotlivých druhů elektrické dopravy. Vycházím ze skupinových dat ČSÚ a z individuálních dat ČD, Dopravního podniku Prahy, Brna a Ostravy, jež mi příslušná data poskytly. U DP Plzeň celkovou trakční spotřebu elektřiny za tramvaje a trolejbusy dopočítávám jako zbytkovou ze součtu DP Brno + Ostrava + Plzeň a na základě průměru ostatních DP provozujících tramvaje nebo trolejbusy.

2


Tabulka č. 2 - Výkony elektrické MHD dle trakcí v ČR v r. 2002 v tis. vozkm, trakční spotřeba elektřiny v GWh a měrná spotřeba elektřiny v kWh/vozkm Trakce Výkony Trakční spotř. Elekt./vozkm 36 914 85,849 2,326 Metro 92 991 286,766 3,084 Tramvaje 32 366 81,270 2,511 Trolejbusy Zdroj: výkony z Ročenky dopravy a z Výroční zprávy Sdružení dopravních podniků ČR za rok 2002, trakční spotřeba dle ČSÚ a individuální údaje DP Prahy, DP Brno a DP Ostrava. Výsledky výpočtu nejsou sice zcela přesné, ale neměly by obsahovat řádovou chybu. Elektrická trakce železniční dopravy spotřebovala dle ČD v r. 2002 asi 1 150 GWh trakční elektřiny. Problémem je její rozdělení mezi nákladní, resp. osobní dopravu. Dle jedněch expertů ČD šlo o 807, resp. o 343 GWh (spotřeba je přímo úměrná hrubým dopravním výkonům), dle druhých o 538, resp. o 612,2 GWh trakční elektřiny. Rozdílné údaje uvádí i pro rozdělení spotřeby pohonných hmot a emisí motorové trakce železniční dopravy mezi nákladní a osobní motorovou železniční dopravu. Druhé rozdělení hrtkm výkonu koriguje klíči 1,5 pro elektrickou a 1,3 pro motorovou osobní železniční dopravu. Je to jistě velký rozdíl. Vysvětlován je tak, že měrná spotřeba elektřiny i pohonných hmot roste s růstem rychlosti vlaků. Určitou roli hraje i častější zastavování zastávkových osobních vlaků ve srovnání s vlaky nákladními. Z technického hlediska je podstatné, že stejnosměrné napájení neumožňuje prakticky měřit spotřebu elektřiny konkrétními soupravami. Dopravní výkon nákladní dopravy ČD v r. 2002 činil 33 287 mil. hrtkm, z toho v elektrické trakci 29 750 a v motorové 3 537 mil. hrtkm. Podíl elektrické trakce na nákladní železniční dopravě činil v r. 2002 asi 89,4%. V osobní železniční dopravě se celkových 102 174 vlakových km dělí na 44 543 (43,6 %) v elektrické trakci a 57 612 (56,4 %) v motorové trakci. Vlakové km ale neříkají mnoho o dopravním výkonu, resp. je v nich na stejně dlouhé trati stejně započítán rychlík s 12 vagóny jako motorák s jedním vagónem. Po konzultaci s příslušnými experty ČD emise v motorové trakci železniční dopravy dělím na 56 % v osobní a 44 % v nákladní dopravě. Základem pro rozdělení jejich emisí je spotřeba motorové nafty (motorák a diesel lokomotiva dle expertů ČD mají při shodné spotřebě zhruba stejné emise). Určité zkreslení může jít na vrub železničních dopravců mimo ČD. Od celkových emisí vodní dopravy je nutno odečíst emise lodí rekreační plavby, které se skrývají za výkony osobní říční doprava. Vlastní osobní říční doprava je reálně nulová. Spotřeba motorové nafty ani emisí ve vodní (podobně v železniční a v letecké) dopravě se ale nesledují v rozdělení na osobní a nákladní dopravu. Navíc statistika nesleduje podniky pod 20 pracovníků, čímž se značná část rekreační plavby ocitá mimo statistiku. Reálné zkreslení je tudíž menší, než bychom mohli soudit. Expertní odhad mluví o podílu rekreační plavby na spotřebě motorové nafty ve vodní dopravě 3-4 %, maximálně připouští 5 %. Zde není uvažován, leč výsledky ukáží, že pozici vodní dopravy podstatněji neovlivňuje. Emise letecké nákladní dopravy lze prakticky zanedbat, resp. jejich zahrnutí v emisích osobní letecké dopravy nezakládá citelnější zkreslení. Rok 2002 nebyl pro dopravu ČR příznivý. V letecké dopravě doznívala krize vyvolaná zneužitím civilních letadel k atentátům v USA 11. září 2001, pozemní a vodní dopravu vážně narušila velká povodeň v srpnu 2002. Zvlášť zle dopadlo metro v Praze. Mám za to, že tyto skutečnosti spíše ovlivnily, přesně řečeno snížily objemy jednotlivých druhů dopravy než jejich měrnou emisní náročnost, byť došlo i k určité substituci "metro - tramvaj" v Praze a "MHD - vlak" v Ústí n. L.

3


2) Emisní náročnost jednotlivých druhů nákladní dopravy v ČR v r. 2002 Objem přepravy v mil. čistých tkm, absolutní emise šesti základních druhů škodlivin v tunách a výkon dopravy na 1 t emise (tkm/t) sedmi základních druhů škodlivin čtyř základních druhů nákladní dopravy v ČR ukazuje tab. č. 3:

4


Tab. č. 3 – Výkony jednotlivých druhů nákladní dopravy v mil. čistých tkm, jimi vyvolané emise základních škodlivin a výkon v čistých tkm/t jednotlivých druhů emisí v ČR v r. 2002 při oficiálním rozdělení trakční spotřeby v železniční dopravě Druh emise

Silniční

Motor. žel.

Objem přepravy CO2 absolutní Výkon tkm/t CO2 CO absolutní Výkon tkm/t CO NOx absolutní Výkon tkm/t NOx VOC absol. Výkon tkm/tVOC SO2 absolutní Výkon tkm/t SO2 Tuhé absolutní Výkon tkm/t tuhé PAH absolutní Výkon tkm/t PAH

45 059 1 948,4841 4 485 000 300 505,88 10 046,6 6 484,0132 68 100 1 881,2 661 659,32 1 035 766,6 43 900 3 376,47 1 026 400,9 577 077,27 16 400 434,12 2 747 500 4 488 353,7 1 288 95,51 20 400 839 35 699 534 2 981 263,36 15 115 398 7 298 557,5 0,72 0,084 62 581 944 000 23 196 239 000

Vodní

Elektr. žel.

1:2

589

13 861,516 605 801,27 22 881,293 78,98456 175 496 530 1 078,1554 12 856 696 71,287959 194 444 000 1 086,54 12 757 483 51,56 268 842 244 0,0004035 34 353 200 000 000

X X 2,253 X 119 X 12,5 X 33,013 X 1,09 X 17,786 X 548,03

58 000 10 155,172 400 1 472 500 600 981 666,67 100 5 890 000 18 32 722 222 51 11 549 020 0,018 32 722 222 000

1:4 3,529 262 22,28 70,77 2,8 36,8 1049,843

Zdroj: Ročenka dopravy 2002, Výroční zpráva ČD 2002, ČD, vlastní výpočty.

Sloupec 1 : 2 říká, kolikanásobný je rozestup mezi emisně nejšetrnějším druhem dopravy a emisně druhým nejšetrnějším druhem nákladní dopravy u té či oné škodliviny. Sloupec 1 : 4 říká, kolikanásobný je rozestup mezi emisně nejšetrnějším druhem nákladní dopravy a emisně nejméně šetrným druhem nákladní dopravy u té či oné škodliviny. Čím více tkm na 1 t emitovaných škodlivin ten či onen druh dopravy ujede, tím je emisně šetrnější. Emisní náročnost nejšetrnějšího druhu dopravy je u každé škodliviny uvedena tučně. Tabulka č. 3 ukazuje, že v žádné ze 7 sledovaných základních škodlivin nebyla v r. 2002 v ČR emisně nejšetrnější nákladní vodní doprava. U emisí PAH byla elektrická železnice 548x šetrnější proti druhé nejlepší silniční a 1050x proti nejhorší motorové železnici. U emisí CO byla elektrická železnice emisně 119x šetrnější proti druhé vodní dopravě a 262x šetrnější proti nejhorší silniční dopravě. U emisí VOC byla nejlepší elektrická železnice 33x šetrnější než druhá nejlepší vodní doprava a 71x šetrnější proti nejhorší silniční dopravě. Elektrická železnice byla emisně 12,5x šetrnější proti druhé nejšetrnější silniční dopravě u emisí NOx a 17,8x u tuhých emisí (vodní doprava byla u emisí NOx a tuhých až třetí emisně nejšetrnější). Také u emisí CO2 byla emisně nejšetrnější elektrická železnice 2,253x proti druhé nejšetrnější vodní dopravě a 3,529x nižší proti nejhorší motorové železnici. V emisích SO2 byla nákladní silniční doprava emisně 1,09x šetrnější než druhá nejšetrnější vodní doprava a 2,8x šetrnější než nejhorší elektrická železnice. U emisí SO2 a CO2 jde o rozdíly zdaleka nejmenší. Lze se důvodně domnívat, že blíže realitě než vyjít z emisí odvozených z hrtkm je korigovat je opravnými koeficienty, tj. výkony/t emisí násobit 1,5 u elektrické a 1,3 u motorové nákladní železnice, viz tabulka č. 4:

5

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Tab. č. 4 – Výkony jednotlivých druhů nákladní dopravy v mil. tkm, jimi vyvolané emise základních škodlivin a výkon tkm/t jednotlivých emisí v ČR v r. 2002 při alternativním rozdělení trakční spotřeby v železniční dopravě Druh emise Silniční Motor. žel. Vodní Elektr. žel. 1:2 1:4 Objem přepravy CO2 absolutní Výkon tkm/t CO2 CO absolutní Výkon tkm/t CO NOx absolutní Výkon tkm/t NOx VOC absol. Výkon tkm/tVOC SO2 absolutní Výkon tkm/t SO2 Tuhé absolutní Výkon tkm/t tuhé PAH absolutní Výkon tkm/t PAH

45 059 4 485 000 10 046,6 68 100 661 659,32 43 900 1 026 400,9 16 400 2 747 500 1 288 35 699 534 2 981 15 115 398 0,72 62 581 944 000

1 948,4841 231 158 8 429,2 1 447 1 346 568,1 2 597 750 282,7 334 5 833 784,7 73,47 26 520 831 202,585 9 618 106,5 0,084 23 196 239 000

589 58 000 10 155,172 400 1 472 500 600 981 666,67 100 5 890 000 18 32 722 222 51 11 549 020 0,018 32 722 222 000

13 861,516 403 867,51 34 321,9 52,656373 263 244 790 718,77027 19 285 044 46,617539 291 666 000 724,36 19 136 225 34,373333 403 263 660 0,0004035 51 529 800 000 000

X X 3,38 X 178,77 X 18,8 X 49,519 X 1,091 X 26,679 X 822,045

4,07 397,9 25,7 106,2 1,866 41,93 1574,7645

Zdroj: Ročenka dopravy 2002, Výroční zpráva ČD 2002, ČD, vlastní výpočty.

Tabulka č. 4 ukazuje, že se těmito korekcemi citelně zvýšil náskok elektrické železnice o 50%. Emisní šetrnost motorové železniční dopravy se zvýšila o 30%. Pořadí emisní náročnosti základních druhů nákladní dopravy v ČR v r. 2002 se nezměnilo. Otázkou je, jak uvedené velké rozdíly v emisní náročnosti jednotlivých druhů dopravy vypadají v absolutních hodnotách, např. dojde-li k přesunu 1 mil. čistých tkm přepravy na emisně nejšetrnější elektrickou železnici. Absolutní hodnoty snížení znečištění ovzduší při přesunu 1 mil. čistých tkm přepravy na elektrickou železnici za jinak nezměněných podmínek při oficiálním rozdělení výkonů železniční dopravy ukazuje tab. č. 5: Tabulka č. 5 - snížení emisí v t při převedení přepravy 1 mil. tkm zboží na elektrickou železnici (EŽ) v ČR v r. 2002 při oficiálním rozdělení trakční spotřeby na železnici Emise v t/mil. tkm Silniční Motorová žel. Úsp. emisí v t při Ze siln. na EŽ Z mot. na EŽ substituci mil. tkm CO2 99,536164 154,22547 55,832339 110,52165 CO 1,5113518 0,9654685 1,5056537 0,9597704 NOx 0,9742782 1,7328702 0,8964977 1,6550897 VOC 0,3639672 0,2227988 0,3588243 0,2176559 SO2 0,0285847 0,0490176 - 0,0498007 - 0,0293678 Tuhé 0,0661577 0,1351615 0,062438 0,1314418 PAH (E. kg/mil. 0,72 0,084 tkm) 0,7195965 0,0835965 Zdroj: vypočteno na základě údajů tabulky č. 3.

6

Vodní Elektrická žel. Z vodní na EŽ 98,471986 54,768161 0,6791172 0,6734191 1,0186757 0,9408952 0,1697793 0,1646364 0,0305603 - 0,0478251 0,0865874 0,0828677 0,018 0,0175965

43,703825 0,0056981 0,0777805 0,0051429 0,0783854 0,0037197 0,0004035 -


Do diskuse je názor, že i při značných změnách struktury dopravy dojde jen k relativně malému snížení emisí škodlivin. Nelze přitom zapomínat, že např. na tuhé emise z motorové dopravy se vážou četné toxické látky (je nutné je posuzovat mnohem přísněji než popílek z elektráren). Jiným momentem je, že významný podíl nákladní silniční dopravy emituje své škodliviny ve městech a v obcích, kde způsobuje podstatně větší škody na zdraví lidí, na rozdíl od dopravy elektrické, ale také letecké, vodní a do značné míry i motorové trakce železniční dopravy, které působí převážně mimo města.

3) Emisní náročnost jednotlivých druhů osobní dopravy v ČR v r. 2002 Výpočet je obdobný jako u měrných emisí v nákladní dopravě. Vzhledem k 8 druhům osobní dopravy volím pro každou škodlivinu samostatnou tabulku. Zdroje dopravního výkonu i emisí jsou stejné jako u nákladní dopravy. Rozdělení výkonů železniční dopravy je učiněno podle oficiálních odhadů. Protože mám 2 rozdělení spotřeby trakční elektřiny a motorové nafty mezi osobní a nákladní železniční dopravu, je výpočet uveden pro obě rozdělení, z čehož lze usuzovat na stabilitu výsledků a pořadí jednotlivých druhů dopravy v jejich měrné emisní náročnosti. Určité nepřesnosti jsou i u trakční spotřeby elektřiny tramvají a trolejbusů. I zde platí, že čím víc osobokm příslušný druh dopravy ujede na vyprodukování 1 t emisí, tím je šetrnější, viz tab. č. 6 - 12: Tab. č. 6 - Náročnost osobní dopravy na emise CO2 (osobokm/t CO2) v r. 2002 v ČR Druh dopravy Výkon (mil. Emise CO2 v t Osobokm/t CO2 osobokm) IAD 65 217,7 6 364 000 10 248 10 248 Linkový bus 9 667,5 1 082 000 8 935 8 935 Železnice elektrická 3 406,2 257 484,3 13 229 8 819 Železnice motorová 3 190,6 322 494,1 9 894 7 610 MHD metro 3 082,2 64 445,4 47 827 47 827 MHD tramvaj 5 224,8 215 270,1 24 271 24 271 MHD trolejbus 1 133,9 61 007,7 18 586 18 586 MHD bus 5 729,1 725 000 7 902 7 902 Letecká 6 895 1 366 000 5 048 5 048 IAD = individuální automobilové doprava. V posledním sloupci (druhém rozdělení elektřiny) je elektrická železnice dělena 1,5 a motorová železnice dělena 1,3. Zaokrouhlováno na celé osobokm/t emisí. I v tabulkách č. 7-12.

7


Tab. č. 7 - Náročnost osobní dopravy na emise CO (osobokm/t CO) v r. 2002 v ČR Druh dopravy Výkon Emise CO v t Osobokm/t CO (mil.osobokm) IAD 65 217,7 149 000 437 703 437 703 Linkový bus 9 667,5 8 500 1 137 353 1 137 353 Železnice elektrická 3 406,2 33,6 101 465 350 67 643 567 Železnice motorová 3 190,6 2 018,8 1 580 448 1 215 729 MHD metro 3 082,2 8,4 366 823 150 366 823 150 MHD tramvaj 5 224,8 28,1 186 154 560 186 154 560 MHD trolejbus 1 133,9 8 142 553 640 142 553 640 MHD bus 5 729,1 6 400 895 172 895 172 Letecká 6 895 1 800 3 830 556 3 830 556 Tab. č. 8 - Náročnost osobní dopravy na emise NOx (osobokm/t NOx) v r. 2002 v ČR Druh doprav Výkon Emise NOx v t Osobokm/t NOx (mil.osobokm) IAD 65 217,7 26 400 2 470 367 2 470 367 Linkový bus 9 667,5 12 300 785 976 785 976 Železnice elektrická 3 406,2 458,2 7 433 052 4 055 368 Železnice motorová 3 190,6 3 623,5 880 525 677 327 MHD metro 3 082,2 114,7 26 873 088 26 873 088 MHD tramvaj 5 224,8 383,1 13 637 503 13 637 503 MHD trolejbus 1 133,9 108,6 10 443 334 10 443 334 MHD bus 5 729,1 8 300 690 253 690 253 Letecká 6 895 9 000 766 111 766 111 Tab. č. 9 - Náročnost osobní dopravy na emise VOC (osobokm/t VOC) v r. 2002 v ČR Druh dopravy Výkon (mil. Emise VOC v t Osobokm/t VOC osobokm) IAD 65 217,7 26 300 2 479 761 2 479 761 Linkový bus 9 667,5 2 000 4 833 750 4 833 750 Železnice elektrická 3 406,2 30,3 112 415 570 74 943 712 Železnice motorová 3 190,6 465,9 6 848 563 5 268 125 MHD metro 3 082,2 7,5 411 234 160 411 234 160 MHD tramvaj 5 224,8 25,3 206 252 960 206 252 960 MHD trolejbus 1 133,9 7,2 157 946 790 157 946 790 MHD bus 5 729,1 1 500 3 819 400 3 819 400 Letecká 6 895 500 13 790 000 13 790 000

8


Tab. č. 10 - Náročnost osobní dopravy na emise SO2 (osobokm/t SO2) v r. 2002 v ČR Druh dopravy výkon (mil. Emise SO2 v t Osobokm/t SO2 osobokm) IAD 65 217,7 1 969 33 122 245 33 122 245 Linkový bus 9 667,5 318 30 400 943 30 400 943 Železnice elektrická 3 406,2 461,8 7 375 693 4 917 129 Železnice motorová 3 190,6 102,5 31 130 923 23 046 864 MHD metro 3 082,2 115,6 26 665 716 26 665 716 MHD tramvaj 5 224,8 386,1 13 532 246 13 532 246 MHD trolejbus 1 133,9 109,4 10 362 744 10 362 744 MHD bus 5 729,1 189 30 312 698 30 312 698 Letecká 6 895 513 13 440 546 13 440 546 Tab. č. 11 - Náročnost osobní dopravy na tuhé emise (osobokm/t tuhé) v r. 2002 v ČR Druh dopravy výkon (mil. Emise tuhé v t Osobokm/t tuhých osobokm) IAD 65 217,7 284 229 639 790 229 639 790 Linkový bus 9 667,5 866 11 163 395 11 163 395 Železnice elektrická 3 406,2 21 162 076 120 108 050 750 Železnice motorová 3 190,6 282,6 11 288 594 9 407 162 MHD metro 3 082,2 5,5 561 897 590 561 897 590 MHD tramvaj 5 224,8 18,3 285 149 810 285 149 810 MHD trolejbus 1 133,9 5,2 218 362 840 218 362 840 MHD bus 5 729,1 524 10 933 397 10 933 397 Letecká 6 895 0 neznečišťuje neznečišťuje Tab. č. 12 - Náročnost osobní dopravy na emise PAH (osobokm/kg PAH) v r. 2002 v ČR Druh dopravy výkon (mil. Emise tuhé v kg Osobokm/kg PAH osobokm) IAD 65 217,7 9 830 6 634 557,5 6 634 557,5 Linkový bus 9 667,5 387 24 980 620 24 980 620 Železnice elektrická 3 406,2 0,189 18 055 616 000 12 037 077 000 Železnice motorová 3 190,6 106,96 29 829 918 22 946 091 MHD metro 3 082,2 0,047 65 277 337 000 65 277 337 000 MHD tramvaj 5 224,8 0,158 33 126 830 000 33 126 830 000 MHD trolejbus 1 133,9 0,045 25 367 912 000 25 367 912 000 MHD bus 5 729,1 297 19 289 899 19 289 899 Letecká 6 895 0 neznečišťuje neznečišťuje Zdroj tabulek č. 6-12: Ročenka dopravy, Ročenka ČD, předchozí výpočty. Předposlední sloupce tabulek č. 6-12 říkají, že z hlediska měrných emisí CO2, CO, NOx a VOC bylo v ČR v r. 2002 bylo v osobní dopravě nejšetrnější metro, druhé byly tramvaje, třetí trolejbusy a čtvrtá elektrická železnice. Měrné emise CO2 nejlepšího metra byly asi 9,5x nižší proti měrným emisím nejhorší letecké dopravy, proti autobusu MHD asi 6x. Měrné emise CO nejlepšího metra byly asi 84x nižší proti IAD, 41x nižší proti autobusu MHD a 23x proti motorové trakci železniční dopravy. Měrné emise NOx nejlepšího metra byly asi 39x nižší proti nejhoršímu autobusu MHD, 35x proti letecké dopravě, 34x proti linkovým autobusům, 9

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 31x proti motorové trakci železniční dopravy a 11x proti IAD. Měrné emise VOC nejlepšího metra byly asi 166x nižší proti nejhorší IAD a 108x proti autobusu MHD. Nejnižší měrné emise SO2 měla IAD. Jen o 6,4% byla horší motorová trakce železniční dopravy, o 9% byl horší linkový autobus, 2,46x horší byla letecká doprava a 4,5x horší byla nejhorší elektrická trakce železniční dopravy. U emisí tuhých a PAH vyšla nejšetrnější letecká doprava, která je dle CDV Brno vůbec neprodukuje. Bez letecké dopravy nejšetrnější metro bylo u tuhých emisí 2x šetrnější proti další nejšetrnější tramvaji, 2,45x šetrnější proti IAD (její výsledky zhoršují osobní auta na naftový pohon), 2,57x proti trolejbusu, 3,47x proti elektrické železnici, 50x proti linkovému autobusu a motorové trakci železniční dopravy a 51,4x proti nejhoršímu autobusu MHD. U PAH druhé nejlepší metro předstihovalo elektrickou železnici 3,6x, autobus MHD 3384x a 9839x nejhorší IAD. Poslední sloupce tabulek 6-12 ukazují důsledek korekce elektrické železnice koeficientem 1,5 a motorové železnice koeficientem 1,3 (druhé rozdělení spotřeby trakční elektřiny a motorové nafty mezi nákladní a osobní železnici, na rozdíl od nákladní dopravy zde ale dělíme). U emisí CO2 klesá elektrická i motorová železnice o 2 místa v pořadí. Motorová železnice klesá o 2 příčky ještě u emisí SO2. K jiným změnám nedochází, neboť náskok elektrické železnice proti motorovým druhům dopravy je u většiny škodlivin velmi vysoký. Ani významný rozdíl v rozdělení trakční elektřiny a motorové nafty mezi osobní a nákladní železniční dopravu výsledky měrné emisní náročnosti jednotlivých druhů dopravy v r. 2002 v ČR příliš neovlivnil. Pro zpětnou analýzu není podíl aut na plynový pohon, popř. biomasu podstatný. Je třeba vidět, že ne všechny prostředky osobní dopravy jsou substituovatelné. Zvláště není substituovatelná letecká doprava s dopravou MHD, velmi omezeně je substituovatelný autobus MHD s autobusem linkovým, vlak jako součást MHD se uplatňuje jen na území velkých měst a aglomerací. Metro v Praze nemůže substituovat trolejbus, neboť v ní zaveden není. Následující tabulky ukazují možnosti snížení emisí substitucemi jednotlivých druhů dopravy v MHD a v dálkové dopravě.

10


Tab. č. 13 - Snížení emisí při substituci některých druhů osobní dopravy ve městech: E.t/mil.osobo km

Metro

Úspory emisí v t při subst. mil. osobokm CO2

Bus MHD

Elektr. žel.

IAD

Z tramvaje na metro

Z MHD Z MHD Z MHD bus - metro bus na tram bus na EŽ.

Z IAD na MHD bus

Z IAD na tram

20,908894

41,201602

53,803394

126,54693

75,593018

20,292708

105,63804

85,345328

50,953912

- 28,966057

56,379271

0,0272611

0,053719

0,070149

1,1171039

0,0985558

2,2846559

0,0264579

1,0898428

1,0633849

1,0185481

1,167552

2,2309369

0,037212

0,0733272

0,0957549

1,4487442

0,1345343

0,4047981

0,0361152

1,4115322

1,375417

1,3142099

-1,0439461

0,3314709

0,0024317

0,0048484

0,0063312

0,2618212

0,0088956

0,4032648

0,0023911

0,2593895

0,2569728

0,2529256

0,1414436

0,3984164

0,0375013

0,0738976

0,0964995

0,0329895

0,1355805

0,0301912

0,0363963

-0,0045118 -0,0409081 -0,102591

-0,0027983

-0,0437064

0,0017797

0,0035069

0,00458

0,0914629

0,0616994

0,0435465

0,0017272

0,0896832

0,087956

0,0297635

-0,0479164

0,0400396

PAH (E. v kg/ 0,0000153 mil. 0,0000149 osobokm)

0,0000302

0,0000394

0,0518406

0,0000554

0,150726

0,518253

0,0518104

0,0517852

0,0988854

0,1506958

CO NOx VOC SO2 Tuhé

Tramvaj

Trolejbus

97,580873

Zdroj: vypočteno na základě předchozích výpočtů.

Tabulka č. 13 ukazuje, že uvažované substituce výkonů osobní dopravy ve městech vedou až na výjimky (náhrada IAD autobusy MHD a u emisí SO2 s výjimkou náhrady tramvají metrem všechny) ke snížení emisí z dopravy. To je jistě pozitivní. Reálný efekt takové náhrady ale bude podstatně vyšší, než by se dalo z průměrných hodnot soudit, neboť při vysokém počtu poškozovaných obyvatel ve městech snížení znečištění ovzduší z dopravy uleví podstatně většímu počtu lidí než ve venkovských oblastech, což je klad i pro elektrickou, leteckou a vodní dopravu. Přispívá k tomu i efekt vysokého vytížení prostředků MHD, ale i vyšší vytížení vlaků osobní železniční dopravy a linkových autobusů v regionech městských aglomerací, než je průměr ČR. Druhé rozdělení trakční spotřeby a emisí mezi osobní a nákladní železniční dopravu zhoršuje citelně pozici osobní železniční dopravy, leč ne zásadně. Diskutovat lze o tom, zda dosažený pokles emisí je dostatečný, aby odůvodnil poměrně rozsáhlé investice do elektrické veřejné dopravy ve městech. Je třeba vidět, že investice do veřejné dopravy (platí to ale i o jiných investicích do dopravní infrastruktury) mají především dopravní zdůvodnění, že elektrická MHD má významný kladný městotvorný efekt atd.

11

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Možnosti snížení emisí změnami struktury dálkové osobní dopravy ukazuje tabulka č. 14: Tab. č. 14 - Možnosti snížení emisí změnou struktury osobní dálkové dopravy: E.t/mil.osobok m

-

Letecká

Motor. Žel.

Úspory em. v t Z letadla na Z letadla na Z MŽ na při substituci 1 link. Bus el. žel. EŽ mil. osobokm CO2 198,11458 111,92139

CO NOx VOC SO2 Tuhé PAH (E. v kg/ mil. osobokm)

Link. Bus

Elektr. Žel.

IAD

Z letadla na IAD

Z IAD na EŽ

Z IAD na linkový bus

101,07646

75,593018

97,580873

97,03812

122,52156

36,328372

100,53371

21,987855

- 3,495587

-

0,26105874

0,8792346

0,632732

0,0985558

2,2846559

- 0,618176

0,1625029

0,7806788

-2,0235972 2,1861001

1,6519239

-

1,3052937

1,2723041

1,1356862

0,1345343

0,4047981

0,1696075

1,1707594

1,1371698

0,9004956

0,2702638

-0,7308881

-

0,0725163

0,2068787

0,146016

0,0088956

0,4032648

- 0,0734997

0,0636207

0,1979831

-0,3307485 0,3943692

0,2572104

-

0,0744017

0,0328937

0,0321224

0,0301912

0,0422793

-0,0611788

-0,1026868 0,0442105

-

Neznečišťuje 0,0895785

0,088585

- 0,088585

-0,0616994

-0,0435465 -0,0181529 -0,0450385

- 0,040031

0,0278791

0,1355805

-0,1053893 -0,1053893 0,0616994

0,0435465

Neznečišťuje 0,0335234

0,040031

0,0000554

0,150726

- 0,0000554

- 0,150726 0,1506706

0,110695

0,033468

Zdroj: vypočteno na základě předchozích výpočtů. Tabulka č. 14 ukazuje, že uvažované změny struktury dálkové osobní dopravy mohou snížit znečišťování ovzduší z dopravy jen omezeně. Přechod z motorové na elektrickou trakci železniční dopravy znamená snížení znečištění ovzduší u 6 ze 7 hlavních sledovaných druhů škodlivin (zhoršení je u SO2). Přechod z IAD na elektrickou železnici znamená zlepšení u 5 a zhoršení u 2 druhů škodlivin. Přechod z letecké na elektrickou železnici znamená zlepšení u 4 a zhoršení u 3 druhů škodlivin. Přechod z letecké na linkový autobus nebo IAD znamená u 3 druhů škodlivin zlepšení a u 4 zhoršení. Přechod IAD na linkový autobus znamená zhoršení u 4 druhů škodlivin a zlepšení u 3 druhů škodlivin. Zhoršují se především emise SO2 a tuhé. Samozřejmě, nutné je přihlížet i ke škodlivosti jednotlivých druhů škodlivin. Z hlediska škodlivin 5 z 6 uvažovaných změn struktury dálkové osobní dopravy snižuje emise CO2 a NOx (přechod z IAD na linkový autobus je zhoršuje), emise CO a VOC se zlepšují ve 4 a zhoršují ve 2 uvažovaných změnách struktury dálkové osobní dopravy, u emisí SO2 jde o zhoršení ve 4 a o zlepšení ve 2 případech a u tuhých se emise zlepšují jen elektrifikace železnice a ostatní se zhoršují. Lze se domnívat, že s výjimkou přechodu z motorové na elektrickou osobní železniční dopravu, částečně i z letecké a IAD na elektrickou železnici jiné přesuny osobní dopravy nám ke snížení znečištění ovzduší příliš nepomůžou.

12

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Alternativní rozdělení trakční spotřeby a emisí mezi osobní a nákladní železniční dopravy zhoršuje emisní pozici osobní železniční dopravy. Základní závěr, že emise v dálkové osobní dopravě osob lze citelněji snížit jen elektrifikací vybraných železničních tratí, tím ale nemění.

Závěr Výpočty s vědomím jistých nepřesností ukazují měrnou emisní náročnost jednotlivých druhů nákladní a osobní dopravy v ČR v r. 2002 u 7 nejvíce sledovaných škodlivin CO2, CO, NOx, VOC, SO2, tuhých a PAH. V nákladní dopravě jako emisně nejšetrnější, často s velikým náskokem, vychází s výjimkou emisí SO2 elektrická železnice, jako nejméně šetrná motorová železnice. V osobní dopravě u emisí CO, VOC, NOx a CO2 jako emisně nejšetrnější druh dopravy vychází metro, dále tramvaje, trolejbusy a elektrická železnice. S výjimkou CO2 mají jedno až dvouřádový náskok. U emisí SO2 se jako nejšetrnější ukazuje IAD (pořadí je ale poměrně těsné), u tuhých emisí a emisí PAH letecká doprava, která je vůbec neemituje. Zjišťovat emise olova je dnes bezpředmětné, neboť jeho užívání v pohonných hmotách bylo v r. 2001 v ČR zakázáno, resp. jeho užívání kleslo na 3% r. 1990 v silniční a letecké dopravě. Zjištění studie nepotvrzuje emisní šetrnost nákladní vodní dopravy. Na základě čeho rejdaři pan Šerafa, resp. Raška tvrdí, že vodní doprava je 3x, resp. 4x ekologicky šetrnější než doprava železniční a 9x, resp. 15x než doprava silniční, nevím. I když vypočtené hodnoty byly ovlivněny nižší vytížeností lodí a jejich značnou zastaralostí, rozdíly zvláště proti elektrické železnici jsou příliš velké. Studie zároveň ukazuje, jak velká snížení emisí lze dosáhnout vybranými změnami struktury dopravy. V nákladní dopravě je z hlediska snižování znečištění ovzduší smysluplný přesun na elektrickou železnici, a to jak z dopravy silniční, tak z dopravy vodní, tak z motorové trakce železniční dopravy. V osobní dopravě městské se jako efektivní ukazuje především posilování její elektrické trakce - metra, tramvají, trolejbusů a elektrické železnice. Výjimkou jsou emise SO2, u emisí CO2 a tuhých též při náhradě IAD autobusy MHD. V dálkové osobní dopravě se možnosti snížit emise změnou struktury dopravy nejeví reálné ani efektivní s výjimkou přechodu z motorové na elektrickou trakci železniční dopravy. Zdá se, že vážným problémem osobní dopravy zejména po elektrické železnici je nízké využití dopravních prostředků a až na výjimky i jejich enormní stáří a tím i vysoká hmotnost, jež nepřímo zhoršuje její měrné emise. Zvýšení její přitažlivosti, např. postavením množství chybějících železničních zastávek (popř. zastávek jako náhrada za zastávky špatně umístěné), by jí mohlo významně pomoci. Použitá literatura: Dufek, J. a kol. DÚ 05 Stanovení a verifikace emisních faktorů vozidel pro potřebu zpřesňování kalkulace emisí z dopravy, internet CDV Brno 2004 Konzultace s příslušnými pracovníky ČD Ročenka dopravy ČR za rok 2002 Statistická ročenka životní prostředí ČR 2003 Svaz dopravy: Jezy jsou ekonomické i ekologické, Dopravní noviny 18/04 Výroční zpráva ČD a Ročenka ČD za rok 2002 Výroční zpráva a.s. ČEZ za rok 2002, Internet Praha, březen 2005

13

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Lektoroval: Ing. Jiří Urbánek Ředitel odboru 028 GŘ ČD

14

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Jaromír Široký1

Podpora výlukové činnosti Klíčová slova: Grafikon vlakové dopravy, výluková činnost, propustnost, železniční provoz, zpoždění, svazkovost.

Úvod Zajištění bezpečnosti a zvyšování kvality dopravy je spojeno s údržbou a modernizací dopravní infrastruktury. Tato údržba a modernizace dopravní infrastruktury může být prováděna s omezením nebo s vyloučením provozu. V případě výluky jedné traťové koleje na dvou a vícekolejné trati dochází k jízdě vlaků vyloučeného směru po zbývající nebo zbývajících traťových kolejích. Z provozního hlediska je nutné předem znát počty vlaků, které nebudou moci být v tomto úseku dotčeném výlukou provezeny z důvodu snížení propustné výkonnosti mezistaničního úseku. S ohledem na řízení provozu v omezených podmínkách je nutno předpokládat odchylky vedení vlaků omezených výlukou od grafikonu vlakové dopravy (dále GVD). Stanovení předpokládaného rozsahu odchylek v železničním provozu je komplikováno různorodostí železniční dopravy, neboť při organizaci provozu je nutno respektovat prioritu jednotlivých druhů vlaků, a to nejen mezi vlaky osobní a nákladní dopravy, ale i prioritu v rámci vlaků osobní dopravy a nákladní dopravy. V současném období však dochází k souběžné realizaci výlukových činností v několika mezistaničních úsecích a dochází tak k vzájemnému ovlivňování železničního provozu na výlukami omezených úsecích.

Organizace železničního provozu v průběhu konání výluk Základním předpokladem pro organizaci výlukové činnosti je minimalizování nepříznivých dopadů provozní situace na cestující, a dopravce a tím i minimalizace doby trvání výluk a omezení v dopravě s nimi spojenými. Výlukovou činnost je možné z prostorového hlediska podle místa, kde je železniční provoz omezen, rozdělit na výluky staničních nebo traťových kolejí (Obrázek 1), příp. staničních a traťových zároveň. Výluka staničních dopravních kolejí může být prováděna pro jednotlivé dopravní koleje nebo pro celé skupiny kolejí (Obrázek 2). Výluky manipulačních kolejí nejsou z důvodu minimálního vlivu na plynulost dopravy uvažovány.

a) výluka traťové koleje na jednokolejné trati

b) výluka traťové koleje na dvoukolejné trati

Obrázek 1: Výluka traťové koleje 1

Ing. Jaromír Široký, Ph.D., odborný asistent na Katedře technologie a řízení dopravy, DFJP Univerzity Pardubice, Studentská 95, 532 10 Pardubice, Tel.: 466 036 199, Fax: 466 036 303, E-mail: [email protected]

1


a) výluka jedné staniční dopravní koleje

b) výluka skupiny staničních dopravních kolejí

Obrázek 2: Výluka staniční dopravní koleje Jestliže je výluková činnost prováděna pouze na zhlaví nebo záhlaví, nemusí se tato činnost bezprostředně týkat úplného vyloučení staničních dopravních kolejí, vždy ale souvisí s částečným omezením využití těchto kolejí, např. z dopravních kolejí nelze uskutečňovat odjezdy všemi směry, nelze na ně ze všech směrů vjíždět (Obrázek 3). a)

b) Výtažná kolej

Obrázek 3: Výluka staničního zhlaví Z důvodu narušení vyhlášeného, a tedy předpokládaného, železničního provozu výlukovými činnostmi jsou výlukové činnosti plánovány, neboť nesystematicky prováděnou činností by mohlo docházet k nemožnosti zajištění a realizace dopravních, přepravních a provozních opatření. Plánování výlukové činnosti je prováděno systematicky v několika stupních. Za první stupeň s ohledem na délku časového období je považován roční plán výluk, který obsahuje plán výluk, jež požaduje majitel SŽDC, s.o. a ČD, a.s. provést za účelem modernizace, nebo nutné rekonstrukce, které budou mít výrazný vliv na železniční provoz. Mezi tyto výluky jsou zahrnuty nepřetržité výluky delší než 24 hodin a výluky s nimi související, dále výluky delší než 6 hodin konané více než 5 dnů bezprostředně po sobě. Při přípravě návrhu ročního plánu výluk jsou uvažovány za prioritní požadavky na výluky související s modernizací zařízení dopravní cesty. Sestavený roční plán výluk je po schválení generálním ředitelem ČD, a.s. předložen ke schválení Drážnímu úřadu ve smyslu Zákona o drahách. Tento roční plán výluk představuje přehled plánovaných výluk, které nemusí být v daném roce realizovatelné např. vzhledem k finanční náročnosti výlukové činnosti. Dalším stupněm plánování výlukové činnosti jsou měsíční plány výluk, do nichž jsou zařazovány požadavky v následujícím pořadí důležitosti: - výluky nezbytně nutné na odstranění havarijního stavu železničních zařízení, - výluky zařazené v ročním plánu výluk, - výluky zařazené v ročním plánu výluk (případně v předcházejícím měsíčním plánu výluk), jež nebyly dosud uskutečněny, - výluky předhlášené v předchozím měsíci na jednání měsíční výlukové koordinační porady, 2

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 - ostatní požadované výluky (výluky nezařazené do ročního plánu výluk přesahující svojí délkou 48 hodin na tratích, na nichž provádí dopravní proces (dále jen CPS) a 5 dní nepřetržitě na tratích, kde je dopravce pouze ČD, a.s. musí být vydáno Drážním úřadem Rozhodnutí, jež je souhlasem ke konání těchto výluk) Posledním stupněm plánování výluk je týdenní plán výluk, do něhož jsou podrobně zaznamenány všechny předpokládané výluky a který zpracovávají jednotlivá Regionální centra provozu (dále jen RCP) vždy pro svůj obvod působnosti, na základě požadavků objednavatele výluk (příslušné SDC). Zhotovení těchto plánů a jejich odsouhlasení zástupcem odboru řízení provozu a organizování drážní dopravy (dále jen O 11) na GŘ v Praze je impulsem k vydání Zmocnění k výlukám.

Opatření při výlukách Způsob přípravy a projednání všech příslušných opatření vyplývá z rozsahu výluky a jí vyvolaného dopadu na provozování dráhy a drážní dopravy. Konkrétní opatření pro jednotlivé výluky musí být zapracována v příslušném výlukovém rozkazu. Návrh dopravních opatření ve výlukovém GVD je vypracován na základě předpokládaných vstupů jednotlivých vlaků do sledovaného úseku podle GVD. Vstupní časové hodnoty do systému mohou být však ovlivněny mimořádnými skutečnostmi v železničním provozu (výrazné zvýšení počtu nastupujících a vystupujících cestujících, druhotné zpoždění vlaků, atd.), které zapříčiní odchylku od GVD. Tuto odchylku a její výši nelze předpokládat, pokud se nejedná o systematickou chybu vzniklou již při tvorbě GVD. O dopravních a přepravních opatřeních výluk nezasahujících do obvodu působnosti jiných RCP a výluk nemající žádný dopad na mezinárodní dopravu vlaků kategorie rychlík a vyšší, ani vlaků nákladní dopravy zařazených do sítě vybraných nákladních vlaků, rozhodne samostatně RCP ve spolupráci s Krajským centrem osobní dopravy, jež je organizační složkou O 16 GŘ a Zákaznickým centrem nákladní dopravy spadajícího pod O 21 GŘ, týkají-li se opatření i CPS musí být tyto předem projednány s tímto dopravcem, které výlukové rozkazy vyhotovuje. V ostatních případech výluk sestaví RCP, které zpracovává výlukový rozkaz, v součinnosti s organizačními složkami dotčenými výlukou pouze návrh dopravních a přepravních opatření. Opatření, která se týkají organizace dopravy prioritních vlaků, tj. kategorie rychlík, Expres, InterCity, EuroCity a u mezistátních vlaků osobní dopravy musí být posouzena z hlediska celosíťového a v mezinárodní dopravě i s ohledem na případné vlivy na síti dotčené železniční správy. Z těchto důvodů jsou návrhy opatření těchto vlaků odsouhlaseny Odborem osobní dopravy a přepravy GŘ, příp. CPS. Stejný postup je zachován i v nákladní dopravě u vlaků zařazených do sítě vybraných nákladních vlaků a mezinárodních vlaků, kde jsou opatření projednávána s Odborem nákladní dopravy a přepravy, případně CPS V případě mezinárodních vlaků vysloví souhlas příslušný odbor s navrženými opatřeními po projednání návrhu opatření s dotčenými železničními správami. Při organizaci a uskutečňování modernizačních výluk musí být dodrženy zásady: a) pro souběžně konané modernizační výluky, které se uskutečňují v sousedních obvodech RCP s úzkou vzájemnou provozní vazbou, vydávat ve výlukových rozkazech společná dopravní a přepravní opatření, na tzv. hranicích obvodu jednotlivých RCP určuje O 11 GŘ RCP, které bude výlukový rozkaz v daném území zpracovávat, b) v zásadě nepovolovat souběžné modernizační výluky v úsecích, které na sebe navazují (netýká se případů, kdy je úplně zastaven provoz), mezi 2 výlukami musí být alespoň 2 úseky volné pro bezproblémové řízení sledu vlaků. Na poradě k ročnímu plánu však může být rozhodnuto i jinak.

3


Provozní zálohy při výlukách Z důvodu zajištění kvalitního provážení vlaků na nevyloučené koleji, je třeba stanovenou maximální výlukovou propustnost zmenšit o zálohu vypočtenou z pravděpodobného vzájemného rušení a z vysledovaného výskytu poruch. Takto vypočtenou propustnost nazýváme "praktická výluková propustnost". Provozní záloha při výlukách tedy určuje, o kolik procent je nutné pro zachování kvality v provážení vlaků maximální výlukovou propustnost zmenšit [1]. Výluky jsou v podmínkách právnické osoby České dráhy, a.s., tj. provozovatele celostátní dráhy a většiny regionálních drah, evidovány a vyhodnocovány v počtu a v hodinách v informačním systému výluk (dále jen ISV). Při organizaci a plánování výluk by se mělo v zásadě zamezit dvojímu přestupu cestujících u jednoho vlaku, výjimku může povolit pouze ředitel Odboru osobní dopravy a přepravy GŘ. Mělo by se dbát o zvýšení intenzity noční výlukové činnosti v případech, kde to stanovená technologie práce, bezpečnostní a hygienické předpisy dovolují, a to především na jednokolejných tratích s vysokou intenzitou osobní dopravy v denní době. Ostatní požadavky se evidují do zařazení do měsíčních plánů. V České republice je ke konstrukci GVD používán projekt SENA - JŘ - VT. Z tohoto hlediska by bylo přínosné zpracování dopravních opatření při konání kumulovaných výluk tímto projektem. Zadaná vstupní data nutná pro tvorbu GVD by byla využita v plném rozsahu nebo upravena pro změněné provozní podmínky při konání výlukové činnosti rozsáhlého charakteru.

Rozbor výlukových grafikonů vlakové dopravy V následující části práce je proveden rozbor výlukového GVD na jedné z tratí, která je součástí II. koridoru a na které proběhnou ve velkém rozsahu modernizační práce spojené s rozsáhlou výlukovou činností. Cílem rozboru je ukázat dopady zvoleného způsobu organizování drážní dopravy. Cílem analýzy výlukového GVD je zjistit rozsah a četnost odchylek vzniklých rozsáhlou výlukovou činností při zvoleném způsobu organizace drážní dopravy. Pro období konání výlukové činnosti byla vypracována na podkladě vnitřních předpisů provozovatele dráhy dopravní opatření, která měla zajistit bezpečnost, hospodárnost a pravidelnost železničního provozu. Z důvodu snadné přehlednosti těchto dopravních opatření při organizování dopravy byly prezentovány trasy vlaků a jejich předpokládaný průběh v grafické podobě ve formě výlukového GVD. Výlukový GVD byl zpracován pro traťový úsek Přerov - Česká Třebová a dopravní opatření se týkala výluk, které byly schváleny a zapracovány do ročního plánu výluk. S ohledem na počet výluk, které měly ve většině případů nepřetržitý charakter, byla dopravní opatření zpracována pomocí projektu SENA-JŘ-VT, který umožňuje provázat dopravní opatření při kumulovaném konání výluk se vzájemně úzkou provozní vazbou, při nichž se vzájemně jednotlivá dopravní opatření ovlivňují. Výlukové GVD byly zpracovány pro průřez výluk konaných v úseku Přerov - Česká Třebová na II. tranzitním koridoru pro termín 11. března 2005 (pátek) a za základ byl brán rozsah pravidelné vlakové dopravy v tento den. Tento termín byl vybrán s ohledem na velké výlukové a provozní zatížení v tomto traťovém úseku. V tomto dni roku 2005 se budou konat výluky (Obrázek 4): • v úseku Brodek u Přerova - Grygov - 1. traťová kolej, 4

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 • v úseku Moravičany - Mohelnice - 2. traťová kolej, • v úseku Zábřeh na Moravě - odb. Most - 1. traťová kolej, • v úseku Hoštejn - odb. Tatenice - 1. traťová kolej, • v úseku Rudoltice v Čechách – Třebovice v Čechách - 2. traťová kolej. Celková délka vyloučených traťových kolejí je 24,3 km z celkové délky trati Přerov Česká Třebová 112,3 km, což je cca 22 % celkové délky úseku. Analýza výlukových grafikonů byla prováděna pro každý směr samostatně. V tabulkách č. 1 a 2 jsou uvedeny hodnoty zpoždění vlaků (celkové i průměrné) vztažené k poslední železniční stanici daného úseku v příslušném směru nebo k cílové železniční stanici, je-li součástí tohoto úseku. Vstup vlaků do řešeného úseku se bral vždy podle základního GVD. V tabulce zpoždění jsou uvedeny také počty vlaků jedoucí v daném úseku s náskokem nebo včas podle základního grafikonu. K lokomotivní vlakům nebylo přihlédnuto.

Obrázek 4: Sledovaný úsek II. tranzitního koridoru

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Pravidelné vlaky byly rozděleny do následujících skupin: skupina: vlaky osobní dopravy – EuroCity (EC), InterCity (IC), SuperCity (SC), Expresy (Ex), skupina: vlaky osobní dopravy - Rychlíky (R), Spěšné vlaky (Sp). skupina: vlaky osobní dopravy – Osobní vlaky (Os), Soupravové vlaky (Sv). skupina: vlaky nákladní dopravy – Expresní nákladní vlaky (Nex), Rychlé nákladní vlaky (Rn). skupina: vlaky nákladní dopravy – Vyrovnávkové nákladní vlaky (Vn), Průběžné nákladní vlaky (Pn). skupina: vlaky nákladní dopravy – Manipulační nákladní vlaky (Mn), Vzhledem k různé délce tras vlaků bylo v tabulkách č. 1 - 2 použito pracovního označení:

5. skupina – Průběžné vlaky: „celé“. Tato skupina průběžných vlaků jede celým sledovaným úsekem. „úsekové“. Tyto vlaky nejedou ani celým úsekem, ani nekončí v koncové stanici a mají alespoň jednu stanici ve své trase totožnou s počáteční či koncovou železniční stanicí sledovaného úseku.

5


Směr: Přerov - Česká Třebová V úseku Přerov - Česká Třebová probíhá v daném termínu 5 traťových výluk. Díky těmto omezením pak dochází k mírnému zpoždění vlaků osobní dopravy, u nákladní dopravy je zpoždění podstatně vyšší. Průměrná hodnota zpoždění u vlaků 1. skupiny je 14:20 min, u vlaků skupiny 2 je tato hodnota 11:49 min a u 3. skupiny vlaků (všechny Os) je hodnota 7:10 min. Nízká hodnota zpoždění u osobních vlaků je dána především krácením dob pobytů v železničních stanicích. Vlaky nákladní dopravy, resp. vlaky skupiny 4 mají průměrné zpoždění 49:36 min. Vlaky 5. skupiny jsou rozdělené na vlaky s pracovním označením celé a úsekové. Skupina vlaků “Pn celé“ mají průměrné zpoždění 70:12 min a “Pn úsekové“ 24:00 min. Vlaky 6. skupiny (Mn vlaky) byly zpožděny v průměru o 6:30 min. Celková doba zpoždění u všech nákladních vlaků v tomto směru je 32:53:00 hod. Tato hodnota připadá na 36 vlaků. Celková doba zpoždění u vlaků osobní dopravy připadající na celkem 48 vlaků je v porovnání s nákladními vlaky zanedbatelná a činí 8:24:00 hod, což je z celkové doby zpoždění 20 %. Zbylý počet vlaků (1 vlak osobní dopravy a 2 vlaky nákladní) jede včas, popř. u některých nákladních vlaků s náskokem (náskok činí u vlaku nákladní dopravy 16:00 min). Žádná trasa vlaku jak osobní tak i nákladní dopravy nemusí být vedena odklonem. Tabulka 1: směr Přerov - Česká Třebová Kategorie vlaků

počet vlaků

Všechny EC, IC, Ex Mezistátní Vnitrostátní Celk. počet: zpožd / včas Všechny R Mezistátní Vnitrostátní Přerov-Česká Třebová Přerov-Zábřeh n.M. Celk. počet: zpožd / včas Všechny Os / Sv Přerov-Česká Třebová Přerov-Olomouc Přerov-Zábřeh n.M. Zábřeh-Česká Třerová Celk. počet: zpožd / včas Celkem vlaky osobní dopravy

9 4 5 9 19 8 11 16 3 19 21 8 5 7 1 21 49

Nex / Rn / Sn zpožděné Nex / Rn / Sn s náskokem (+ včas) Nex / Rn / Sn vyhodnocení Pn celé zpožděné Pn celé s náskokem (+ včas)

14 1 15 17 1 6

Doba zpoždění TZP 2:09:00 0:54:30 1:14:30

prům. 0:14:20 0:13:37 0:14:54 9/0

3:44:30 2:14:30 1:30:00 3:33:00 0:11:30

0:11:49 0:16:49 0:08:11 0:13:19 0:03:50 18 / 1

2:30:30 0:59:00 0:31:00 0:56:30 0:04:00

0:07:10 0:07:23 0:06:12 0:08:04 0:04:00 21 / 0 48 / 1

11:34:30 0:06:00 11:34:30 19:53:30 0:10:00

0:49:36 0:00:00 0:46:18 1:10:12 0:00:00

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Pn celé vyhodnocení Pn úsekové zpožděné Pn úsekové s náskokem (+ včas) Pn úsekové vyhodnocení Mn zpožděné Mn s náskokem (+ včas) Mn vyhodnocení Celk. počet: zpožd / náskok + včas Celk. doby: zpožd / náskok + včas

18 3 0 3 2 0 2 38 32:53:00

19:53:30 1:12:00 0:00:00 1:12:00 0:13:00 0:00:00 0:13:00

1:06:18 0:24:00 0:00:00 0:24:00 0:06:30 0:00:00 0:06:30

36 / 2 32:53:00 / 0:16:00

Celkem všechny druhy vlaků 87 84 / 3 Směr: Česká Třebová - Přerov V opačném směru, tedy Česká Třebová - Přerov, je průměrná hodnota zpoždění u vlaků 1. skupiny 18:00 min, 2. skupiny 14:07 min a 3. skupina má hodnotu 10:57 min. U vlaků nákladní dopravy je průměrná hodnota zpoždění nepatrně vyšší než v opačném směru. U vlaků 4. skupiny je to 43:35 min, což je sice méně než v opačném směru u dané skupiny vlaků, ovšem u skupiny vlaků “Pn celé“ je hodnota 87:14 hod a u vlaků “Pn úsekové“ 72:30 min. I zde byly zakresleny vlaky 6. skupiny (Mn vlaky) a jejich průměrné zpoždění činí 9:00 min. Celková doba zpoždění u všech nákladních vlaků je v porovnání s opačným směrem vyšší, činí 34:33:00 hod. Tato hodnota připadá na 28 vlaků (zejména “Pn celé“ vlaky). V tomto směru je celková doba zpoždění u osobních vlaků nepatrně vyšší než ve směru opačném a činí 12:01:30 hod (připadající na 52 vlaků), což je z celkové doby zpoždění 26 %. Zbylých 5 vlaků (2 vlaky osobní dopravy a 3 vlaky nákladní) jede včas, popř. u některých nákladních vlaků s náskokem (náskok činí u vlaku nákladní dopravy 45:00 min). Žádná trasa vlaku jak osobní tak i nákladní dopravy nemusí být vedena odklonem. Tabulka 2: Česká Třebová - Přerov Kategorie vlaků

počet vlaků

Všechny EC, IC, Ex Mezistátní Vnitrostátní Celk. počet: zpožd / včas Všechny R Mezistátní Vnitrostátní Česká Třebová-Přerov Zábřeh n.M.-Přerov Rušící Celk. počet: zpožd / včas Všechny Os / Sv Česká Třebová-Přerov

9 4 5 9 21 8 13 8 3 2 21 24 9 7

Doba zpoždění TZP prům. 2:42:00 0:18:00 1:08:00 0:17:00 1:34:00 0:18:48 9/0 4:56:30 0:14:07 1:50:00 0:13:45 3:06:30 0:14:21 3:41:00 0:27:38 0:25:00 0:08:20 0:50:30 0:25:15 21 / 0 4:23:00 0:10:57 2:01:30 0:13:30

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Zábřeh n.M.-Přerov Olomouc-Přerov Česká Třebová-Rudoltice v Č. Celk. počet: zpožd / včas Celkem vlaky osobní dopravy Nex / Rn / Sn zpožděné Nex / Rn / Sn s náskokem (+ včas) Nex / Rn / Sn vyhodnocení Pn celé zpožděné Pn celé s náskokem (+ včas) Pn celé vyhodnocení Pn úsekové zpožděné Pn úsekové s náskokem (+ včas) Pn úsekové vyhodnocení Mn zpožděné Mn s náskokem (+ včas) Mn vyhodnocení Celk. počet: zpožd / náskok + včas Celk. doby: zpožd / náskok + včas

8 6 1 24 54

1:48:00 0:33:30 0:00:00

6 0 6 19 1 20 2 1 3 1 1 2 31 34:33:00

4:21:30 0:00:00 4:21:30 27:37:30 0:04:00 27:37:30 2:25:00 0:33:00 2:25:00 0:09:00 0:08:00 0:09:00

Celkem všechny druhy vlaků

85

0:13:30 0:05:35 0:00:00 22 / 2 52 / 2 0:43:35 0:00:00 0:43:35 1:27:14 0:04:00 1:22:53 1:12:30 0:00:00 0:48:20 0:09:00 0:00:00 0:04:30

28 / 3 33:05:00 / 0:45:00 80 / 5

Tabulka č. 3 - Počet pravidelných vlaků a odklonů - úsek Přerov - Česká Třebová Směr: Přerov - Č. Třebová Směr: Č. Třebová - Přerov Pravidelný Výlukový Odklon Pravidelný Výlukový Odklon EC, IC, Ex 9 9 0 9 9 0 R, Sp 19 19 0 21 21 0 Os 21 21 0 24 24 0 Nex, Rn 15 15 0 6 6 0 Pn, Vn dálkový 18 18 0 20 20 0 Pn, Vn úsekový 3 3 0 3 3 0 Mn, 2 2 0 2 2 0 Celkem 87 87 0 85 85 0 Grafické znázornění průběhu zpoždění Pro snadnou orientaci v negativních dopadech dopravních opatřeních při konání výluk rozsáhlého charakteru byly zpracovány hodnoty odchylek od základního GVD do grafů. Grafické znázornění představuje vývoj průměrné hodnoty zpoždění příslušných druhů vlaků rozdělených podle již výše uvedeného způsobu. Průměrné zpoždění vlaků je zkoumáno jednotlivě pro oba směry Přerov – Česká Třebová, Česká Třebová – Přerov a v každém grafu je sledován vývoj průměrné hodnoty zpoždění u jednotlivých výše uvedených skupin vlaků v časových obdobích 0-12 h. a 12-24 h. 8

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 (příloha 1-2). Časové období 0 – 12 h je vyznačeno plnou čarou a období 12 – 24 h. přerušovanou čarou. Pro zařazení vlaků do těchto dvou období byl rozhodující odjezd z první sledované stanice na traťovém úseku. Grafy zaznamenávají postupné ovlivňování jízd vlaků opatřeními, která vznikají v důsledku konání výlukové činnosti. Hodnoty zaznamenané v grafech udávají průměrnou hodnotu zpoždění vlaků v dopravnách, které jsou přímo dotčeny výlukovou činností. Na zvyšování hodnot zpoždění se podílejí nejčastěji prodloužené jízdní doby, které vznikají v důsledku snižování traťové rychlosti, ale i nutnost zachování provozních intervalů v důsledku snížení propustné výkonnosti úseků. Propustnost úseků V úsecích Brodek u Přerova – Grygov, Moravičany - Mohelnice, Zábřeh na Moravě odb. Most, Hoštejn - odb. Tatenice a Rudoltice v Čechách – Třebovice v Čechách je vypočítána propustnost. Z důvodu nepřetržité modernizační výluky byla zvolena výpočtová doba 24 hod. Z výlukového GVD byly získány celkové doby obsazení úseků a počet vlaků, které projíždějí těmito úseky. Na základě průměrné doby obsazení byla vypočítána maximální propustnost. Výluková propustnost se stanoví s rezervou 19 % této maximální propustnosti. Pro porovnání byla stanovena praktická propustnost. O napjatosti výlukového GVD, zejména pro prvně a posledně jmenovaný úsek, svědčí poslední čtyři řádky přílohy 3, ve které jsou uvedeny počty případů 0 minutové zálohy a zálohy v rozmezí 0 - 1,5 min. a jejich procentuální vyjádření. V úseku Rudoltice v Čechách – Třebovice v Čechách dochází k vysokému využití doby obsazení. Stupeň obsazení činí 0,81, což v porovnání s ostatními sledovanými úseky je velmi vysoká hodnota. Také hodnota výlukové propustnosti se rovná počtu skutečně provezených vlaků (135 vlaků), což svědčí o maximálním využití propustnosti úseku. Obdobně je tomu u úseku Brodek u Přerova – Grygov, kde je tato hodnota nepatrně nižší a to 0,79. Také zde se počet skutečně provezených vlaků (154 vlaků) blíží hodnotě vypočtené výlukové propustnosti (159 vlaků). Praktická propustnost byla zjištěna na základě vztahu (1): T −v (1) np = ⎣vlaky / 24 hod .⎦ pož t obs + t mez Korelační koeficient svazkovosti Při výlukách je významné hledisko množství provezených vlaků, ale bez vysokých hodnot čekání vlaků v sousední dopravně (železniční stanici). Pro poskytnutí informací o průběhu organizování vlakové dopravy je uveden korelační koeficient svazkovosti a maximální počet vlaků ve svazku v průběhu konání výluky. Korelační koeficient svazkovosti vypočítáme pomocí následujícího vztahu (2): SS − SL − LS + LL (2) − 1,+1 Rs = L+S SS ..... počet případů sledu vlaků sudého a sudého směru SL ..... počet případů sledu vlaků sudého a lichého směru LS ..... počet případů sledu vlaků lichého a sudého směru LL ..... počet případů sledu vlaků lichého a lichého směru L ....... počet vlaků v lichém směru S ....... počet vlaků v sudém směru Výpočet korelačního koeficientu svazkovosti u výluky mezi dopravnami je rozdělen do dvou částí 0 - 12 hod. a 12 - 24 hod. Pro zařazení vlaků do jednotlivých částí je rozhodující odjezd nebo průjezd vlaku první dopravnou, v níž začíná výluka vzhledem ke směru jízdy 9

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 vlaku. Korelační koeficienty svazkovosti úseků Brodek u Přerova – Grygov, Moravičany - Mohelnice, Zábřeh na Moravě - odb. Most, Hoštejn - odb. Tatenice a Rudoltice v Čechách – Třebovice v Čechách jsou uvedeny v příloze 4. Přehled výsledků korelačního koeficientu svazkovosti KSV v příloze 4 je pozoruhodný výstupem v posledním řádku. Výsledné hodnoty v jednotlivých od sebe oddělených mezistaničních úseků ve většině případů oscilují kolem hodnoty 0, což svědčí o neutrální situaci. Ta je charakterizována vyrovnaným a v podstatě stochasticky uspořádaným poměrem svazkových a nesvazkových vlaků. Jen úseky Brodek u Přerova – Grygov a Rudoltice v Čechách – Třebovice v Čechách vykazují koeficient svazkovosti výrazně vyšší než nulová hodnota, což svědčí o vysokém stupni svazkovosti. U prvně jmenovaného úseku je tato hodnota 0,243 a u druhého dokonce 0,282. Z výsledných hodnot je patrné vyšší svazkování vlaků a využití výhod z toho vyplývajících. Hodnoty korelačních koeficientů svazkovosti jsou dále doplněny údaji o počtech jednotlivých případů svazkování včetně maximálního počtu případů v každém směru. U těchto dvou úseků jsou pak tyto hodnoty výraznější než u zbylých tří úseků, kde nedochází během dne k výraznému využití trasování vlaků ve svazcích. Shrnutí Modernizační výluky, které budou probíhat v měsíci březnu roku 2005 na II. tranzitním koridoru ve směru Přerov – Česká Třebová budou ovlivňovat jízdu vlaků osobní dopravy EC, IC, SC, Ex, R tak, že předpokládaná průměrná hodnota zpoždění je 12:37 min. Nejvíce se na této hodnotě podílejí vlaky kategorie EC, IC, Ex. Vlaky nákladní dopravy, u kterých je hodnota zpoždění podstatně vyšší než u vlaků osobní dopravy, jsou v průměru zpožděny 51:55 min. Zde má největší podíl na zpoždění vlaky “Pn celé“. Žádné vlaky osobní a nákladní dopravy nebudou odkloněny. Ve směru Česká Třebová– Přerov je předpokládaná průměrná hodnota zpoždění u vlaků EC, IC, Ex, R 15:17 min. Nejvíce se na této hodnotě podílejí podobně jako v opačném směru vlaky kategorie EC, IC, Ex. Vlaky nákladní dopravy jsou v průměru zpožděny 66:52 min. Zde má největší podíl na zpoždění vlaky “Pn celé“. Podobně i zde nebudou žádné vlaky osobní a nákladní dopravy odkloněny.

Závěr Tento příspěvek řeší problematiku zabezpečení kvality vyhlášeného jízdního řádu v období, kdy se konají výluky kumulovaně a kdy je z důvodu nemožnosti úplného přerušení železničního provozu nutné zabezpečit provozování dráhy a drážní dopravy ve výlukou omezených provozních podmínkách. Při těchto omezeních však není žádoucí, aby došlo k rozsáhlému odklonu kvality vyhlášené jízdním řádem, neboť to je jedním ze základních kritérií při hodnocení služby zákazníkem. O předpokládané provozní situaci by mělo být rozhodováno již při procesu plánování výlukové činnosti, a to na základě zjištěného vlivu naplánovaného rozsahu výlukové činnosti na železniční provoz, ve formě stanovení rezervy GVD tak, aby byly eliminovány odchylky od vyhlášeného jízdního řádu. Hodnota rezervy by měla být stanovena nejen na základě rozsahu výlukové činnosti, ale také na základě objemu vlakové dopravy na předmětné trati. Určení výše rezervy je možno na základě poznatků, které jsou v tomto příspěvku uvedeny. Výše rezervy se musí odvíjet od rozsahu prováděné výlukové činnosti a nesmí být neúměrně vysoká, neboť v těchto případech dochází k nežádoucímu narušení konkurenceschopnosti železniční dopravy.

10


Použitá literatura [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]

ČD D 2 Předpis pro organizování a provozování drážní dopravy, s účinností od 28.12.1997, schváleno rozhodnutím generálního ředitele Českých drah dne 13.3.1997, č.j.: 55079/97-011. ČD D4 Předpis pro tvorbu jízdních řádů a pomůcek GVD, s účinností od 24.5.1998. ČD D7/2 Předpis pro organizování výluk na síti Českých drah, Schváleno rozhodnutím dne 30. 4. 2002, č.j.: 56996/02 – O11, s účinností od 1. 7. 2002. ČD D 7/2 Předpis pro organizování výluk na síti Českých drah, s účinností od 28.12.1997, schváleno rozhodnutím generálního ředitele Českých drah dne 10.11.1997, č.j.: 58690/97-018. BALEK J., KABRLE T., PÁLKA J., THÉR R. Ověřovací provoz nových technologií organizování a provozování drážní dopravy - č. 1/2004, č.j.: 58 684/2004-O11, interní materiál ČD, a.s. PÁLKA J. Ověřovací provoz nových technologií organizování a provozování drážní dopravy - č. 3 /2004, č.j.: 62914 /2004-O11, interní materiál ČD, a.s. BALEK J. Změny předpisů v souvislosti s organizačními změnami ČD a.s., č.j.: 62 740/2004-O11, interní materiál ČD, a.s. LUXOVÁ M., ŠIROKÝ J., VONKA J. Rozbor výlukového grafikonu vlakové dopravy na II. tranzitním koridoru, sborník příspěvků Perner´s Contact 2003, Pardubice 11.12.2.2003, str. 392-401, ISBN 80-7194-522-6.

Příspěvek vznikl za podpory výzkumného záměru MSM 0021627505 “Teorie dopravních systémů“.

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Jiří Pálka Odbor 11/8 GŘ ČD

11


12


Příloha 1: Vývoj průměrné hodnoty zpoždění13v úseku Přerov - Česká Třebová 95


Příloha 2: Vývoj průměrné hodnoty zpoždění14v úseku Přerov - Česká Třebová 85


Příloha 3: Porovnání propustnosti vyloučených úseků Úsek Výpočetní doba Celkový počet vlaků Celková doba obsazení Celková doba mezery - skut. Průměrná doba obsazení Průměrná doba mezery - skut. Průměrná doba mezery - pož. Maximální propustnost Praktická propustnost Výluková propustnost Stupeň obsazení Mezery Mezera 0 min Mezera (0,5 min - 1,5 min) Mezera (2 min - 6 min) Mezera 7min a více Celkem

T [min] [vl] Tobs [min] Tmez [min] tobs [min] tmez [min] tmez - s [min] N [vl/T] n [prům.vl/T] n [vl/T] So r r r r

Brodek u Přerova Grygov 1440 154 1131 309 7,34 2,01 4,56 196 121 159 0,79 počet % 78 50,65% 40 25,97% 19 12,34% 17 11,04% 154 100,00%

Moravičany Mohelnice 1440 149 822 618 5,52 4,15 3,53 261 159 211 0,57 počet % 55 36,91% 36 24,16% 25 16,78% 33 22,15% 149 100,00%

Zábřeh na Moravě odb. Most 1440 128 595 845 4,65 6,60 3,04 310 187 251 0,41 počet % 41 32,03% 24 18,75% 24 18,75% 39 30,47% 128 100,00%

Hoštejn odb. Tatenice 1440 126 887,5 552,5 7,04 4,38 4,39 204 126 166 0,62 počet % 50 39,68% 27 21,43% 24 19,05% 25 19,84% 126 100,00%

Rudoltice v Čechách Třebovice v Čechách 1440 135 1162,5 277,5 8,61 2,06 5,28 167 104 135 0,81 počet % 74 58,73% 23 18,25% 25 19,84% 13 10,32% 135 107,14%

Zábřeh na Moravě odb. Most 0-12 12-24 27 7 7 1 13 17 3 3 17 15 17 15 0,0811 -0,1111 -0,0150

Hoštejn odb. Tatenice 0-12 12-24 30 8 6 2 14 20 4 3 13 14 14 13 0,2394 0,0182 0,1288

Rudoltice v Čechách Třebovice v Čechách 0-12 12-24 33 13 7 3 17 24 4 6 12 12 12 12 0,3514 0,2131 0,2822

Příloha 4: Přehled výsledků korelačního koeficientu svazkovosti KSV Úsek Případy LL max ve svazku LL SS max ve svazku SS LS SL KSV KSV celkem

Brodek u Přerova Grygov 0-12 12-24 24 25 6 5 23 24 4 5 16 13 15 14 0,2051 0,2895 0,2473

Moravičany Mohelnice 0-12 12-24 23 13 4 2 15 20 3 5 20 19 19 20 -0,0130 -0,0833 -0,0482

15


16


Jan Hrabáček, Petr Vaněk1

Periodická doprava v celosíťovém měřítku Klíčová slova: periodický jízdní řád, periodická doprava, vlak, uzel

Úvod

Periodický2 jízdní řád je v dnešní době běžným standardem v organizaci provozu veřejné osobní dopravy napříč celou Evropou a nejen jí. Netýká se to jen městské hromadné dopravy, jejíž charakter je pro tuto formu více než příhodný, ale zejména železniční a v neposlední řadě i autobusové dopravy. Periodickou dopravu lze chápat jako určitou formu rozšíření nabídky a kvality veřejné hromadné dopravy a posílení její konkurenceschopnosti vůči dopravě individuální automobilové. U kolejové dopravy je pro periodickou formu provozu nutností zajištění a zabezpečení celé řady okrajových podmínek tak, aby tato forma jízdního řádu mohla být nejen zavedena, ale též efektivně provozována (jízdní doby mezi uzly, přípoje, křižování, stabilita jízdního řádu (JŘ) apod.). Tato forma organizace provozu v železniční dopravě prošla v různých zemích různým historickým vývojem a různým přístupem v její aplikaci. Jedním z nejvýhodnějších prostředí pro využití periodické formy jízdního řádu je hustě osídlená oblast městské a příměstské aglomerace. Jsou zde zaručeny dostatečné přepravní proudy cestujících, které umožňují v závislosti na jejich velikosti až řádově minutové intervaly na vybraných úsecích a linkách. Další faktory, které významně přispěly k rozšíření periodické dopravy, byly elektrifikace tratí a s tím související využití předností elektrické trakce a zdvojkolejnění traťových úseků. Nizozemí Jednou z prvních železničních správ, která zavedla periodický jízdní řád, byly Nizozemské železnice (NS). Již v roce 1908 byl na elektrifikované trati Rotterdam – Den Haag zajištěn interval 10 – 30 minut. K dalšímu rozšíření této formy JŘ u NS dochází po první světové válce. Nastupující motorizace v silniční dopravě vytváří konkurenci železnici a NS byly nuceny restrukturalizovat svou síť a organizaci dopravy. Byl zastaven provoz na celé řadě tratí a uzavřeno mnoho zastávek a stanic. Během let 1930 – 1951 byla železniční síť zredukována na zhruba polovinu stavu roku 1930. Zároveň však s postupnou elektrifikací dochází k urychlení přepravy na ostatních tratích a zavedení periodického jízdního řádu na většině sítě NS. Železnice přebírá spíše dálkovou a příměstskou funkci v dopravní obsluze, 1

Ing. Jan Hrabáček, 1978, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera Katedra technologie a řízení dopravy, interní doktorand Tel.: 46 603 6460, e-mail: [email protected] Ing. Petr Vaněk, 1977, Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera Katedra technologie a řízení dopravy, externí doktorand e-mail: [email protected] 2

Pojem "periodický (popř. perioda)" v příspěvku zobecňuje výrazy "taktový (resp. takt)" a "intervalový (resp. interval)", které se vyskytují v české odborné dopravní terminologii. O taktu se mluví v případě časového odstupu v násobku celých hodin, interval se týká časového úseku kratšího než 1 hodina (např. takt 2 hodiny, interval 10, 15, 20 minut). Např. německá odborná terminologie tento významový odstín nepoužívá.

1


v místní a regionální dopravě je nahrazena autobusovou dopravou. Jsou vytvořeny uzlové stanice, kde jsou umožněny přestupní vazby. V dalších letech byl zaveden systém vlaků Intercity (IC) a Expres (Ex), propojující v pravidelných intervalech 30 minut resp. 60 minut významné destinace v zemi. Zkušenosti a úspěch této formy JŘ byl samozřejmě sledován i v dalších zemích. Silný boom silniční dopravy po 2. světové válce přidělal vrásky nejedné státní či soukromé železnici. Tento jev byl patrný především v západoevropských zemích, kde podmínky volného trhu a kupní síla obyvatelstva měla velký vliv na tzv. Modal-Split. Postupný odliv cestujících a nedostatečný přiliv investic do infrastruktury a vozidlového parku způsobily stagnaci železniční osobní dopravy jako takové. Určité změny v tomto nelehkém údělu přinesla teprve 70. léta. Ropná krize a přeplněné silnice, ale též snaha zlepšit nabídku služeb ... to jsou všechno faktory, které hrály svou roli v případě implementace periodické formy JŘ. Spolková republika Německo Ucelený koncept periodické dopravy na území tehdejšího tzv. Západního Německa narážel na celou řadu problémů: komplikovanost sítě Německých spolkových drah DB, málo oblastí s dostatečně velkou hustotou obyvatelstva, neoddělený osobní a nákladní provoz, různorodé požadavky na dopravu v jednotlivých regionech atd. Jednou z výjimek, kde osobní doprava vykazovala prvky periodického provozu, bylo Porúří. Ve srovnání s ostatními částmi sítě DB zde byly podmínky pro její zavedení více než příznivé. Od poloviny 30. let 20. století jezdila celá řada spojů podle možností v rámci periodického jízdního řádu, na mnoha místech dokonce ve smíšeném provozu s nákladní dopravou. Přerušení přinesla až 2. světová válka a teprve opět v 50. letech byl tento systém znovu obnovován. Tentokráte již s oddělením nákladní a osobní dopravy, což umožňovalo zahuštění dopravy a snížení intervalu až na 10 minut. V průběhu 70. let začal být testován nový periodický systém v dálkové železniční dopravě. Byla navržena sít vlaků IC propojující velká centra. Primárním cílem bylo zvýšení četnosti spojů a dosažení určitého komfortu cestování. V systému byla v podstatě rozšířena stávající síť mezinárodních vlaků TEE přidáním nových vnitrostátních spojů. Byly zavedeny 4 zkušební relace IC vlaků: Hamburg – Dortmund – München; Hannover – Köln – München; Hamburg – Frankfurt – Basel; Bremen – Würzburg – München; vlaky jezdily zhruba v 2-hodinovém odstupu. Délka sítě byla 3700 km a zahrnovala v 1. fázi cca 33 měst. Zavedením větší pravidelnosti v provozu těchto vlaků bylo dosaženo lepšího využití vozidlového parku, což bylo pozitivní. Poté byla navržena další dílčí zlepšení systému, což vyústilo v realizaci tzv. Integrovaného systému obsluhy v dálkové osobní dopravě (Integriertes Bedienungssystem im Personenfernverkehr - IBS), který probíhal ve třech etapách v letech 1979 – 1985. V rámci tohoto projektu došlo k rozšíření doby nabídky spojů na delší časové období dne, byl zahuštěn takt na 1 hodinu, zvětšil se počet obsloužených míst, byla vytvořena další rozšiřující síť (tzv. síť B, 12 relací dálkových vlaků) navazující na původní tzv. síť A, zlepšeny návaznosti na regionální dopravu, některé vlaky IC byly protaženy do sousedních zemí. Celkem zahrnovaly obě sítě A+B dohromady 24,7% sítě DB. Německo se nicméně zatím nevydalo cestou celosíťového Integrálního taktového jízdního řádu (ITJŘ), tak jako tomu je např. ve Švýcarsku (viz níže) nebo v Nizozemsku. Na mnoha územích však ITJŘ v regionální dopravě zaveden byl. Jedná se např. o tzv. RheinPfalz-Takt, popř. Allgäu-Schwaben-Takt, které byly inicializovány v 90. letech minulého století. Obdobně jako ve Francii se německé železnice DB ubírají v dálkové dopravě spíše směrem vysokorychlostních projektů, kde je snahou dosažení co nejkratších jízdních dob mezi velkými sídelními aglomeracemi. Vzhledem k rozloze Německa je tento trend vcelku pochopitelný.

2


Švýcarsko Ojedinělým projektem v oblasti veřejné dopravy s akcentem na celosíťový periodický jízdní řád je Bahn 2000 Švýcarských spolkových drah SBB. Vývoj periodické dopravy v této „alpské železniční zemi“ probíhal od 60. let 20. století. První kroky byly podniknuty u privátních železnic zejména v příměstské a regionální dopravě. Velikost intervalu se pohybovala od 6 do 60 minut. Ani SBB nezůstaly dlouho s intervalovou dopravou pozadu. První tratí, kde byl intervalový provoz zaveden, byl úsek Zürich – Rapperswil v roce 1968 s časovým odstupem jednotlivých spojů 30 minut. O rok později, v roce 1969, se objevuje první studie nového rychlého spojení Bern – Zürich, které mělo zkrátit jízdní dobu mezi oběma městy o 16 minut. Tento vysokorychlostní projekt byl o pár let později rozšířen o další prodloužení vysokorychlostní tratě z Lausanne přes Bern a Zürich až do St. Gallenu s návaznou tratí Basel – Olten. Leč nakonec čistě vysokorychlostní projekty úspěch ve Švýcarsku neslavily. V roce 1972 uveřejnila skupina pracovníků SBB (tzv. Spinner-Club) zprávu „Taktfahrplan Schweiz, ein neues Reisezugkonzept.“ Tato soukromá iniciativa vyvolala široké odborné diskuze o formě provozování osobní dálkové a regionální železniční dopravy ve Švýcarsku a na jejím základě bylo vypracováno několik konceptů řešení, které předpokládaly plošné zavedení taktového jízdního řádu. Byly navrženy 3 základní skupiny vlaků od dálkových dnešního typu IC (typ A), přes běžné rychlíky (typ B) až po osobní regionální vlaky (typ C). Předpokládal se hodinový takt všech kategorií vlaků s možnými výjimkami v úsecích s menšími přepravními proudy. Vlaky A a B vytvářely ve vybraných uzlech přípojové skupiny a obsluhovaly vybranou síť. Vlaky C zajišťovaly zbylou obslužnost a návaznost na vlaky A a B v uzlech. Je nutno podotknout, že se objevila celá řada otázek, zda se povede ve Švýcarsku celosíťový taktový jízdní řád (TJŘ) úspěšně realizovat. Obavy plynuly z ekonomického zajištění a hospodárnosti celého projektu, části infrastruktury nebyly připraveny na tak velké provozní zatížení, řešila se otázka tranzitní dopravy a její integrace do systému, na většině sítě musel být dosažen konsenzus mezi osobní a nákladní dopravou apod. Přesto však byl nakonec nový koncept zpracován, v roce 1981 uveřejněn a od GVD 1982/83 pod heslem „Každou hodinu jeden vlak“ uveden do provozu. Toto přineslo velkou změnu v tvorbě jízdních řádů jako takových a svými důsledky tento krok ovlivnil v následujících letech celou Evropu. O rok později bylo navíc upuštěno od projektu vysokorychlostní trasy v ose západ – východ. Rok 1984 je významným mezníkem v projektu Bahn 2000. V tomto roce byla utvořena pracovní skupina zabývající se novou koncepcí železniční dopravy. Úkolem pracovní skupiny bylo navrhnout samotný koncept nabídky spojů, jednotlivé etapy budování projektu a financování jeho výstavby. Za základ byl vzat periodický jízdní řád s cílem dosažení půlhodinových intervalů vlaků Intercity a rychlíků na hlavních tazích Švýcarské konfederace. Koncept Bahn 2000 vytváří zákonitost jízdního řádu: Místo dosažení co nejkratších jízdních dob mezi vybranými uzly je kladen spíše důraz na zajištění dobrých přestupních vazeb v těchto uzlech. Ústředním mottem je „Jet tak rychle, jak je potřeba“ místo „Jet tak rychle, jak je možno“, což je typické pro výstavbu zejména sítě vysokorychlostních tratí. Vlaky, které jsou vzájemně ovlivněny přestupní vazbou v daném uzlu, do něj krátce před tzv. časem symetrie přijíždějí, a po době pobytu určené pro přestup pokračují dále do svých „destinací“. Jako čas symetrie (obr. 1) je použita celá hodina či její polovina.

3


Obr. 1 Osa symetrie v uzlu

Nachází-li se na jedné trati více takovýchto uzlů, je zřejmé, že doba jízdy mezi nimi musí odpovídat určité hodnotě. Určení této hodnoty vychází z předpokladu, že k přestupním vazbám dochází v těchto uzlech opakovaně za dobu taktu tT. Pravidlo, které stanovuje, že během pobytu v uzlu se v něm setkávají všechny vlaky, mezi kterými je plánovaná přestupní vazba, se vztahuje i na spoje opačného směru. Z toho vyplývá, že velikost hranového času (hranový čas = jízdní doba + pobyty + přirážky k jízdní době + doby synchronizace v uzlech) mezi dvěma uzly A a B se musí rovnat vždy celému násobku poloviny doby zvoleného taktu: (1) [min] = n ∗ tT 2 V rámci sítě však dochází k tzv. smyčkám, tj. jednotlivé traťové úseky se v daných uzlech setkávají takovým způsobem, že tyto jsou vrcholem tří či vícestranných rovinných útvarů. Pro zajištění vzájemných přestupních vazeb v uzlech ve zmíněné smyčce platí další podmínka, a to, že celková velikost hranového času po obvodu smyčky musí být rovná celému násobku taktu tT , tj. např. pro uzly A,B,C tvořící trojúhelník musí platit:

t

t

= n1 ∗ t T 2

AB

t

= n2 ∗ t T 2

t

= n3 ∗ t T 2

(2)

[min]

t t t ∗ t T = n ∗ t T (3) t AB + t AC + t BC = n1 ∗ 2T + n2 ∗ 2T + n3 ∗ 2T = ∑ n i 2 i´=1

[min]

AB

AC

m

BC

Toto řešení lze spolu s přestupním pavoukem v hlavních uzlech díky své obecné zpracovatelnosti dobře aplikovat, nicméně při detailním technickém zpracování vyvstala celá řada těsně spolu vzájemně souvisejících problémů v oblasti realizace provozu, trakčních vozidel a uspořádání infrastruktury. K tomu všemu se nad tímto trojúhelníkem jízdní řád – kolejová vozidla – infrastruktura „vznášel Damoklův meč“ v podobě finančního stropu. Omezené finanční prostředky na druhou stranu podporovaly tu skutečnost, že projekt Bahn 2000 nebyl vnímán pouze jako stavební projekt, ale jako postupné kroky k optimalizaci konceptu nabídky veřejné dopravy. Stanovení cílů muselo ladit s finančními prostředky tak, aby potřebné investice do infrastruktury vedly ke zkrácení jízdních dob a ke zvýšení její výkonnosti.

4


Tam, kde se finační náklady na stavební projekty ukázaly jako velmi vysoké, bylo nutno investovat i do vozidel s naklápěcí technikou, aby potřebných jízdních dob bylo dosaženo i díky jejich jízdním vlastnostem. Dále bylo potřeba zajistit následující podmínky, které se týkaly: • trakčních vozidel a z nich odvozených jízdních dob a dob obratů v koncových stanicích, • následných mezidobí na traťových úsecích a v úsecích před uzly, • pořadí vlaků při vjezdu a odjezdu do/z uzlu, • minimální doby přestupu, • rezervy v jízdních dobách potřebné pro dostatečnou stabilitu provozu z důvodu údržby dopravní infrastruktury. Z výše uvedených podmínek hrály dvě významnou roli při tvorbě JŘ: následná mezidobí a pobyty vlaků v uzlech. Minimalizací pobytu rychlých vlaků v uzlu na dobu nezbytně nutnou pro přestup musí zákonitě dojít k významné redukci současných následných mezidobí. Usilováno o to je především na vybraných úsecích tratí a dále i zejména v případech společných vjezdů do velkého uzlu z několika směrů, kdy může být požadavek na následné mezidobí až 2 minuty. Např. již velikost následného mezidobí 3 minuty v případě 5 po sobě jedoucích vlaků do uzlu Zürich HB by znamenala dobu čekání prvního vlaku na poslední 12 minut. Totéž by platilo při odjezdu. Na druhé straně má doba čekání přímý vliv na jízdní dobu vlaku do sousedního uzlu. Čím delší je pobyt v uzlu, tím kratší musí být jízdní doba mezi uzly. Kratší pobyt v uzlu vedle toho znamená, že se minimalizuje, či zcela eliminuje možnost objíždění lokomotivy při změně směru jízdy vlaku, resp. její výměny např. při změně trakce. Existovala-li snaha na síti SBB o nezbytnou flexibilitu v případě počtu nabídky míst k sezení v rychlících (tedy v případě různých délek vlaků), pak nepřicházelo v úvahu nasazení jednotek s pevným počtem vozů, ale vlakových souprav tažených klasickou lokomotivou. Při častých změnách směru jízdy vlaku má tato volba nejlepší výsledky z hlediska nákladů na užívání. Počet vozů ve vlaku je variabilní a možné uspořádání vlaku je lokomotiva – vozy – řídící vůz, popř. lokomotiva – vozy – lokomotiva. Technické omezení při nasazení jedné lokomotivy spočívalo v maximálním počtu vozů 7 až 8 na vlak. Při větším počtu vozů byly předpokládány dvě lokomotivy na vlak. Z hlediska infrastruktury byly stanoveny dva základní cíle: • vyšší zatížení a zvýšení propustné výkonnosti tratí a uzlů, • zkrácení jízdních dob tak, aby byla zajištěna potřebná stabilita JŘ. V případě zvyšování výkonnosti byla též snaha spojit toto se zkrácením jízdních dob a následných mezidobí. V této souvislosti je nutno připomenout, že významnější zisky na jízdních dobách lze jednodušeji dosáhnout v oblastech nižších rychlostí. Při vyšších rychlostech je možno docílit časových zisků pouze na delším úseku trati vzhledem k větší vzdálenosti potřebné jak pro dosažení požadované rychlosti, tak též pro zabrždění. Díky uspořádání sítě SBB s relativně hustým počtem míst zastavení vlaků dálkové osobní dopravy byla proto pozornost soustředěna především na časové zisky u nižších rychlostí. Projekt Bahn 2000 byl schválen referendem v roce 1987 a poté se rozběhly práce po jednotlivých etapách. Páteřní tratí nového systému se stává úsek Bern – Olten – Zürich s novostavbou Mattstetten – Rothrist s maximální traťovou rychlostí 200 km/h a s následnými mezidobími umožňujícími sled vlaků po 2 minutách. S dalším rozšířením Bahn 2000 bylo nutno brát na zřetel v jednotlivých etapách též ostatní produkty dopravy. Nešlo totiž izolovaně vylepšovat nabídku v oblasti osobní dopravy, aniž byla současně stanovena určitá základní koncepce v oblasti nákladní dopravy. Spolu s vytvářením jízdního řádu pro rychlou osobní dopravu bylo tímto nepřímo provázáno 5


uspořádání jízdního řádu dopravy nákladní. V oblasti nákladní dopravy se jednalo o projekt Cargo2000. Podobnost pojmů Bahn2000 a Cargo2000 nebyla náhodná, tyto koncepty jsou navzájem provázány a představují společnou oblast řešení.

Obr.2 Síť SBB s půlhodinovým intervalem vlaků dálkové dopravy (zdroj www.sbb.ch)

Harmonizace mezinárodní dopravy ve směru sever a jih se systematickým jízdním řádem na území konfederace byla dalším cílem. Do systému byly zapojeny jak vlaky EC přijíždějící z Německa, tak i vlaky IC ve směru z Itálie. Od zahájení GVD 2004/5 byla plně dokončena 1. etapa. Na Bahn 2000 navazují další projekty v rámci systému veřejné dopravy u ostatních soukromých dopravců a provozovatelů železniční infrastruktury a dále pak výstavba transalpských tunelů Lötschberg a Gotthard, které mají velký význam ve zkrácení doby tranzitu v severojižní ose. Česká republika V porovnání s výše uvedenými zeměmi je periodická doprava v České republice stále ještě ve svém „raném stádiu“. Masivní vliv individuálního automobilismu v průběhu posledních 15 let dostal veřejnou dopravu do útlumového stádia, ve kterém se země na západ od nás ocitly již před 30-ti lety. Výhodou oproti těmto zemím je však to, že mnohá řešení, jak tomuto nepříznivému trendu čelit, již úspěšně fungují a tudíž nemusí být pracně a znovu vynalézána. Pro periodickou dopravu to platí v míře nemalé. Jak již bylo v předchozím textu naznačeno, bez dostatečných finančních prostředků a politické popř. občanské angažovanosti však není možné úspěšně dojít k cílům. Česká republika se se svojí rozlohou blíží spíše Švýcarsku a Nizozemsku než Německu. I z tohoto důvodu je vhodnější, aby inspiraci pro řešení veřejné dopravy byla hledána právě tam. Nicméně každý stát má svůj systém a svá specifika a nelze zcela jednoduše přebírat varianty, které jsou jinde úspěšně realizovány. Nejednoznačná či spíše nijaká koncepce dopravy v celorepublikovém měřítku však představuje první problém, který je však do jisté míry způsoben i různým přístupem k dopravě 6


jako takové napříč politickým spektrem. Tento jev se dále přenáší i na nižší správní celky, zejména kraje. Výsledkem je různá preference jednotlivých druhů dopravy, což má z hlediska celosíťového dopad především na železnici. Dvojí způsob objednávání dopravní obslužnosti (stát – dálkové spoje, kraje – regionální doprava) pak minimální vzájemnou koordinací na mnoha místech pozici veřejné dopravy zhoršuje. Na druhou stranu je nutno podotknout, že ne vždy je reálné sladit požadavky na regionální dopravu a její návaznost na dopravu dálkovou. Tyto podmínky hrají velkou roli i v realizaci periodického jízdního řádu ve větším měřítku. Jak již bylo v předchozích částech zmíněno, zavádění ITJŘ je dlouhodobou záležitostí v otázkách plánování a je náročné na finanční prostředky. Na rozdíl od Švýcarska či např. i Německa nemá v České republice železniční doprava monopolní postavení v pozemní dálkové dopravě. Pravidelná dálková linková autobusová doprava – jev ve Švýcarsku a Německu prakticky neznámý – vytváří železnici v mnoha relacích (např. Praha – Brno, Praha – Plzeň) tvrdou konkurenci, ať už v jízdních dobách nebo ve výši jízdného, v některých směrech pak zcela dominantní (např. Praha – Liberec, Praha – Karlovy Vary), na druhou stranu existují i tratě, kde je tomu zatím spíše naopak (např. Plzeň – České Budějovice, Praha - Ostrava). V současné době navíc agresivnější politika (snížení cen, zvýšení komfortu cestování, navýšení počtů spojů a jejich celodenní jízdní řád) některých autobusových společností (např. Student Agency) konkuruje významně nejen železnici, ale též ostatním autobusovým společnostem se všemi důsledky volného trhu. Tato skutečnost poněkud komplikuje možnost zavedení celoplošného periodického jízdního řádu v duchu, tak jak jej známe např. ve Švýcarsku. Nelze bohužel beze zbytku budovat systém přesně v intencích hesla „Jet tak rychle, jak je třeba“. V mnohých relacích musí železnice nabídnout nejen srovnatelnou jízdní dobu, ale i cenu tak, aby její úloha páteřního prvku dálkového systému byla naplněna. Ne všude je to reálné (např. Praha – Karlovy Vary, Plzeň – Karlovy Vary), někde existují méně či více pravděpodobné projekty nových rychlých spojení (Praha – Liberec, Praha – Plzeň). V relaci Praha – Brno nasadily České dráhy tzv. relační jízdné, které by mělo být cenově konkurenceschopné s jízdným v autobuse. Problém je však zatím v jízdní době, která je při použití autobusu kratší (bus – 2 hodiny 30 minut, vlak EC v klasické soupravě po 1. koridoru - 2 hodiny 41 minut). Tuto skutečnost navíc prohlubuje ten fakt, že nižší varianta relačního jízdné za 130 Kč neplatí ve vlacích EC a jízdní doba běžného vlaku R přes Vysočinu trvá cca 3,5 hodiny. Tím se dostáváme zpět k jízdním dobám a přeneseně i k problematice koridorů a vozidel. Stavba koridorů na našem území je v porovnání s ostatními postkomunistickými zeměmi jistě záslužným činem, který zlepšil kvalitu a rychlost cestování. Na druhou stranu se však jedná především o optimalizaci infrastruktury, kdy potřebné jízdní doby i z hlediska periodického jízdního řádu jsou druhotnou výslednou záležitostí. Navíc omezené finanční prostředky neumožnily vždy zcela realizovat navržený stupeň modernizace a dosažení maximálních navržených traťových rychlostí. Jednoduše řečeno, v porovnání s projektem Bahn 2000, kde byla infrastruktura modernizována na míru jízdnímu řádu, je tomu u nás přesně naopak. Dokončené koridory tak determinují možnosti jakékoliv byť i nové koncepce celosíťového jízdního řádu. Další kapitolou v dosažení potřebných jízdních dob jsou vozidla s naklápěcí technikou. Mediálně známé Pendolino ř. 680 sice vytváří image Českých drah jako pokrokové moderně orientované železniční společnosti, nicméně realita skutečnosti není až tak optimistická. Tyto jednotky jsou skutečně schopny zkrátit jízdní dobu nejen na koridoru (např. v úseku Praha – Brno cca o 10 – 15 minut), ale této skutečnosti je možno využít pouze v směrově členitých úsecích. Předpokládaný počet disponibilních jednotek (7 ks) je však zcela nevyužitelný pro periodický jízdní řád za předpokladu, že budeme chtít využít plně jejich jízdních vlastností. Naplno se to projevilo v návrhu letošního GVD, kdy by plánované nasazení ř.680 narušilo pravidelný 2-hodinový takt na 1. koridoru. V této souvislosti se nabízí

7


otázka, zda by předtím nebylo výhodnější za cenu 7 naklápěcích jednotek pořídit moderní rychlíkové vozy a případně i lokomotivy a využít jich pro zkvalitnění daleko většího počtu dálkových spojů, což by přineslo efekt i pro periodickou dopravu. Ale to už je jiná oblast. Ve vztahu k taktovému jízdnímu řádu je třeba ještě zmínit výši jízdného, resp. příplatky na vlaky vyšší kvality. V rámci Evropy panuje v této otázce různý přístup. U DB se příplatky vybírají, ve Švýcarsku a Nizozemsku všeobecně ne. Obecně řečeno, příplatek na vlak vyšší kvality je vždy překážkou pro významnou skupinu cestujících. Pokud chceme mít systém veřejné dopravy atraktivní pro širokou veřejnost, tzn. dostupný, rychlý, komfortní, snadno zapamatovatelný nejen z hlediska příjezdů a odjezdů, ale i tarifních podmínek, jsou příplatky na vlaky vyšší kvality, které tvoří mnohdy páteřní systém dálkové dopravy, přežitkem. O to víc je tento argument silnější, uvážíme-li přítomnost konkurence ze strany dálkové autobusové dopravy. Diferenciace podle jednotlivých kategorií by měla probíhat spíše v oblasti jejich cestovní rychlosti a době přepravy. První forma periodického jízdního řádu na železnici byla u nás aplikována již v roce 1983 na rameni Praha - Kolín. K rozšíření na další regionální a příměstské relace nejen v okolí Prahy dochází od 90. let minulého století. Jednalo se například o tratě zapojené v integrovaném systému ODIS v Ostravsko – Karvinské aglomeraci, dále pak trať 183 Plzeň Klatovy v rámci Integrované dopravy Plzeňska (IDP), tratě v okolí Brna začleněné do Integrovaného dopravního systému Jihomoravského kraje (IDS JMK) apod. Obecně se nedá říci, že každý integrovaný systém má nutně svoji dopravu v periodické formě, nicméně vznik a rozvoj integrovaných dopravních systémů (IDS) má svou nezanedbatelnou roli v rozšiřování periodické dopravy jako takové. Dálková doprava v taktové formě se začíná objevovat na 1. koridoru postupně od roku 1993 především na relaci vlaků Eurocity (EC) Německo – Praha – Brno – Břeclav – Rakousko/Slovensko/Maďarsko (ÖBB/ŽSR/MÁV) a pak na relaci vlaků kategorie IC/Ex Praha – Ostrava – Slovensko/Polsko. Postupně byly do periodického provozu zapojeny i další relace spojující Prahu s ostatními velkými centry (např. Plzeň, Hradec Králové, České Budějovice), a to především na dvojkolejných tratích. Systematičnost z pohledu periodického jízdního řádu byla však různorodá (např. trať 170 v úseku Praha – Plzeň, rychlíky Praha – Plzeň – Domažlice – Německo v GVD 2001/02, kde R 266 projíždí úsek Praha Smíchov – Plzeň bez zastavení, naopak tentýž vlak v GVD 2003/04 obsluhuje stejné stanice jako ostatní rychlíkové spoje apod.). GVD 2004/05 je v duchu periodického JŘ do jisté míry rozporuplným počinem. Na jednu stranu se podařilo zrealizovat nová spojení v pravidelném taktu (většinou 2 hodiny), resp. zahustit stávající takt v mnohých relacích na hodinový časový sled. Na druhou stranu však bylo negativně ovlivněno spojení na prvním koridoru. Systematický jízdní řád minulého GVD byl „rozmělněn“ již zmiňovaným plánovaným (a nakonec nerealizovaným) nasazením ř. 680 a z toho vyplývajícím ne zcela ideálním (především z hlediska jízdní doby) vedením dvou párů EC vlaků přes Vysočinu. Tato skutečnost rozhodila poměrně pravidelný 2-hodinový sled rychlíků přes Havlíčkův Brod. V dopoledních hodinách je ve směru z Prahy sice zachován 2-hodinový takt, to vše na úkor rozvázání přípojné vazby ve směru z Německa od Drážďan. Odpoledne jsou vedeny přímé EC vlaky skrze Prahu, nicméně v posunutém taktu oproti dopoledním hodinám. Poslední spoj do Bratislavy v 18 hodin opět ujíždí vlaku EC z Německa. V opačném směru se situace víceméně opakuje, jen s tím rozdílem, že určité pravidelnosti dosahují spoje EC vlaků v odpoledních hodinách, nicméně opět bez přestupní vazby ve směru do Německa. Z celkového pohledu však úsek Praha - Brno - Břeclav nároky na taktovou dopravu během celého dne nesplňuje. Pravidelnost 2-hodinového taktu v celé trase Praha – Brno po prvním koridoru a návaznost na směr Děčín a Německo jsou jistě vhodným námětem na zpracování v příštím GVD. Využití jistě už všech 7 spolehlivě funkčních jednotek ř. 680 by bylo z hlediska

8


ucelenějšího konceptu taktové dopravy zajímavější spíše na posilových špičkových přímých rychlých vlacích v relaci Praha – Brno (-Bratislava), Praha – Ostrava (-Žilina) popř. jiných, pokud by byly dodrženy oběhy souprav, než na pravidelných taktových EC vlacích. Pokud by měla být totiž provozována na rameni Německo - Praha - Brno - Břeclav periodická doprava v pravidelném 2-hodinovém celodenním taktu a zároveň by byly plně využity jízdní vlastnosti nové jednotky řady 680, existuje několik variant jejich nasazení: úplné pokrytí ramene Praha - Dresden (4 jednotky, 7 párů vlaků), úplné pokrytí ramene Praha - Wien (6 jednotek, 7 párů vlaků) resp. ramene Praha - Bratislava (6 jednotek, 7 párů vlaků). To by ovšem znamenalo "roztržení" EC ramene DB - Praha - Brno - ÖBB/ŽSR/MÁV, v Drážďanech resp. v Praze. Navíc ne všechny vlaky EC jezdí během dne pouze v přímé relaci Praha - Wien, resp. Praha - Bratislava. Roztržení ramene vyžaduje navíc nutný přestup cestujících. Dále není předpokládáno, že by sousední železniční správy přistoupily na přerušení přímých spojení např. Berlín - Budapešť resp. Wien apod. Druhou možností by byl smíšený provoz klasických souprav a jednotek řady 680. Pokud však by byly využity přednosti naklápěcí techniky, nebyl by zachován pravidelný takt. Pro pravidelný taktový provoz v jízdních dobách klasických souprav zase není třeba vozidel s naklápěcí technikou. Dostáváme se tak opět k tomu, že na pokrytí EC ramene na 1. koridoru za předpokladu pravidelného celodenního taktu 2 hodiny je počet disponibilních jednotek nedostatečný. Možným řešením pro využití těchto jednotek by bylo např. výše naznačené pokrytí ranní a odpolední špičky v dálkové dopravě pro spojení mezi velkými centry (Ostrava, Plzeň, Brno, Hradec Králové...) a Prahou, což by se za předpokladu kratších jízdních dob, vyššího komfortu cestování a srovnatelné ceny s běžným vlakem EC jistě setkalo s příznivým ohlasem u cestující veřejnosti. Jinou možností by bylo nasazení "Pendolin" na rameno Praha - Brno v prokladu s vlaky EC. Tím by se "zahustil" takt mezi Prahou a Brnem na 1 hodinu a v případě srovnatelné ceny s autobusovou dopravou by se jí vytvořila konkurenceschopná alternativa. Na ostatních páteřních liniích (Praha – Děčín, Praha – Olomouc – Ostrava/Vsetín/Břeclav) je podoba taktové dopravy poměrně ustálená. K určitým časovým posunům od pravidelného střídání vlaků IC a R po 1 hodině dochází v odpoledních hodinách u vlaků jedoucích z Prahy na Moravu. Dále pak v opačném směru z Přerova zhruba po celý den. Tyto odchylky jsou však vzhledem k předpokládaným pokračujícím stavebním pracím v rámci výstavby koridoru vcelku pochopitelné. Na trati Praha – Plzeň byl zcela doplněn takt na 1 hodinu, s tím, že každý druhý spoj pokračuje v 2-hodinovém taktu dále do Chebu. V Plzni navíc vznikl zajímavý uzel v dálkové dopravě, kdy se zde v každou sudou hodinu sjíždějí nejen vlaky od Prahy a Chebu, ale též rychlíky do Českých Budějovic. I zde by se uplatnil ve špičkových denních dobách přímý v nácestných stanicích nezastavující spoj Praha – Plzeň, na kterém by též mohlo být nasazeno nové Pendolino. Trať Praha – České Budějovice není většími změnami příliš dotčena, došlo však ke zpravidelnění časových poloh jednotlivých rychlíků tak, že se blíží více pravidelnému taktu v celé trase. Přizpůsobením spěšných vlaků na „dvořišťské“ trati způsobilo rozvázání přípojné vazby do Prahy v řádu několika minut. I na této trati by stálo za úvahu zavedení dalšího rychlého spojení typu expresu Budvar se zastávkami v Táboře a Veselí nad Lužnicí jakožto přestupním uzlu ve směru Jindřichův Hradec a Třeboň. Na rameni Praha – Hradec Králové přinesl nový jízdní řád zavedení dálkových vlaků v hodinovém taktu, jen v sedlech jsou některé vlakové spoje vynechány. V ranní špičce ve směru do Prahy a odpoledne opačným směrem jsou trasovány navíc v prokladu mezi taktovými rychlíky ještě dva vlaky Ex. Velmi zajímavým počinem je zavedení taktové dopravy na „Jižním tahu“ Plzeň – České Budějovice – Jihlava – Brno, s návaznostmi na dálkovou dopravu v obou koncových

9


stanicích. Tato relace s 2-hodinovým taktem (s výjimkou úseku České Budějovice – Jihlava, kde některé spoje chybí) je v převážné většině vedena po jednokolejných, částečně i nelektrifikovaných tratích. Tímto je zavedení taktu pozoruhodné, vzhledem k nutnosti křižování. Velikost taktu 2 hodiny v obou úsecích Plzeň – České Budějovice a Brno – Jihlava vypadá zatím s ohledem na přepravní proudy jako dostatečná. Elektrifikace a zkrácení jízdních dob a tím zvýšení konkurenceschopnosti vůči dálnici D1 v úseku Brno – Jihlava by jistě přispělo k větší atraktivitě osobní železniční dopravy. Na mnoha tratích se jízdní řád zcela nebo velmi přiblížil 2-hodinovému taktu: Rychlíkové spojení na 2. koridoru mezi Přerovem a Břeclaví, podkrušnohorská magistrála Cheb – Karlovy Vary – Most – Ústí nad Labem, spojení Pardubice – Stará Paka – Liberec s návazností na vlaky EC v Pardubicích, s určitými omezeními jízdy jednotlivých spojů na trati Praha – Turnov – Tanvald, kde navíc díky vazbě na „rychlíkové rameno“ Nymburk – Česká Lípa došlo k prodloužení jízdních dob, nový způsob organizace dopravy v 2-hodinovém taktu na trati Protivín - Zdice. Rameno Ústí n.L. západ – Litoměřice – Všetaty – Nymburk – Kolín tvoří pro cestující jedoucí z Podkrušnohoří do východní části republiky výhodnou kratší vazbu – spojení Ústí n.L a Kolína rychlíkem přes Litoměřice je časově plně srovnatelné s vlakem EC přes Prahu. I zde se využívá během dne až na několik výjimek 2-hodinový takt. Toto spojení je však ve směru západ – východ po většinu dne z důvodů výlukových prací mezi K.Vary a Kadaní a s tím souvisejícími očekávanými zpožděními „změkčeno“ půlhodinovou „přestupní“ dobou v Ústí n.L. západ (čímž došlo také k nárůstu přestupní doby v Nymburce od R z Č.Lípy a ke ztrátě přípoje R do Hradce Králové). V opačném směru je dopoledne spojení ideální, odpoledne však rychlíky z tratě Kolín - Lysá nad Labem - Ústí nad Labem Střekov posunutím „o hodinu dopředu“ proti dopoledním spojům přijíždějí do Ústí n.L. západ přesně do poloviny intervalu mezi rychlíky Ústí nad Labem – Chomutov. Postupné rozšiřování dálkové dopravy v taktu a snaha o její vazbu ve vybraných uzlech na ostatní dálkové spoje doprovází problém její vzájemné návaznosti na regionální dopravu v přípojných stanicích. Princip, který až doposud více či méně úspěšně fungoval, dostává systematizací na hlavních tratí vážné trhliny. Jednak se zde odráží dvojí zájem s různými požadavky na dálkovou a regionální dopravu, dále pak omezení ze strany infrastruktury regionálních tratí způsobené traťovými rychlostmi, nutností křižování apod. Otázkou samozřejmě zůstává, jakým směrem se bude tento trend dále ubírat. Možností řešení je několik, avšak bez dostatečných investic do dopravní infrastruktury popř. dostatečného objemu finančních prostředků na zajištění vyššího počtu spojů za účelem zachování přípojných vazeb, můžou nakonec regionální tratě plnit pouze izolovanou funkci dopravní obslužnosti v daném regionu, či zcela zaniknou. Dalším jevem, který přináší periodický jízdní řád, je stanovení konečného počtu obsloužených stanic v dálkové dopravě na jednotlivých vlakových ramenech. Některé vlaky dálkové dopravy až doposud sloužily též jako významné regionální spoje díky své vhodné časové poloze, či návaznostem v přípojných stanicích (viz např. problém nezastavování rychlíků ve stanici Studenec apod.). Některé tyto vazby jsou postupně systematizací přerušeny, neboť buď odpadla nutnost zastavování v těchto stanicích z dopravních důvodů, nebo bylo kvůli dodržení potřebných jízdních dob z důvodů křižování na jednokolejných tratích zrušení této obsluhy nadřazeno byť i významnému přepravnímu proudu v určitém období dne. Toto je jeden z problémů periodické dopravy jako takové, kdy systematičnost jízdního řádu mnohdy neumožňuje vyplnit přání na přepravu jednotlivých skupin cestujících. Jedním z řešení by mohlo být např. přizpůsobení pracovních dob a počátků školních vyučování v některých obcích jízdnímu řádu, tak jak tomu bývá ve Švýcarsku.

10


Závěr Zavedení celosíťového taktového jízdního řádu není jednoduchým problémem. Vyžaduje dokonalé plánování a rozvrhnutí jednotlivých etap jeho výstavby. Při absenci jednotné státní dopravní politiky však tato otázka nepatří mezi hlavní priority. I díky tomu působí rozšiřování periodické dopravy v dálkové a regionální osobní dopravě spíše živelně a neorganizovaně.

Literatura: HAUDENSCHILD, Roland: Taktfahrpläne, Im In- und Ausland, das Projekt der SBB und seine Wirtschaflichtkeit, Verlag Paul Haupt Bern und Stuttgart, 1981 HRABÁČEK, Jan: „Periodická doprava na dopravních sítích a její optimalizace“, Písemná zpráva ke státní doktorské zkoušce, Pardubice 2004 JERRA, Wolfram – WILDENER, Werner: „Das Konzept Bahn 2000 der SBB – Ein Weg zur Integralen Transportkette des öffentlichen Verkehrs in der Schweiz“, In: ETR 39 (1990), H 7/8, str. 423 – 430 KRÄUCHLI, Christian – STÖCKLI, Ueli: Mehr Zug für die Schweiz – Die Bahn-2000Story, AS Verlag&Buchkonzept AG, 2004 Mehr Zug für die Schweiz, [online], URL: MOSER, Paul: „Lange Geschichte mit Happy End“, In: Schweizer Eisenbahn-Revue 12/2004 str. 577-582 Tento článek vznikl za podpory Institucionálního výzkumu Teorie dopravních systémů č. MSM 0021627505

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Pavel Krýže Odbor řízení provozu a organizování drážní dopravy GŘ ČD

11


Petr Kolář

Zabezpečovací systém LOCOPROL

Klíčová slova: zabezpečovací zařízení, LOCOPROL, satelitní navigace, mobilní síť GSM.

1.

Úvod

Současný světový trend je takový, že nově vyvíjená a zaváděná zabezpečovací zařízení do provozu jsou převážně zaměřena pro vysokorychlostní a konvenční železniční tratě. Tato zařízení jsou pro železniční tratě s nízkou hustotou provozu příliš drahá a ekonomicky nerentabilní. Důsledkem je, že na těchto tratích jsou stále používána zastaralá zabezpečovací zařízení, kde je bezpečnost železničního provozu často založena na lidském činiteli. Údržba zastaralých zařízení je pro udržující pracovníky časově náročná a ekonomicky neefektivní. Z tohoto stavu vyplývá potřeba inovace zabezpečovacích zařízení na tratích s nízkou hustotou provozu. Technický pokrok v oblasti telekomunikací a satelitní navigace s využitím nových technologií nabízí nová řešení pro vývoj cenově efektivního systému pro zabezpečení a řízení provozu na železničních tratích. Jedním z nadnárodních projektů, který se problémem tratí s nízkou hustotou provozu zabývá, je LOCOPROL (Low cost satellite based train location for low density railway lines). V lednu letošního roku uspořádali zástupci konsorcia LOCOPROL, místní správy města Nice a Evropské komise (DG INFSO a DG TREN) konferenci, seznamující odbornou veřejnost se stavem řešení a dosaženými výsledky včetně předvedení vyvinutého zařízení na zkušební trati. Následující stať je reakcí na tuto konferenci.

2.

Projekt LOCOPROL

Záměrem projektu LOCOPROL je vyvinout flexibilní a cenově výhodný bezpečný systém pro řízení železniční dopravy na tratích s nízkou hustotou provozu. Projekt se zaměřuje na využití satelitní navigace, stávajícího zabezpečovacího zařízení na trati a palubního zařízení na hnacím vozidle jako subsystému ERTMS/ETCS. Projekt byl zahájen v srpnu roku 2001 s plánovaným ukončením v letošním roce. Výsledky projektu byly prezentovány před odbornou veřejností ve Francii na regionální trati Chemins de Fer de Provence z Nice do Plan du Var, kde je vyvinuté zařízení testováno. Praktické ukázky činnosti řídícího pracoviště i činnost zařízení na hnacím vozidle byly prezentovány při konkrétních jízdách. Petr Kolář, Ing., rok narození 1960 Vysoká škola dopravy a spojů v Žilině, obor sdělovací a zabezpečovací technika v dopravě Odbor strategie a informatiky GŘ ČD, a. s., Nábřeží L. Svobody 1222, 110 15 Praha 1 1


Projekt integruje čtyři hlavní cíle vývojových prací: • definici nového multitechnologického systému lokalizace • studii využitelnosti systému na tratích s nízkou hustotou provozu • zachování efektivní míry kompatibility k ERTMS/ETCS • ochranu pracovníků v železničním provozu Základními požadavky pro zabezpečení tratí s nízkou hustotou provozu, které byly v projektu definovány, jsou: • redukce infrastruktury podél trati jako hlavní trend (uplatňovaný i na hlavních tratích) • snižování nákladů na komunikaci, jak nejvíc je to možné, na základě použití existujících veřejných sítí a nevyžadováním úplného (souvislého) pokrytí tratí signálem rádiových sítí • zpětná kompatibilita s ERTMS, vlaky vybavené ETCS musí být možné provozovat na tratích vybavených systémem LOCOPROL • systém zabezpečení tratí s nízkou hustotou provozu musí být přizpůsobitelný každému specifickému případu Kompatibilita k ERTMS/ETCS se zajišťuje především funkcemi: 1. detekce a určení polohy vlaku 2. určení volnosti traťových úseků 3. řízení výhybek a návěstidel ve stanicích 4. ATP – systémem zabezpečení jízdy vlaku 5. ATC – systémem řízení jízdy vlaku, včetně návěštění do kabiny strojvedoucího Funkce 1, 2 a 3 jsou v projektu řešeny pro specifické podmínky tratí s nízkou hustotou provozu. Vyvinutý systém LOCOPROL je doplňkovým řešením pro ERTMS/ETCS.

3.

Vybavení hnacího vozidla

Ve snaze co nejvíce omezit rozsah zařízení instalovaných na trati se pozornost soustředila na vyhodnocení polohy vlaku přímo na hnacím vozidle. K určení polohy se využívá virtuální odometr - kombinace satelitní navigace s klasickým odometrem. Pro upřesnění údaje odometru v kritických místech, zpravidla na zhlaví ve stanicích, jsou v kolejišti namontovány eurobalízy, ze kterých při průjezdu hnacího vozidla dochází k přenosu informace o přesné poloze. Z tohoto kombinovaného zdroje jsou získávány vstupní hodnoty, z nichž palubní počítač vyhodnocuje optimální parametry určující polohu vlaku včetně vymezení maximálního rozmezí odchylky od skutečné polohy na trati. Na obr. 1 je princip kalibrace a fuse údaje polohového lokátoru GPS a odometru. Získané údaje jsou předávány mobilní sítí GSM do radioblokové centrály, kde jsou vyhodnoceny a zapracovány do logiky řídícího stavědla. Společně s informacemi z řídícího stavědla slouží tyto údaje pro řízení jízdy vlaku. Na obr. 2 je blokově znázorněna architektura palubního zařízení systému LOCOPROL. Projekt LOCOPROL využívá globální satelitní navigační systém (GNSS) a ke své správné činnosti potřebuje, aby přijímač GPS na hnacím vozidle byl v dosahu minimálně 4 satelitů a tak mohlo být vytvořeno 6 závislých párů informačního zdroje pro vyhodnocení polohy. K vyhodnocení je použit 1D–algoritmus a na základě provedených testů je předpoklad, že intenzita rizika dosáhne hodnoty až 10-11/h. Satelitní navigační systém v kombinaci s odometrem vytváří vlakový polohový lokátor, který již byl úspěšně testován v Belgii na trati Jemeppe – Gembloux (SNCB TT). 2


odometr

odometr

Obr. 1 Princip kalibrace a fuse údaje polohového lokátoru GPS a odometru.

Obr. 2 Architektura palubního zařízení systému LOCOPROL. 3

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 V druhé fázi projektu je polohový lokátor integrován do palubního zařízení ERTMS/ETCS, které slouží k řízení a zabezpečení jízdy vlaku. Zobrazování a ovládání funkcí zařízení zprostředkuje strojvedoucímu ovládací pracoviště DMI, shodné s palubním pracovištěm ETCS. Prototyp zařízení byl instalován a testován v reálném železničním prostředí ve Francii. Na obr. 3 je ukázka funkce vyvinutého zařízení.

Obr. 3 Demonstrace funkce palubního systému v reálné aplikaci.

4.

Komunikace GSM/GPRS

Pro přenos informací mezi hnacím vozidlem a dispečerskou řídící ústřednou se využívá sítě veřejného operátora s využitím služby přenosu GPRS. Vyvinuté cenově efektivní zařízení odvozené z ERTMS architektury využívá veřejnou síť GSM a poskytuje rychlé a spolehlivé řešení. Na konkrétní trati z Nice do Digne, kde je zařízení testováno, se komunikace uskutečňuje v síti Orange. Pro úspěšnou činnost celého vyvinutého zařízení a nasazení na konkrétní úsek trati byly prověřeny parametry sítě GSM. Jedná se především o pokrytí signálem GSM, které v závislosti na dopravních podmínkách na konkrétní trati nemusí dosahovat 100 %, a o dosažení minimálního časového zpoždění při přenosu informací. Zvláště se sleduje čas sestavení spojení a zpoždění informace při průchodů sítí (GSM: 3040s, GPRS: 10-15s). Dosavadní výsledky testování přenosu GPRS jsou na zkušební trati úspěšné. Konkrétní architektura komunikace LOCOPROL v síti veřejného operátora GSM je znázorněna na obr. 4.

4


Obr. 4 Architektura komunikace v síti veřejného operátora GSM.

5.

Princip zabezpečovacího zařízení

V návrhu řešení projektu LOCOPROL se vycházelo v principu z Evropského železničního řídícího systému ERTMS/ETCS úrovně 2. S cílem minimalizovat finanční požadavky na vybavení infrastruktury je využíván princip pozitivní detekce vlaku, který je znázorněn na obr. 5. Virtuální prostorové oddíly jsou obsazovány a uvolňovány na základě informací z hnacího vozidla o aktuální poloze vlaku. Celková struktura navrhovaného řešení projektu je uvedena na obr. 6. Systém LOCOPROL rozšiřuje funkcionality a přináší další výhody oproti stávajícímu zabezpečovacímu zařízení na vedlejších tratích: • přenos signalizace na hnací vozidla • přenos varovných hlášení na hnací vozidla týkající se aktuální situace na trati • možnost měnit dočasné omezení rychlosti na trati • souvislá kontrola rychlosti s vymezením povoleného rychlostního profilu • zvýšení bezpečnosti železničního provozu • zvýšení propustnosti trati bez dodatečného vybavení infrastruktury (doplnění infrastruktury se omezuje pouze na doplnění o eurobalizy) • zlepšení operativního řízení a možnost vyhodnocení dopravních procesů • minimalizace udržovacích prací na trati. V budoucnu lze k již vybudované řídící radioblokové ústředně snadno doplňovat i další regionální traťové úseky. 5


Obr. 5 Princip pozitivní detekce vlaku.

Obr. 6 Referenční architektura projektu LOCOPROL. 6


Rozhodující investiční náklady se skládají z prvotních nákladů na radioblokovou ústřednu a z nákladů potřebných na vybavení hnacích vozidel. Z toho vyplývá, že systém je nezávislý od rozšiřování na další tratě s nízkou hustotou provozu, ale je maximálně závislý na počtu vybavených hnacích vozidel.

6.

Závěr

Záměrem projektu LOCOPROL je vyvinout flexibilní a cenově výhodný bezpečný systém pro řízení železniční dopravy na tratích s nízkou hustotou provozu. Řešení je založeno na kombinaci využití satelitního navigačního systému, minimalizované infrastruktuře (balízy, stavědla) a komunikačním prostředí sítě veřejného operátora GSM. Navrhovaný systém má umožnit výraznou redukci nákladů, zvýšení propustnosti a získání operativního přehledu o provozu na tratích. Vzhledem k tomu, že systém minimalizuje nároky na vybavení infrastruktury, jsou investiční náklady převážně závislé na počtu vybavených hnacích vozidel a následně v běžném provozu minimalizují požadavky na údržbu zařízení. V současné době se připravuje realizace projektu Galileo, který je řízen Evropskou komisí. Jeho cílem je vytvoření civilního evropského globálního navigačního družicového systému s vysokou přesností (rozmístění 30 družic na třech kruhových oběžných drahách, realizace 2006 - 2008), s cíleným zaměřením do navigačních a řídících systémů pozemní dopravy. To do budoucna dává, za podmínky nalezení úspěšného obecného řešení vyhovujícího zabezpečovací technice, předpoklad pro využití obdobných systémů jako LOCOPROL v široké železniční síti regionálních tratí v celé Evropě a tedy i v naší republice.

Literatura 1. Konference „Locoprol“, Nice, Francie, 2005 2. http://www.locoprol.org

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Václav Chudáček, Výzkumný ústav železniční

7

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Václav Chudáček1

Problémy kompatibility kolejových obvodů u ČD Klíčová slova: zabezpečovací zařízení, kolejový obvod, rušení, kompatibilita, počítač náprav

1. Úvod V následujícím textu jsou shrnuty informace, které umožňují učinit si vlastní názor na potřebu prostředků pro detekci kolejových vozidel v nových zabezpečovacích systémech (přesněji systémech pro řízení a zabezpečení kolejové dopravy), vlastnosti stávajících kolejových obvodů a možnosti jejich úprav ve vztahu k problémům s kompatibilitou těchto zařízení a nových hnacích vozidel.

2. Potřeba prostředků pro zjišťování volnosti v systémech řízení a zabezpečení kolejové dopravy Prostředky pro detekci kolejových vozidel souvisí úzce s použitými technologickými celky pro zabezpečení a řízení dopravy. Z tohoto hlediska lze u nynějších a budoucích zařízení u ČD rozlišit následující případy hlavního toku dat a zdrojů informací: •

místní řízení (dnešní stav) : návěstidlo výpravčí

stavědlo

vlak LS

K.o. a další prvky zab. zař. Informace pro vozidla zpracovává stavědlo na základě pokynu výpravčího a informací od vnějších prvků zabezpečovacího zařízení, tedy i od klasických prvků pro detekci vozidel (obecně kolejové obvody nebo počítače náprav). Informace na vozidlo se předává pomocí návěstidel a paralelně prostřednictvím vlakového zabezpečovače LS (tedy kolejovými obvody), který hlídá bdělost strojvedoucího.

Ing. Václav Chudáček, CSc., nar. 1943, absolvent VŠD 1965, obor bloky a spoje, pracovník oblasti sdělovací a zabezpečovací techniky VÚŽ. 1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 •

dálkové (úsekové) ovládání (dnešní stav) :

dispečer

jednotlivá stavědla disp. obvodu

návěstidlo vlak LS

K.o. a další prvky zab. zař. Proti předchozímu případu se pouze zvětšuje oblast, kterou dopravní zaměstnanec ovládá, přičemž se zvětšuje i rozsah jeho informací o dopravní situaci.

•

dálkové ovládání se systémem ETCS 2 (připravovaný stav): návěstidlo jednotlivá stavědla disp. obvodu

dispečer

RBC

vlak

LS K.o. a další prvky zab. zař. Základní informace pro vlak je stejně jako v předchozích případech vytvořena ve stavědle a je postoupena do radioblokové ústředny RBC. V RBC je tato informace doplněna všemi dalšími náležitostmi ETCS a odtud, prostřednictvím Eurorádia (GSM-R), je dopravena na vozidlo. Výsledkem je pak u vozidel vybavených mobilní částí ETCS úplný dohled nad skutečnou rychlostí vlaku, včetně stavebních omezení atd. Základní informací o poloze vlaku (i jednotlivých vozidel) pro systém zůstávají informace získané stavědlem z klasických prvků detekce vozidel. Informace o poloze vlaku získané na základě vozidlové odometrie a systému balíz jsou přídavné informace pro RBC a vozidlo, kde jsou využity jen pro dílčí funkce (související zejména s formováním a odesíláním zpráv na vozidlo a kontrolou vozidla). Zachování návěstidel a systému LS je důležité pro přechodovou fázi, kdy se na trati budou pohybovat i vozidla nevybavená ETCS. Při uvážení reálné délky přechodové fáze je z hlediska bezpečnosti potřeba zachování LS neoddiskutovatelná (jinak by došlo ke snížení stávající úrovně bezpečnosti) a z ní pak vyplývá další jednoznačná orientace na kolejové obvody na koridorech. Po dovybavení všech vozidel pohybujících se v daném úseku tratě mobilní částí systému ETCS, může být systém LS a část návěstidel (zejména oddílová) odstraněn. Hlavní návěstidla (zejména vjezdová) je účelné zachovat i nadále, protože tvoří vhodný záložní systém pro řízení dopravy i v případě úplného výpadku systému ETCS. Kolejové obvody budou dále sloužit jako nezbytný prostředek základní detekce vozidel pro vlastní funkci stavědel. Jejich náhrada jiným druhem detekčního prostředku (např. počítačem náprav + přídavnými opatřeními pro detekci lomu koleje) by sice byla v této fázi již možná, ale o smyslu a účelnosti takové náhrady lze s úspěchem pochybovat.

•

dálkové ovládání se systémem ETCS 2+ (3) (předpokládaný další vývoj systému): dispečer

RBC

vnější prvky zab. zař.

vlak


Podstatná část dnešní logiky stavědel bude přesunuta do RBC (který tak ztratí dnešní charakter pouhého tlumočníka informací pro vozidlo), kde bude možné šířeji využít informace o poloze vlaku získané na základě vozidlové odometrie a systému balíz. Předpokladem pro jejich plné využití je existence prakticky použitelného zařízení kontroly integrity vlaku a 100% vybavenost všech hnacích vozidel, pravidelně se pohybujících po dané trati. Přesto i v takovém případě bude užitečný klasický prostředek zjišťování volnosti - ve stanici např. pro přesnější řešení problému posunu a odstavených souprav, na trati (alespoň s přesností na jeden mezistaniční úsek) i ve stanicích jako záložní systém, nouzový systém pro bezpečné ukončení mimořádné jízdy nevybaveného vozidla, systém pro zajištění kontroly lomu koleje a systém, který umožní bezpečný restart ETCS po jeho případném kolapsu.

Shrneme-li předchozí úvahy, potřeba klasických prostředků pro detekci vozidel by se mohla v budoucnu snížit, ale z hlavních tratí ani výhledově zcela nezmizí, přičemž výhody kolejového obvodu na hlavních tratích stále nad ostatními prostředky převažují (viz dále). Pro stávající etapu budování systému ETCS u ČD by opuštění kolejových obvodů a LS znamenalo podstatné snížení poskytované bezpečnosti.

3. Vlastnosti prostředků pro zjišťování volnosti Sériový kolejový obvod nebo detektor kola může být sám o sobě prostředkem pro zjištění, že vlak dorazil do určeného bodu, paralelní kolejový obvod nebo počítač náprav může být prostředkem pro zjištění, že určitý úsek tratě je volný. Pro dokonalejší systémy řízení a zabezpečení jízdy vlaku (např. ETCS) je však problém detekce vlaku širší. Obecně jde o informaci, která popisuje místo a pohyb vlaku; je zde třeba znát přesnou polohu, ale také směr pohybu, rychlost pohybu a pokud možno i zrychlení nebo zpomalení a to u všech vlaků ve sledované oblasti. Kolejové obvody nebo bodové prostředky (typu detektor kola, počítač náprav, vozidlová smyčka) jako detekční prostředky postačují pouze u nejjednodušších systémů řízení. U složitějších systémů lze některé doplňkové informace odvodit od posloupnosti činnosti více kolejových obvodů nebo několika bodových prostředků. Nejsložitější systémy nevystačí ale ani s tím a je třeba dalších přídavných zařízení jak na trati, tak i na vozidle. Nabízí se tedy otázka, zda by tyto klasické detekční prostředky nebylo možné vůbec nahradit jinými zařízeními. Přitom se zdůrazňují zejména nevýhody kolejových obvodů : • problémy s elektrickou kompatibilitou plynoucí ze současného vedení trakčního proudu kolejnicemi, ukolejňování, elektrických interferencí atd., • závislost na dobrém elektrickém kontaktu kolo-kolejnice, • malá přesnost v detekci polohy, • vysoké investiční i provozní náklady, a nevýhody počítačů náprav : • • • •

problémy s nastavením a životností kolových snímačů, problémy s aktivací systému po poruše, problémy kompatibility s novými druhy brzd, vysoké investiční i provozní náklady.

Jako alternativa se uvádí systémy právě zaváděné v souvislosti s moderními vlakovými zabezpečovači: traťové majáky + odometrie na vozidle, radiobloky, kabelové smyčky, popř. radionavigační systémy. Problém ale zatím spočívá v tom, že systémy, které

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 více méně úspěšně řeší nové požadavky, nezvládají základní problém detekce, totiž získání bezpečné informace o volnosti traťového úseku pokud připustíme možnost rozdělení vlaku (roztržení, ale i posun), či poruchy zařízení na vlaku. K získání informace o celistvosti vlaku je třeba přídavných zařízení na vlaku, která doposud stále jsou jen ve stadiu výzkumu. Pokud pak bude otázka volnosti úseku v systému zodpovídána pouze na základě znalostí, kde vlaky skutečně jsou a kterým směrem a jak rychle se pohybují, pak nemůže být dostatečně zodpovězena v okamžiku, kdy nebude známa poloha jednoho jediného vlaku. Taková situace je pro železnici těžko provozně přijatelná. Kromě toho je tu základní problém : aktivace systému po výpadku. Zatímním výsledkem je, že (s výjimkou mimořádně jednoduchých provozních poměrů) se i nejnověji budované tratě v Evropě vybavují klasickými detekčními systémy a nové požadavky se plní přídavnými zařízeními. I když lze předpokládat, že existující problémy u nových systémů se během času podaří zvládnout či alespoň omezit, bude pro železniční provoz na hlavních tratích s vysokou pravděpodobností nadále třeba klasické prostředky využívat minimálně jako záložní systém pro udržení provozu v případě poruch na hlavním řídícím systému. Je tedy nezbytné se těmto prvkům i nadále věnovat. Starý spor mezi kolejovými obvody a počítači náprav je téměř zapomenut, protože se z hlediska nových požadavků příliš neliší. Je však třeba si uvědomovat, že paralelní kolejový obvod jako jediný z detekčních prostředků : • nemá problémy při aktivaci systému (po poruše, výpadku napájení atd.) a je okamžitě bez dalšího schopen správné a bezpečné činnosti, • je schopen kontrolovat elektrickou vodivost a tím tedy alespoň částečně mechanickou celistvost kolejnic, • přitom je schopen tvořit liniový přenosový kanál pro předávání informací mezi tratí a vozidlem (přes problémy s kapacitou přenosu pro složité systémy řízení), a že počítač náprav : • nejvýhodněji překlene mnohakilometrový úsek, • problém s jeho bezpečnou aktivací po výpadku je přijatelnější na málo zatížených tratích.

4. Problémy elektrické kompatibility kolejových obvodů Kolejnice železničního svršku jsou sdíleny řadou elektrických systémů - trakčním napájecím systémem, systémy elektrického vytápění osobních vozů vlakových souprav, systémy centrálního napájení vozů elektrickou energií, systémy kolejových obvodů atd. Jejich vzájemné ovlivňování plyne především z galvanického propojení zmíněných systémů. Nesouměřitelnost přenášených výkonů znevýhodňuje kolejové obvody. Obecně lze podle důsledku dělit vlivy na nebezpečné (při nichž vznikají napětí a proudy nebezpečné pro údržbu, popř. připojená zařízení), rušivé (jejichž účinkem vznikají napětí a proudy, které zhoršují jakost přenášených signálů) a ohrožující (které svými druhotnými účinky mohou způsobit stav ohrožení osob a zařízení). V případě kolejových obvodů jsou nejzávažnější ohrožující vlivy, které se, na rozdíl od vlivů rušivých, nemusí projevit znemožněním funkce navazujících systémů (určitou funkci – např. přenos signálu - naopak mohou podporovat) ale přitom znemožní bezpečné vyhodnocení šuntovaného stavu. Tyto vlivy jsou v provozu těžko identifikovatelné a proto je nutné jim předcházet. S kolejnicemi, jako se zpětným vodičem trakčního systému, se z důvodu ochrany před nebezpečným dotykovým napětím nebo pro omezení negativních vlivů bludných proudů,

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 spojují (tzv. ukolejňují) další zařízení či konstrukce. Veškerá tato připojení mohou být zdrojem dalších cizích elektrických galvanických vlivů. Pokud však tato připojení mají nízký odpor k zemi, mohou na kolejový obvod působit i pasivně - změnou impedančních poměrů v kolejovém obvodu či v celém systému kolejových obvodů. Právě tyto faktory ale rozhodujícím způsobem určují míru, s níž se cizí elektrické vlivy mohou v kolejovém obvodu uplatnit. Opět obecně lze tedy rozlišovat mechanizmus vlivů aktivních a vlivů pasivních. Kromě toho všechna vedení kolejového obvodu (vlastní kolejové vedení, vedení k napájecímu a přijímacímu konci kolejového obvodu, případné vedení mezi zdrojem referenčního napětí a fázově citlivým přijímačem) jsou vystavena indukčním vlivům elektromagnetických polí. Zde stojí za pozornost zejména veškerá s tratí více či méně souběžná elektroenergetická vedení, ale také ostatní elektromagnetická pole vyskytující se v blízkosti kolejového obvodu nebo jeho částí (např. trakční spotřebiče zejména hnacích vozidel). Veškeré vlivy, charakteristiky rušivých zdrojů a hodnocení vlivů jsou podrobně diskutovány např. v [1].

5. Analýza limitů ovlivnění kolejových obvodů Limit 100 mA dovoleného ovlivnění kolejových obvodů cizími vlivy je u ČD používán dlouhodobě. Nejdříve se uplatnil při řešení problému vlivu stejnosměrné trakční soustavy na kolejové obvody 50 Hz (cca 60tá léta, v době, kdy většina zahraničních správ neměla ani tušení, že by nějaký limit měly mít). Později byl aplikován při tyristorové regulaci hnacích vozidel na střídavé trakci a při pulzní regulaci stejnosměrných trakčních pohonů (cca 70 a 80 léta), kdy byly pro ČD, spoluprací výrobců lokomotiv a zabezpečovacích odborníků, vybrány pouze určité typy regulace, zajišťující dodržení tohoto limitu. Opatření byla v těchto případech zaměřena na nepřipuštění těch typů regulace, které využívají jako pracovní frekvence (včetně harmonických složek) frekvence shodné se signálním kmitočtem kolejových obvodů (75 a 275 Hz). Obdobná situace se opakuje dnes při řešení asynchronních pohonů. Zde ale je fyzikálně obtížné omezit se pouze na úzké oblasti frekvenční regulace pohonu - jde o spojitou oblast cca 0 -200 Hz, včetně harmonických složek. Situace se dále komplikuje kaskádním řazením více měničů, kde vznikají různé intermodulace. Dosavadní zkušenosti z měření asynchronních pohonů (i větších výkonů než jsou doposud provozované u ČD) ve VÚŽ ukazují, že i zde existují řešení, která, sice s obtížemi, ale přece jen stávající limit ČD dokáží splnit. Při srovnání s limity, používanými u jiných železnic, je nutné konstatovat, že limit použitý u ČD patří k nejnižším. Důvodem je zejména okolnost, že u ČD jsou kolejové obvody využívány až na hranici jejich možností (svod kolejového lože, kontrola lomu koleje, dosažitelná technická délka), tedy priority při řešení kolejových obvodů byly nastaveny v souladu s minulými potřebami ČD poněkud jinak, než v ostatní Evropě. Nezanedbatelná není ani okolnost, že potřeba plného využití vlastností kolejových obvodů vedla u ČD k podrobným analýzám a tedy i schopnosti exaktněji definovat meze cizího vlivu, než jak činí např. EN 50 238 [3]. Je třeba konstatovat, že díky dosavadnímu striktnímu dodržování stanoveného limitu, se ČD vyhnulo provozním problémům v oblasti kompatibility zabezpečovacích systémů a hnacích vozidel, které od zavedení bezodporové regulace provázely jiné železniční správy.


5.1 Možnosti zvýšení limitu Jak bylo uvedeno v předchozím, výši limitu v klasických dvoupasových obvodech, téměř zásadně u ČD užívaných, ovlivňuje zejména : • • •

výše rezervy šuntové citlivosti a citlivosti k lomu koleje v daném typu kolejového obvodu, konfigurace kritického stavu kolejového obvodu, uvažovaná při stanovení vlivu a samozřejmě také úroveň užitečného signálu v kolejích.

Rezervu je možné u stávajících obvodů zvýšit změnou regulace na úkor stávajících parametrů kolejových obvodů, tj. zejména maximálně přípustného svodu v kolejovém obvodu, snížením nároku na šuntovou citlivost a vyhodnocení havarijního stavu, zkrácením technické délky kolejového obvodu. Snížení šuntové citlivosti nepřichází v úvahu, naopak je nutné do budoucna eliminovat obvody s nižší šuntovou citlivostí než 0,1 Ohm, změna technické délky znamená u stávajícího zařízení potřebu dodatečné kabelizace, potřebu umístit nové prvky v zabezpečovacích ústřednách a další montážní práce - tak rozsáhlé změny nepřicházejí na právě dobudovávaných koridorech v úvahu. Naproti tomu, změna v oblasti maximálně přípustného svodu je na koridorech v zásadě možná. ČD měly do devadesátých let normovánu hodnotu 1 S/km, přičemž v provozu, vzhledem k "zamourovaným" tratím byly i speciální obvody pro hodnotu až 10 S/km. Od roku 1998 je normována hodnota 0,67 S/km, protože však tomuto stavu nemohly okamžitě vyhovovat všechny kolejové úseky, je regulace kolejových obvodů doposud prováděna podle regulačních tabulek pro 1S/km. Výjimkou je obvod KO 3103, kde je od roku 1999 používána regulace pro 0,67 S/km. Na nově vybudovaném koridoru, s novým typem kolejového svršku, je možné odhadnout, že kolejové obvody mohou být regulovány pro svod cca 0,4 S/km (tedy na hodnotu obvyklou u zahraničních správ). Změnou regulace v tomto smyslu lze dosáhnout větší rezervy pro cizí vlivy. Výsledkem bude ovšem pouze povolení zvýšeného cizího ovlivnění pouze na konkrétní trati, což může vyvolat problémy při mimořádnostech, vyžadujících jízdu rušící soupravy po jiných tratích než koridorových. Další možností jak zvýšit rezervu v kolejových obvodech je jejich rekonstrukce změnou konstrukčních prvků, případně i při změně regulace podle předchozího odstavce. V úvahu přichází použití výhodnějších stykových transformátorů nebo přijímače s vyšším koeficientem vypnutí (viz dále). Jako kritickou konfiguraci dvoupasového obvodu při hodnocení cizích vlivů uvažujeme nesymetrii 100%. Předcházení této úplné nesymetrii jinými prostředky by umožnilo snížit působení cizího vlivu na kolejový obvod. Jediné nám známé technické řešení (administrativní nepovažujeme pro ČD za vhodné) je použito u FS. Toto řešení je však závislé na celkovém řešení ochran na trakční soustavě (sací transformátory, zemní lana atd.) a je tedy bez podstatných komplikací nepřenositelné. Po zvážení všech okolností rychlé řešení problému tímto směrem nedoporučujeme, protože obsahuje příliš velké riziko neúspěchu při vynaložení velkého úsilí a tedy i velkých nákladů v málo probádané oblasti mezi energetikou a zabezpečovací technikou. Úroveň užitečného signálu v kolejích je zdola limitována zejména normou předepsaným fritovacím napětím (minimální napětí mezi kolejovými pasy ve volném stavu) a potřebnou zakončovací impedancí kolejového obvodu (optimalizovanou z hlediska šuntovaného a havarijního stavu) a nezbytně požadovaným příkonem pro kolejovou fázi přijímače. V této oblasti není příliš mnoho prostoru pro volbu a tak rozhodující roli zde hrají (v klasických dvoupasových obvodech) vlastnosti stykového transformátoru. Zhora je pak

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 omezení dáno nároky na příkon kolejového obvodu. Prosté zvýšení užitečné úrovně signálu v koleji (samozřejmě při současném zatlumení přijímače) by mělo za následek úměrný vzrůst potřebného příkonu kolejového obvodu s druhou mocninou. 5.2 Výsledky analýzy Při analýze problému cizího vlivu byl zkoumán vliv různých parametrů na rezervu v šuntové citlivosti jednotlivých typů kolejových obvodů. Výsledky ukazují, že optimálně navržené : • klasické dvoupasové obvody s dvoufázovým reléovým přijímačem (kv=0,5) pro autoblokové tratě, splňující požadavky ČD (svod kolejového lože 1 S/km, technická délka 1,5 - 2,0 km, kontrola lomu koleje, šuntová citlivost 0,1 Ohm, signální kmitočet 75 Hz) nemohou mít prokazatelnou rezervu pro cizí vlivy větší než cca 100 mA. Totéž se týká kolejových obvodů pro stanice (svod kolejového lože 1 S/km, technická délka 1,0 km, kontrola lomu koleje, šuntová citlivost 0,1 Ohm, signální kmitočet 275 Hz), • tytéž obvody při změně požadavku na maximální svod z 1 S/km na cca 0,5 S/km (změnou regulace, tedy novými regulačními tabulkami) mohou dosáhnout rezervy pro cizí vliv cca 200 mA, • dalšího zvýšení odolnosti proti cizím vlivům je možné dosáhnout při použití přijímače s podstatně lepšími parametry, tedy elektronického přijímače. V případě kolejových obvodů provozovaných u ČD je možné výše uvedené závěry vztáhnout na kolejové obvody KO 3400, KO 3500, KO 4300, KO 3600. U kolejových obvodů KO 3102 a 3103 je situace poněkud jiná. U těchto obvodů byla dána přednost tomu, aby používaly stejné stykové transformátory jako kolejové obvody 275 Hz (DT 075). Vývoji tohoto typu stykového transformátoru věnoval výrobce (AŽD) velkou pozornost, takže vznikl kompaktní transformátor bez oleje, uložený v plastové skříni. S parametry tohoto transformátoru je ovšem možné dosáhnout při frekvenci 75 Hz rezervy pro cizí vlivy cca 200 mA pouze při zachování jejich dnešní nízké (ale českým normám zatím vyhovující) šuntové citlivosti 0,06 Ohm. Obdobný závěr platí i pro starší obvody typu KO 3100 a 3200 (KAV/FID). Dále analýza ukazuje, že při optimálním návrhu kolejového obvodu, s optimálním stykovým transformátorem a s elektronickým přijímačem (s koeficientem vypnutí ≥ 0,7) lze realizovat kolejové obvody s šuntovou citlivostí lepší než 0,1 Ohm, i při maximálním svodu 1 S/km a přípustném rušení na signální frekvenci 75 Hz v úrovni cca 500 mA, na signální frekvenci 275Hz v úrovni cca 300 mA. V následujících tabulkách jsou shrnuty výsledky analýzy. Jsou zde uvedeny rozhodující parametry stávajících obvodů a obvodů navržených s novým elektronickým přijímačem.

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Kolejové obvody 75 Hz 75 Hz Označení obvodu Typ přijímače Trakce Techn. délka [km] Odpor přívodů nap./rel. Šuntová citlivost Max. svod k.o. [S/km] Dvoufázový nap. systém s fáz. posunem Příkon kol. fáze při max. délce [VA] Limit rušení [A] Typ styk. trafo Rok schválení

3102

3103

3110

3111

3500

3510

3511

3600

3610

3611

DSŠ-P st./ss.

DSŠ-P st./ss.

EFCP st./ss.

EFCP st./ss.

DSŠ-P ss.

EFCP ss.

EFCP ss.

DSŠ-P st.

EFCP st.

EFCP st.

1,5

1,6/1,5

1,6

1,6

1,5

1,5

1,6

1,5

1,5

1,6

50/100

50/150

200/200

200/200

0,06

0,06

0,1

0,1

0,1/0,08

0,1

0,1

0,1/0,08

0,1

0,1

1

0,67

0,67

0,67

1

1

0,67

1

1

0,67

-

90°

90°

90°

135°

45°

45°

135°

45°

45°

200

112

116

253

61

60

87

46

30

25

50/100 100/200 100/100 100/100 100/200 200/200

0,1 0,1 0,5 0,5 0,1 0,6 0,6 0,1 0,4 0,4 DT-0,75 DT-0,75 DT-0,75 DT-0,75 DT-0,2 DT-0,2 DT-0,2 DT 1-150 DT 1-150 DT 1-150 1981 1999 2004? 2004? 1978 2004? 2004? 1981 2004? 2004?

Komentář: • • •

• •

je patrné, že problém s nízkou šuntovou citlivostí a nízkou odolností proti rušivým signálům je nový přijímač EFCP schopen velmi dobře vyřešit, problém vysoké spotřeby a nízkých odporů vedení pro vzdálení výstroje nemůže nový přijímač podstatně ovlivnit, protože příčina tkví v nevhodném stykovém transformátoru DT 0,75 pro frekvenci 75 Hz, problém vysoké spotřeby a nízkých odporů vedení pro vzdálení výstroje dobře řeší použití stykových transformátorům DT 0,2 -1000 na stejnosměrné trakci (KO3500) a DT 1 - 150 na střídavé trakci (KO3600). Jejich použitím se příkon redukuje na cca polovinu, a současně se redukuje potřeba sdružování žil (u KO 3102/3103 až šestinásobné), pokud bude použit s těmito stykovými transformátory přijímač EFCP, zvýší se šuntová citlivost a zvýší se odolnost kolejových obvodů k rušivým proudům. Použitím KO3511 a KO3611 se dále redukuje potřeba sdružování žil vedení, obvody KO3110/3111 byly úspěšně provozně ověřeny v žst. Č. Třebová (Parník) a žst. Adamov.

Kolejové obvody 275 Hz 275 Hz Označení obvodu Typ přijímače Trakce Techn. délka [km] Odpor přívodů nap./rel. Šuntová citlivost Max. svod k.o. [S/km] Dvoufázový nap. systém s fáz. posunem Příkon při max. délce [VA] Limit rušení [A] Typ styk. trafo Rok schválení

4300

4310

4311

4320

4321

DSŠ-S st./ss.

EFCP st./ss.

EFCP st./ss.

EFCP st./ss.

EFCP st./ss.

1,2

1

1,2

1

1,2

50/100

50/100

50/100

50/100

100/150

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

1

1

0,67

1

0,67

90°

90°

90°

45°

45°

160

61

63

37

42

0,1 DT-0,75 1982

0,2 DT-0,75 2004?

0,3 DT-0,75 2004?

0,3 DT-0,75 2004?

0,3 DT-0,75 2004?


• • •

Komentář: nově navržené obvody KO4310/4311 s přijímačem EFCP kromě snížení příkonu (cca na třetinu) zjednodušují výstroj - odpadá transformátor u relé a duplicitní napájecí transformátory pro delší obvody, při změně převodu stykového transformátoru z 1:21 na 1:42 (přepnutím odbočky na stávajícím stykovém transformátoru) a optimalizací fázových poměrů lze dosáhnout dalšího snížení příkonu při zvětšení odporů přívodu, takže ani ve větších stanicích by nebylo třeba používat sdružování kabelových žil (KO4320/4321), obvody KO 4310/4311 byly úspěšně provozně ověřeny v žst. Č. Třebová (Parník) a žst. Adamov.

6. Stanovení technických specifikací nové generace KO respektující vyšší rezervu pro cizí vlivy Na základě výše uvedených (částečných) analýz se jeví (předběžně) jako reálné požadovat od kolejových obvodů následující rozhodující parametry : • • • •

• •

Rš ≥ 0,1 Ω, y < 0,67 S/km, ale pro náhrady stávajících obvodů (bez rekonstrukce svršku) nebo doplnění obvodů na stávajícím svršku uvažovat i svod y = 1,0 S/km, technická délka : • pro traťové obvody ≥ 1,6 km, • pro staniční obvody ≥ 1,0 (1,2) km, cizí vlivy : • Σ 0,3 Α ve vyhrazených pásmech (75, 275 Hz) : • jednotlivé hnací vozidlo nebo jednotka (souprava) - max. 0,2 A, • jednotlivý vůz max. 0,01 A, • ostatní zdroje přispívající do zpětného trakčního vedení max. 0,05 A, přenos kódu pro LVZ, dvoufázový napájecí systém s opatřeními proti cizím vlivům a bezpečný při poruchách (např. BZB, EZ, BZS).

Nepovažujeme za rozumné obětovat všechny rezervy v nově navržených kolejových obvodech na abnormální zvýšení limitu pro cizí vlivy. Měření provedená ve VÚŽ na řadě domácích i cizích vozidel hnacích vozidel ukazují, že s odpovídající technologií na hnacím vozidle je poměrně snadno dosažitelné omezení vlivu pod hodnotu 0,2 A. Současně je třeba pamatovat i na ostatní zdroje rušení a proto je třeba celkový limit rozdělit na limity dílčí. Tyto základní parametry by měly být doplněny o další možnosti, které nabízejí řešení nekonvenčními kolejovými obvody (s přihlédnutím k specifickým potřebám ČD). K tomu je však třeba kompetentně provést řadu dalších analýz, studií a laboratorních a poloprovozních ověření.

7. Závěr Představa, že kolejové obvody na hlavních tratích bude možné s výhodou u ČD v brzké budoucnosti nahrazovat počítači náprav, je zcela mylná. Kromě důvodů souvisejících s přechodovým obdobím výstavby ETCS (viz výše), tomu odporují ekonomické analýzy SUDOPu [4], které ukazují, že občas uváděné ekonomické (investiční) výhody na straně počítačů náprav jsou zejména pro hlavní tratě chybné, i zpráva IRSE [5], která uvádí

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 všeobecně nedobré zkušenosti s počítači náprav ve stanicích, kde je třeba uvažovat s rozsáhlejším posunem. Na objednávku ČD-O12 a SUDOP byly ve VÚŽ v loňském roce provedeny z různých pohledů analýzy stávajících kolejových obvodů a byla navržena změna regulace stávajících kolejových obvodů 75 a 275 Hz na koridorech (pro KO 4300 a 3103 objednáno v AŽD) a způsob náhrady přežívajících kolejových obvodů 50 Hz na koridorech tak, aby bylo možné zvýšení limitu rušení pro tyto tratě z hodnoty 100 mA na hodnotu 200 mA. Toto řešení je k disposici zhruba od poloviny loňského roku, je realizovatelné (s výjimkou míst, kde při modernizaci koridorů nebyly vyměněny kolejové obvody 50 Hz) se zanedbatelnými náklady a v krátké době. Nedostatkem tohoto řešení je skutečnost, kromě jiného, že řeší pohyb vozidel (s úrovní rušení do 200 mA) pouze na koridorech, bez možnosti globálního využití na objízdných trasách (v případě CDT 680 by byl možný pohyb jen po koridorech a jen v ss trakci). Na základě objednávky fy STARMON byly v loňském roce navrženy nové kolejové obvody vhodně využívající vlastnosti nového elektronického fázově citlivého přijímače EFCP, zavedeného do výroby firmou SignalMont Hradec Králové. Tak byly navrženy přímé obvody KO 3110/3111 a KO 4310/4311, které s určitými minimálními úpravami mohou nahradit stávající obvody 3103 a 4300 (100% náhrada EFCP za DSŠ 12 nebyla realizována, protože obvody 3103 a 4300 nejsou navrženy optimálně a stejně by byla nutná úprava regulace). V porovnání se stávajícími obvody KO 3103 (o 3102/310 nemluvě) bylo dosaženo vyšší šuntové citlivosti a citlivosti k lomu koleje, vyšší odolnosti proti rušivým vlivům, možnost zvýšení odporů přívodů a tedy výrazně menší potřeby sdružování žil v napájecím a přijímačovém vedení. V porovnání se stávajícími obvody KO 4300 bylo kromě toho dosaženo podstatného snížení potřebného výkonu zdroje. KO 3110/3111 a KO 4310/4311 byly úspěšně provozně ověřeny a technicky schváleny v březnu 2005 a od té doby je, v případě zájmu ČD, možné jejich masivní nasazení. Z hlediska klasických kolejových obvodů přijímač EFCP dosahuje parametry, které jsou pro šuntovou citlivost, odolnost proti lomu koleje, odolnost proti rušení atd. velmi blízké parametrům optimálním. Další "zlepšování" parametrů přijímače nemůže již mít na tyto vlastnosti obvodů podstatný vliv [3]. Kromě toho byly ve VÚŽ, opět na objednávku STARMON, připraveny obvody KO 3510/3511 a KO 3610/3611, které kromě výše uvedených předností výrazně snižují i spotřebu kolejových obvodů 75 Hz. Dále byly připraveny rozvětvené obvody 275 Hz (RKO 4310/4311), které opět kromě předností výše uvedených umožňují proti stávajícímu stavu zvětšení technických délek a kontrolu celistvosti odbočné větve je možné variantně řešit zakončením pasivním prvkem, bez nutnosti zřizovat celou přijímačovou výstroj včetně kabelizace. Pasivní zakončení je možné ve dvou variantách, které umožňuje buď zřídit odvod zpětného trakčního proudu, nebo naopak, v místech, kde odvod trakčního proudu není třeba, ušetřit i stykový transformátor. Část přínosů těchto nových řešení se projeví v investiční výstavbě, část v úsporách při provozu. Na celé záležitosti je zarážející pouze malý zájem ČD-O14. Tato řešení a další zcela nezbytné práce v oblasti kolejových obvodů nabízí VÚŽ pro ČD již řadu let, bohužel bez odezvy. Alespoň část těchto prací bylo možné provést až nyní, zejména díky finanční i morální podpoře fy STARMON. Nezdá se však, že by to ČD ocenily – jak jinak si vysvětlit překážky, které ČD O14 staví do cesty v okamžiku, kdy se firma pokusila informovat o dosažených výsledcích odbornou veřejnost ČD. ČD (přesněji SŽDC) se musí jednoznačně rozhodnout, zda jsou obecně ochotny upravit infrastrukturu tak, aby umožnila vyšší hodnoty rušení hnacích vozidel než 100 mA, nebo zda budou trvat na stávajících limitech pro všechna vozidla. V prvém případě se úpravy

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 musí týkat postupně všech kolejových obvodů minimálně na elektrifikovaných tratích. V každém případě by se však ČD měly zajímat o všechna možná řešení. V této souvislosti je třeba připomenout, že je třeba očekávat i další tlaky na vlastnosti provozovaných kolejových obvodů, např. (ať již ze strany TSI nebo reálných vlastností nových kolejových vozidel) na to, aby naše kolejové obvody měly standardně šuntovou citlivost minimálně 0,1 Ohm. Dodnes i na nových koridorech provozované KO 3100/3200 (KAV-FID) a stále ještě budované kolejové obvody KO3102/3103 této hodnoty nedosahují. Obecně řečeno, je nezbytné se kolejovými obvody dále a fundovaně zabývat, protože se po výstavbě nových koridorů změnily vnější podmínky jejich činnosti a vstupují v platnost nová opatření pro interoperabilitu, přičemž s novými technologiemi jsou možná i další netradiční řešení. Vůbec není třeba, aby ČD setrvávaly ve stavu, který byl charakteristický pro 70tá a 80tá léta. VÚŽ má k tomu nejen potřebné znalosti a vybavení, ale i ochotu, dostatek nápadů a soudnosti. Víme například, že použití procesoru ve stávající struktuře kolejových obvodů nepřinese (na rozdíl od aplikace EFCP) pro ČD žádné další podstatné výhody, zato podstatné zvýšení investičních nákladů (návrh procesorového řešení byl ve VÚŽ připraven již před řadou let), ale víme, jak ještě modernější technologii využít tak, aby byla k užitku ČD. K tomu ovšem musí ČD do nového programu investovat, nebo alespoň přestat mu bránit.

Literatura [1] Problémy elektrické kompatibility kolejových obvodů. Sborník ČD č. 14, VÚŽ, Praha 2002 [2] Analýza limitů ovlivnění kolejových obvodů. Zpráva VÚŽ, Praha 2004 [3] Detekce kolejových vozidel. ČD-VÚŽ, Praha 1997 [4] Koncepce vybavení tratí III. a IV. koridoru a dalších tratí zařazených do evropského konvenčního železničního systému technickými prostředky pro zjišťování volnosti a obsazenosti kolejových úseků a systémem vlakového zabezpečovače. Studie SUDOP, Praha listopad 2004 [5] International Technical Committee Report No. 7, "Quality of services in railway traffic management systems", IRSE, 2004

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Vladislav Kyjovský


Karel Hlava

Analýza napěťových harmonických v trakčním vedení železnic ČD Klíčová slova: jednofázová trakce ČD, napěťové harmonické, trakční vedení, deformace napětí v trakčním vedení, rekuperace, elektroměry

Úvod Tato studie má přispět k objasnění vzniku a hodnot napěťových harmonických na napájeném úseku TV při provozu hnacích vozidel s diodovým trakčním měničem. Taková analýza tvoří příspěvek ke dvěma otázkám, vzniklým v poslední době, a to: A) k definování podmínek, za kterých budou provozovány elektroměry na hnacích vozidlech jednofázové soustavy, pokud se týká deformace časového průběhu sinusovky napětí TV, B) k upozornění případného provozovatele elektrických hnacích vozidel jednofázové soustavy, která by byla vybavena zařízením pro rekuperační brzdění, na stupeň zkreslení časového průběhu sinusovky napětí na trolejovém vedení. K otázce A): A.1) V květnu 2004 vydal CENELEC návrh evropské normy prEN 50XXX „Aplikace v železniční dopravě. Měření energie na palubě vlaku“ s tím, že členské země mají k tomuto návrhu zaslat připomínky. A.2) V úvodu se s ohledem na harmonické konstatuje: „Pokud jde o vliv harmonických složek, musí být použity speciální zkušební postupy. Tyto zkoušky ověří funkčnost měřiče, jestliže na měřič působí velké zkreslení v proudovém obvodu a přesnost měřiče s 5. harmonickou složkou v proudovém a napěťovém obvodu. Při zkouškách funkčnosti je nutno specifikovat tři praktické podmínky: • jednocestné usměrnění (stejnosměrný proud a sudé harmonické), • fázová regulace (liché harmonické), • rychlá regulace (sub-harmonické). Ke kontrole, zda měřič přesně měří celkovou energii v přítomnosti harmonických, je určena zkouška s 5. harmonickou jak v proudovém, tak i napěťovém obvodu. Předpokládá se, že správné měření 5. harmonické energie znamená, že měření ostatních harmonických bude dobré.“ A.3) V článku 6.6.2.1 „Zkoušky přesnosti v přítomnosti harmonických (pouze u st. přívodů)“ jsou mezi jiným uvedeny následující zkušební podmínky: • obsah 5. harmonické napětí: 10 % napětí jmenovitého, • obsah 5. harmonické proudu: 40 % základního proudu. ___________________________________________________________________________ Doc., Ing. Karel Hlava, CSc., nar. 1930, ČVUT Praha specializace elektrická trakce, vědecký pracovník, býv. ved. odd. EMC TÚDC, nyní SŽE Hradec Králové, docent katedry elektrotechniky DFJP Univerzity Pardubice 1

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 K otázce B): B.1) Některé typy hnacích vozidel zahraničních provozovatelů mohou využívat při rekuperačním brzdění jako výchozí bod regulace vstupního statického trakčního měniče okamžik průsečíku křivky trakčního napětí s nulou. B.2) V takovém případě je nebezpečí tak zvaného „průžehu“ invertoru, který v jistém okamžiku přejde z rekuperačního chodu do chodu trakčního, což vyvolá podstatnou poruchu silnoproudého charakteru, protože do tohoto obvodu pak pracuje výkon rekuperujících trakčních motorů i výkon dodávaný z TNS. Na nebezpečí ovlivnění okamžiku průchodu časového průběhu trolejového napětí nulou harmonickými upozorňuje i návrh novelizace EN 50163:2003 z října 2003 v informativním dodatku C, ve druhém odstavci článku C.5. B.3) Tato situace skutečně nastala svého času (počátkem sedmdesátých let) na SŽD při provozu zahraničních lokomotiv, protože časový průběh jejich napětí trakčního vedení byl při přepnutí na rekuperaci deformován provozem jiných lokomotiv napájených z téže TNS. B.4) Návrh EN 50388:2004 z ledna 2004 v článku 12 odstavce 12.1.2 požaduje umožnění rekuperace na soustavě AC na vysokorychlostních tratích, zatím co na klasických tratích rekuperaci pouze doporučuje. B.5) Návrh novelizace EN 50163:2003 z října 2003 v normativním dodatku A uvádí v tabulce A.1 - Přepětí omezení hodnoty přepětí na U max,3 ≤ 38 750 V . V informativním dodatku C je citován bod C.6.4 Zkreslení napětí, jeho znění doposud však není vypracováno. B.6) Je reálné nebezpečí, že hnací vozidla cizího (zahraničního) provozovatele mohou být v režimu rekuperace citlivá ve výše uvedeném smyslu na časový průběh napětí v trakčním vedení a jeho deformace pak může způsobit těmto vozidlům potíže. Zpracovatel proto pokládá za vhodné předem analýzovat hodnoty jednotlivých spektrálních složek a činitel celkového zkreslení napětí THD v trakčním vedení ČD v podmínkách provozu hnacích vozidel s diodovým trakčním měničem. Stejně důležité jsou poznatky týkající se deformace časového průběhu napětí na TV pro definici podmínek, ve kterých budou provozovány elektroměry umístěné na hnacích vozidlech.

Předpoklady a etapy analýzy Analýza vychází z těchto výchozích předpokladů: a) Hnací vozidla působí v trakčním obvodu jako generátory proudových harmonických, které trakčnímu obvodu vnucují jednotlivé harmonické složky proudu s největší procentní hodnotou danou „amplitudovým zákonem“( I n = 100 / n ). Tímto předpokladem budeme vyšetřovat vždy nejhorší možný případ. b) Na vstupní impedanci napájecí soustavy pak uvedené proudové složky vytvoří na TV napěťové harmonické, které jsou superponovány na základní složku 50 Hz. Z uvedeného vyplývá, že takto vyšetřené složky napěťových harmonických budou z hlediska jejich generátoru (hnacího vozidla) opět největší možné.

2


c) Vstupní impedance napájecí soustavy pro jednotlivé frekvenční složky spektra proudu hnacího vozidla je z pohledu tohoto hnacího vozidla složena v podmínkách ČD z následujících komponentů: • z impedance úseku TV ležícího mezi hnacím vozidlem a TNS, • ze vstupní impedance úseku TV ležícího mezi hnacím vozidlem a koncem TV, • ze vstupní impedance FKZ (pokud je připojeno), • z náhradní reaktance trakčního transformátoru, • případně i z náhradní reaktance přívodního vedení 110 kV (doporučuji zanedbat a nahradit pro sledované frekvenční složky zkratem vzhledem k velkému zkratovému výkonu v připojovacím bodě TNS k síti 110 kV). d) Pro názornost analýzy přijmeme, že LC větve dvouvětvového FKZ jsou laděny „ostře“. Dále přijmeme, že dekompenzační větev FKZ je v podstatě odpojena (fázový regulátor dekompenzační větve Compakt je uzavřen), protože předpokládáme trakční odběr takové velikosti, že jeho jalový výkon je roven kompenzačnímu výkonu FKZ. Činné odpory obou LC větví FKZ rovněž zanedbáme. Použitím uvedených předpokladů se hledaná analýza rozpadá na tři dílčí etapy, které se navzájem liší sledovanou frekvencí a z toho plynoucí odpovídající konfigurací vstupní impedance napájecí soustavy jako celku. Jedná se o tyto konfigurace: I. Pro frekvence 3. harmonické (150 Hz) a 5. harmonické (250 Hz) lze náhradní reaktanci trakčního transformátoru zanedbat, protože obě LC větve FKZ vytvářejí v TNS pro jejich proudové složky zkrat. Jinak řečeno, TV pracuje na straně TNS pro obě tyto složky nakrátko. II. Pro frekvence počínaje 7. harmonickou (350 Hz) až do oblasti pod první vlastní rezonanční frekvencí napájecí soustavy jako celku je k oběma LC větvím FKZ paralelně připojena reaktance trakčního transformátoru. TNS jako celek tedy působí jako indukčnost složená ze tří paralelních indukčností: ⇒ náhradní indukčnosti trakčního transformátoru, ⇒ náhradní indukčnosti LC větve 3. harmonické (frekvence 250 Hz a další jsou pro tuto LC větev nadrezonančními frekvencemi), ⇒ náhradní indukčnosti LC větve 5. harmonické (frekvence 350 Hz a další jsou pro tuto LC větev nadrezonančními frekvencemi). Pro tuto oblast frekvencí můžeme v prvním přiblížení zanedbat i rezonanční zvýšení deformace napětí TV, které se může vyskytnout mezi hnacím vozidlem a otevřeným koncem TV. S ohledem na to můžeme předpokládat, že deformace napětí TV zjištěná na sběrači hnacího vozidla bude platit i na zbývající délce TV směrem k jeho otevřenému konci. III . Pro frekvence ležící poblíž první vlastní rezonanční frekvence napájecí soustavy jako celku je nutné pokládat napájecí soustavu za kombinaci těchto prvků: ⇒ TV jako elektricky dlouhé homogenní vedení s rozprostřenými elektrickými parametry, vykazující konstantní měrné hodnoty indukčnosti a kapacity, ⇒ TNS složenou z obou LC větví a náhradní indukčnosti trakčního transformátoru, ⇒ hnací vozidlo mající charakter proudového generátoru rezonanční frekvence. 3

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Výše popsaná konfigurace trakční napájecí soustavy vykazuje neomezený počet vlastních rezonančních frekvencí, z nichž budeme analýzovat pouze první z nich. Díky budicímu účinku hnacího vozidla dojde v napájecí soustavě k tomuto stavu: ⇒ v napájecí soustavě vznikne stojatá vlna rezonanční frekvence, ⇒ kmitna stojaté vlny napětí bude ležet na otevřeném konci TV, kde tedy nalezneme největší deformaci napětí TV, ⇒ tato deformace bude tím větší, čím blíže bude ležet hnací vozidlo k TNS, ⇒ míra této deformace bude záviset na činném odběru hnacího vozidla, protože činný odběr způsobí útlum této stojaté vlny, ⇒ v místě TNS vznikne kmitna proudu a současně uzel napětí rezonující složky, z hlediska časového průběhu napětí na TV tedy nejmenší hodnota deformace. I. etapa analýzy Z výše uvedeného rozboru platného pro etapu I. analýzy platí, že deformace napětí TV bude dána: • elektrickými parametry TV, které i zde budeme z počátku předpokládat jako vedení elektricky dlouhé, • vzdáleností hnacího vozidla od TNS, • obsahem 3. a 5. harmonické v proudu dodávaném hnacím vozidlem. Pro elektrické parametry TV přijmeme následující měrné hodnoty: ⇒ měrná indukčnost L ≅ 1 mH / km ,

⇒ měrná kapacita

C ≅ 15 nF / km .

Z těchto hodnot vyplývají základní konstanty elektricky homogenního vedení:

⇒ vlnový odpor (nezávislý na délce TV)

Z0 =

L = 258,1989 Ω , C

(1)

⇒ činitel šíření základní harmonické α 1 = 2 ⋅ 50 ⋅ π ⋅ L ⋅ C = 1, 21673 ⋅ 10 −3 rad / km (2). Pro absolutní hodnotu vstupní impedance dané délky l TV jednokolejného TV platí při frekvenci vyjádřené jejím řádem n tento výraz:

Z TV = Z 0 ⋅ tg (α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) Argument

(α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

(3)

má například pro zvolenou délku TV l TV ≈ 25 km na obou

sledovaných frekvencích tyto hodnoty:

⇒ pro frekvenci 3. harmonické (n = 3) (α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) ≅ 0,091255 rad , ⇒ pro frekvenci 5. harmonické (n = 5) (α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) ≅ 0,15209 rad . Dosazením do rovnice (3) dostaneme:

⇒ pro frekvenci 3. harmonické (n = 3) Z TV = 258,1989 ⋅ 0,091509 = 23,62758 Ω , 4


Z TV

⇒ pro frekvenci 5. = 258,1989 ⋅ 0,15328 = 39,57555 Ω

Uvedené hodnoty obou argumentů

harmonické

(α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

(n

=

5)

jsou matematicky vzato „malé“

a proto můžeme funkci tg nahradit přibližnými výrazy

1 ⎞ ⎛ tgζ ≅ ζ ⋅ ⎜ 1 + ζ 2 ⎟ ⎝ 3 ⎠

(4)

tg ζ ≅ ζ

(5)

Aproximace podle výrazu (4), způsobující pro argument funkce tg od - 0,5 do + 0,5 chybu maximálně 1 % , dává pro absolutní hodnotu vstupní impedance TV:

⇒ pro 3. harmonickou

Z TV ,PRIBL 1 ≅ 258, 2 ⋅ 0,0915 = 23,63 Ω ,


Z TV ,PRIBL 1 ≅ 258, 2 ⋅ 0,1533 = 39,57 Ω ,

což jsou za daných předpokladů hodnoty totožné s hodnotami přesnými.. Druhá jednodušší aproximace podle výrazu (5), způsobující pro argument funkce tg v tomtéž intervalu chybu maximálně 10 % , dává pro absolutní hodnotu vstupní impedance TV:


Z TV ,PRIBL 2 ≅ 258, 2 ⋅ 0,091255 = 23,56 Ω ,


Z TV ,PRIBL 2 ≅ 258, 2 ⋅ 0,15328 = 39,58 Ω .

Tyto hodnoty se od přesných i od přibližných získaných přesnější aproximací liší vzhledem k přesnosti výše uvedených výchozích předpokladů pouze nepodstatně a proto lze i jednodušší aproximaci dále pro analogické parametry obvodu využívat. Na základě uvedených předpokladů a použitých aproximací lze odvodit obecně platný výraz pro absolutní hodnotu vstupní impedance napájecí soustavy obsahující FKZ s LC větvemi pro 3. a 5. harmonickou ve tvarech:


Z TV ,PRIBL ≅ Z 0 ⋅ α 1 ⋅ 3 ⋅ l TV = 0,9425 ⋅ l TV

[Ω, km]

(6)


Z TV ,PRIBL ≅ Z 0 ⋅ α 1 ⋅ 5 ⋅ l TV = 1,5708 ⋅ l TV

[Ω, km]

(7)

Použití těchto výrazů ilustrujeme na číselném příkladu:

⇒ hnací vozidlo je ve vzdálenosti l TV = 25 km od TNS, ⇒ hnací vozidlo odebírá z TV trakční proud se základní harmonickou I LOK = 200 A , ⇒ spektrální složení odebíraného proudu předpokládáme dané amplitudovým zákonem, poskytujícím největší možné hodnoty poměrného obsahu harmonických. Pak dostaneme pro 3. a 5. harmonickou podle Ohmova zákona tyto výsledky:

◊ napěťová složka 3. harmonické na sběrači hnacího vozidla bude 1572 V, což činí 5,7 % jmenovitého napětí TV, ◊ napěťová složka 5. harmonické na sběrači hnacího vozidla bude též 1572 V, což činí opět 5,7 % jmenovitého napětí TV. 5

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 Důvodem pro tuto shodu je skutečnost, že použitím amplitudového zákona se při dosazování příslušné proudové složky 3. či 5. harmonické řádové číslo n krátí. Doposud jsme předpokládali, že napájený úsek je jednokolejný. Platnost odvozených výrazů i pro dvoukolejný úsek vyplývá ze skutečnosti, že obě LC větve FKZ se předpokládají jako laděné „ostře“ a představují proto pro tyto frekvenční složky zkrat. Připojení TV druhé koleje či dalších napájených úseků se v takovém případě nemůže na vstupní impedanci napájecí soustavy z pohledu hnacího vozidla projevit. Dále je podstatné, že zjištěné složky 3. a 5. napěťové harmonické se projeví ve stejné hodnotě i na úseku TV ležícím od hnacího vozidla směrem k otevřenému konci TV. Na výstupu TNS jsou obě spektrální složky z výše uvedeného důvodu nulové. V bodech TV ležících mezi hnacím vozidlem a TNS tedy budou napěťové složky 3. a 5. harmonické lineárně klesat od hodnoty 1572 V ≈ 5,7 % k hodnotě nulové. Zde je nutno s ohledem na otázku A) upozornit na platnost zákona superpozice 3. a 5. harmonické při současném provozu více hnacích vozidel s diodovými trakčními měniči. Zpracovatel se zde opírá o obsáhlé studie [1], [2] a [3] provedené v roce 1977 na ETH Zürich v rámci výboru ORE A 122, kterého se zpracovatel aktivně účastnil. Tyto studie byly založeny na analýze jak teoretické, tak i s použitím tehdy analogového elektrického modelu sítě s tím, že jejich závěry byly potvrzeny měřením v síti SBB. Tyto studie např. prokázaly, že pro 3., 5 a částečně i pro 7. harmonickou platí zákon aritmetického sčítání těchto harmonických složek produkovaných jednotlivými hnacími vozidly téhož charakteru. Důvodem je, že fáze těchto složek jsou do jisté míry nezávislé na trakčním režimu těchto vozidel. K tomu nutno poznamenat, že pro složky vyšších řádů se výsledný efekt blíží vektorovému součtu těchto složek, kde při stejném režimu by platil spíše zákon odmocniny z počtu hnacích vozidel v napájeném úseku. II. etapa analýzy Tato etapa analýzy vstupní impedance napájecí soustavy se týká frekvencí počínaje 7. harmonickou (350 Hz) až do oblasti pod první vlastní rezonanční frekvenci napájecí soustavy jako celku. K výše uvedeným vstupním parametrům v této etapě musíme používat nově:

• • • • •

náhradní indukčnost trakčního transformátoru L TT = 23 mH , průměrnou kapacitu kondenzátorové skupiny LC větve 3. harmonické z toho plynoucí průměrnou indukčnost tlumivky LC větve 3. harmonické průměrnou kapacitu kondenzátorové skupiny LC větve 5. harmonické z toho plynoucí průměrnou indukčnost tlumivky LC větve 5. harmonické

C 3 = 6 µF , L 3 = 188 mH C5 = 2 µF , L 5 = 203 mH .

Prvním krokem v této etapě analýzy je určení náhradní impedance TNS jako celku, složené z paralelně zapojených prvků:

⇒ náhradní indukčnosti trakčního transformátoru, ⇒ náhradní indukčnosti LC větve pro 3. harmonickou (7. harmonická je pro tuto větev nadrezonanční frekvencí), ⇒ náhradní indukčnosti LC větve pro 5. harmonickou (7. harmonická je i pro tuto větev nadrezonanční frekvencí), 6


Obecně platí pro náhradní indukčnost L větve LC s tlumivkou s indukčností L pro frekvence n ležící nad vlastní rezonanční frekvencí této větve n R , tedy pro frekvence n 〉 n R , výraz ⎡ ⎛n ⎞ L ( n ) = L ⋅ ⎢1 − ⎜ R ⎟ ⎢⎣ ⎝ n ⎠

2⎤

⎥ ⎥⎦

(8)

Protože předpokládáme „ostré“ ladění obou LC větví, dostaneme s použitím výrazu (8) následující hodnoty náhradních indukčností obou LC větví platné pro 7. harmonickou:

⇒ pro LC větev 3. harmonické

L 3, 7 = 188 ⋅ 0,816 = 153 mH ,

⇒ pro LC větev 5. harmonické

L 5 , 7 = 203 ⋅ 0,490 = 99,4 mH .

Tyto náhradní indukčnosti zapojíme paralelně s náhradní indukčností trakčního transformátoru a dostaneme celkovou náhradní indukčnost TNS pro 7. harmonickou

L TNS, 7 = 16,65 mH Napájecí soustava obsahující pouze jednu stopu TV se pro 7. harmonickou z pohledu hnacího vozidla jeví složená z těchto prvků:

⇒ TV jedné stopy ležící mezi hnacím vozidlem a TNS, považované za vedení elektricky dlouhé s parametry uvedenými v etapě I., ⇒ TNS představované svojí náhradní indukčností

L TNS,7

, která tvoří zakončovací

impedanci TV jako dlouhého vedení. Z teorie dlouhého vedení je známý obecný výraz pro jeho vstupní impedanci Z 1 , pokud je zakončeno libovolnou impedancí Z 2 Z 1 ( n) = Z 0 ⋅

Z 2 (n) + j Z 0 ⋅ tg(α 1 ⋅ n ⋅ l ) Z 0 + j Z 2 (n) ⋅ tg(α 1 ⋅ n ⋅ l )

(9)

V našem případě je dlouhé vedení zakončeno náhradní indukčností TNS Z 2 ( n) = j 100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS , takže výraz (9) dostane tvar platný pro libovolné 7 ≤ n 〈〈 n REZ

Z 1 (n ) = j Z 0 ⋅

100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS + Z 0 ⋅ tg(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) Z 0 − 100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS ⋅ tg(α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

(10)

S ohledem na výše uvedenou možnost aproximace funkce tg výrazem (5) je možno zjednodušit obecně platný výraz (10) a konkretizovat jej pro 7. harmonickou na tvar Z 1,PRIBL (7) ≅ j Z 0 ⋅

100 ⋅ π ⋅ 7 ⋅ L TNS , 7 + Z 0 ⋅ (α 1 ⋅ 7 ⋅ l TV ) Z 0 − 100 ⋅ π ⋅ 7 ⋅ L TNS , 7 ⋅ (α 1 ⋅ 7 ⋅ l TV )

(11)

Po vyčíslení výrazu (11) pro 7. harmonickou dostaneme pro případ napájení jedné stopy TV

Z 1,PRIBL (7) ≅ j 94,45 Ω 7

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 použijeme-li přesný výraz (10) , dostaneme hodnotu

Z 1 (7) = j 95, 37 Ω . Z porovnání těchto hodnot je patrná oprávněnost využití výrazů pro vstupní impedance napájecí soustavy aproximovaných podle výrazu (5). TNS obvykle napájí dvě stopy TV. Odvodíme výrazy platící pro 7. harmonickou a budeme předpokládat, že:

⇒ délky obou stop TV jsou stejné, ⇒ hnací vozidlo je umístěno na konci jedné ze stop TV, ⇒ na druhé stopě není trakční odběr. V tomto případě je nutno k náhradní indukčnosti TNS a trakčně zatížené stopy TV označené LTNS připojit paralelně vstupní impedanci Z TV,2 otevřeného trakčně nezatíženého

dlouhého vedení, pro kterou platí obecný výraz

Z TV , 2 (n) = − j Z 0 ⋅ cot g(α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

(12)

Zakončovací impedance TNS včetně trakčně nezatíženého TV je dána výrazem vyjadřujícím paralelní řazení vstupní indukčnosti samotné TNS (trakční transformátor včetně náhradních indukčností obou LC větví) značené LTNS a vstupní impedance trakčně

nezatíženého TV Z TV,2 (n) podle (12) ve tvaru Z TNS , 2 = j Z 0 ⋅

100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS cot g(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) Z 0 ⋅ cot g(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) − 100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS

(13)

Po úpravách dostaneme obecný výraz pro vstupní impedanci celé napájecí soustavy z pohledu hnacího vozidla ve tvaru Z 2 (n) = Z 0 ⋅

Z TNS , 2 (n ) + j Z 0 ⋅ tg (α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

(14)

Z 0 + j Z TNS , 2 (n) ⋅ tg (α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

Dalšími úpravami a dosazením z (13) dostaneme konkrétní výraz

Z 2 (n) = jZ 0 ⋅

[

]

100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS ⋅ cot g(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) − tg(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) + Z 0 Z 0 ⋅ cot g(α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) − 2 ⋅ 100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS

(15)

Pro vyčíslování opět můžeme použít aproximaci podle (5) dostaneme po úpravě výraz

Z 2,PRIBL (n) ≅ j Z 0 ⋅

[

]

100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS ⋅ 1 − (α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) + Z 0 ⋅ (α 1 ⋅ n ⋅ l TV ) 2

Z 0 − 2 ⋅ 100 ⋅ π ⋅ n ⋅ L TNS ⋅ (α 1 ⋅ n ⋅ l TV )

Pro 7. harmonickou dostaneme po vyčíslení hodnotu: 8

(16)

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 ⇒ vstupní impedance TNS jako celku včetně připojeného úseku TV bez trakčního odběru určené výrazem (13)

Z TNS, 2 = 37,78 Ω , ⇒ vstupní impedance celé napájecí soustavy z pohledu hnacího vozidla podle (15)

Z 2 (7) = j 96,66 Ω Pozoruhodný je malý rozdíl mezi vstupními impedancemi napájecí soustavy pro 7. harmonickou z pohledu hnacího vozidla, kdy: ⇒ pro jednu stopu TV vychází ⇒ pro připojení obou stop TV vychází

Z 1 (7) = j 95, 37 Ω , Z 2 (7) = j 96,66 Ω .

Vysvětlení podává porovnání:: ⇒ vstupní impedance samotné TNS (trakční transformátor včetně náhradních indukčností obou LC větví), která činí

Z TNS (7) = 100 ⋅ π ⋅ 7 ⋅ L TNS = 36,62 Ω ⇒ a vstupní impedance druhé stopy otevřeného TV, která činí

Z TV , 2 (7) = − j ⋅ Z 0 ⋅ cot g(α 1 ⋅ 7 ⋅ l TV ) = 1194, 2 Ω Z tohoto srovnání vyplývá,, že současné napájení též druhé stopy TV, která není trakčně zatížena, nemá při 7. harmonické podstatný vliv na vstupní impedanci napájecí soustavy jako celku. V napětí TV se při provozu hnacího vozidla objeví na jeho sběrači 7. harmonická napětí. Použijeme opět předpokládanou hodnotu 1. harmonické proudu hnacího vozidla I LOK ,1 = 200 A , což zavádí do napájecí soustavy 7. harmonickou proudu 200 = 28,57 A . 7 Pro zjednodušení odhadneme impedanci napájecí soustavy pro 7. harmonickou v obou konfiguracích hodnotou Z 1 (7) ≅ Z 2 (7) ≅ 96 Ω , způsobí uvedený trakční odběr na I LOK , 7 =

sběrači hnacího vozidla 7. harmonickou napětí 2743 V, což činí cca 10 % jmenovitého napětí TV. Popsaným způsobem můžeme analyzovat napěťové harmonické na sběrači hnacího vozidla i pro další frekvenční složky až do blízkosti vlastní rezonanční frekvence napájecí soustavy jako celku, jejímuž odvození se věnujeme v následující etapě analýzy III. III. etapa analýzy

Vlastní rezonanční frekvence napájecí soustavy jako celku, to jest TNS se dvěma LC větvemi, trakčním transformátorem a jedním či dvěma stejně dlouhými napájenými úseky TV. Vstupní impedance takto konfigurované napájecí soustavy je obecně dána již odvozenými dvěma výrazy, a to: 9

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 ⇒ pro jeden napájený úsek TV výrazem (10), ⇒ pro dva stejně dlouhé napájené úseky TV výrazem (15). Pro výpočet vlastní rezonanční frekvence postačí vyhledat takové řádové číslo n REZ , pro které hodnota vstupní impedance napájecí soustavy jako celku dosáhne největší (teoreticky nekonečné) hodnoty. Uvedeným postupem lze nalézt pro dané výchozí parametry tři základní hodnoty rezonančních frekvencí, a to: ⇒ první frekvenci s řádovým číslem n REZ,1 = 2,82 , což představuje f REZ,1 = 141,0 Hz , přičemž tato rezonanční frekvence není závislá na délce napájeného úseku TV, ⇒ druhou frekvenci s řádovým číslem n REZ, 2 = 4,77 , což představuje f REZ, 2 = 238,5 Hz , přičemž ani tato rezonanční frekvence není závislá na délce napájeného úseku TV, ⇒ třetí rezonanční frekvenci, jejíž řádové číslo je již závislé na počtu napájených úseků TV a na jejich délce, jak ukazuje následující tabulka: Počet kolejí

dvoukolejka

jednokolejka

Délka TV [km]

n REZ,3

f REZ,3 [ Hz]

n REZ,3

f REZ,3 [ Hz]

25

24,3

1215

31,3

1565

30

21,7

1085

27,7

1385

35

19,8

990

24,8

1240

40

18,2

910

22,6

1130

45

16,8

840

20,7

1035

50

15,7

785

19,1

955

Poznámky k uvedeným rezonančním frekvencím:

⇒ První dvě rezonanční frekvence jsou dány především parametry obou LC větví FKZ a proto nejsou závislé na délce napájeného úseku TV. Obě hodnoty však leží dosti daleko od lichých násobků základní frekvence 50 Hz, tedy od frekvence 3. či 5. harmonické, takže se nijak ve zkreslení napětí TV neprojeví. ⇒ Nad hodnotami třetí rezonanční frekvence uvedené v tabulce leží pochopitelně další frekvence, protože funkce kotangens je periodická. Číselné hodnoty však leží bezpečně mimo sledované frekvenční pásmo. Například pro délku dvojkolejně napájeného úseku TV 25 km vychází čtvrtá rezonanční frekvence až s řádovým číslem n REZ, 4 = 51,6 , což představuje frekvenci f REZ,4 = 2580 Hz .

10


Závěrečné poznatky platící pro všechny tři etapy analýzy a pro obě položené otázky a) Míra deformace napětí na TV v blízkosti hnacího vozidla jedoucího na konci napájeného úseku TV je při použití předpokládané běžné konfigurace dvouvětvového FKZ rozličná pro jednotlivé sledované frekvenční složky. Pro vyšetření největších možných hodnot této deformace byl v úvodu analýz použit předpoklad platnosti tzv. „amplitudového zákona“, udávajícího mezní hodnoty ustáleného obsahu proudových harmonických ve spektru hnacího vozidla. Podobně byla v úvodu analýz přijata hodnota první harmonické proudu hnacího vozidla 200 A. b) Výpočty provedené v rámci I. etapy analýzy ukazují, že procentní hodnoty deformace napětí TV na sběrači hnacího vozidla jedoucího v blízkosti konce napájeného úseku a způsobené 3. a 5. harmonickou proudu hnacího vozidla jsou menší než deformace napětí TV způsobené ve smyslu II. etapy analýzy frekvenčními složkami proudu hnacího vozidla s řády 7., 9. atd. c) Tyto deformace napětí TV v blízkosti hnacího vozidla jedoucího na konci napájeného úseku, odvozené podle výsledků I. a II. etapy analýzy pro frekvence od 3. do 15. harmonické, popisuje v závislosti na délce TV v rozmezí od 25 km do 50 km: ⇒ pro napájení TV jedné koleje obrázek č. 1, ⇒ pro napájení TV obou kolejí obrázek č. 2.

11


K těmto obrázkům nutno poznamenat, že spojnice vypočtených bodů jsou určeny pouze pro orientaci o průběhu hledané závislosti a nelze je použít např. pro interpolaci a) Vzhledem k zodpovězení otázky A), týkající se deformace napětí v TV složkou 5. harmonické, byl sestrojen obrázek č. 3. Tento obrázek vyjadřuje závislost procentních hodnot 5. harmonické v napětí TV i pro další hodnoty proudu několika hnacích vozidel až do celkové hodnoty 500 A.

12


b) Samostatný rozbor pro zodpovězení otázky B) si vyžádala analýza deformace napětí na výstupu TNS pro frekvence sledované v I. a II. etapě této studie. V prvním přiblížení lze aplikovat Ohmův zákon, kdy hledané hodnoty deformace napětí na TV by byly dány jak vstupní impedancí TNS jako celku (tedy s oběma LC větvemi, trakčním transformátorem, případně i s TV druhé trakčně nezatížené koleje), tak i příslušnou frekvenční složkou proudu dodávané hnacím vozidlem. c) Přesnější rozbor s použitím simulačního programu SPice však ukázal, že pro sledované délky napájených úseků (25 až 50 km) je již nutno respektovat jisté malé rezonanční zvýšení proudových složek procházejících vývodem z TNS, jehož hodnota se zvětšuje s rostoucí frekvencí sledované spektrální složky, zvláště pak blíží-li se řád sledované harmonické hodnotě vlastní rezonanční frekvenci napájecí soustavy jako celku. Pro dvoukolejný úsek TV jsou procentní frekvenční složky výstupního napětí TNS uvedeny na obrázku č. 4. K tomuto obrázku nutno poznamenat, že postrádá hodnoty platící pro 3. a 5. harmonickou, protože na tyto frekvence jsou podle předpokladu „ostře“ naladěny obě LC větve FKZ, které tedy obě složky v proudu zkratují.

d) III. etapa analýzy se týká poměrů platících pro frekvenční složky blížící se frekvenci vlastní rezonance napájecí soustavy jako celku. Pro předpokládaný rozsah délek napájeného úseku TV jednokolejné a dvoukolejné trati od 25 km do 50 km jsou řády n REZ vlastní rezonanční frekvence napájecí soustavy uvedeny na obrázku č. 5.

13


e) V předchozích pracích zpracovatel odvodil, že tzv. rezonanční zvýšení napěťové harmonické s frekvencí blízkou vlastní frekvenci soustavy, vznikající na konci napájeného úseku, v převážné míře závisí na útlumu činným odběrem hnacího vozidla budícího svou jistou harmonickou proudu vznik stojaté vlny napětí s kmitnou na konci vedení. Podle zahraničních pramenů se např. před lety experimentálně zjistilo.(ORE A 122), že největší deformaci napětí na otevřeném konci TV způsoboval statický měnič pomocných pohonů elektrické lokomotivy, která nebyla trakčně zatížena a tedy vlastní kmity napájecí soustavy svým činným odběrem netlumila.. f) Z uvedeného důvodu se zpracovatel poměrům frekvenčních složek blízkých vlastní rezonanční frekvenci napájecí soustavy jako celku v této studii podrobněji nevěnoval. Dalším důvodem pak je zjištění, že i za přítomnosti dvouvětvového FKZ leží hodnoty vlastní rezonanční frekvence napájecí soustavy spolehlivě nad 15. harmonickou, kde by již neměly ovlivnit časový průběh napětí na TV takovou měrou, která by mohla ohrozit funkci trakčního měniče rekuperujícího hnacího vozidla. g) Závěrem je připojen obrázek č. 6 podávající závislost souhrnného činitele THD v napětí TV i vozidlového sběrače poblíž konce napájeného úseku, vzatého pro složky od 3. do 15. harmonické, na délce napájeného úseku TV jednokolejné i dvoukolejné trati, opět v rozsahu od 25 km do 50 km.

14


h) Podobně pro činitel THD ve výstupním napětí TNS při napájení dvoukolejné trati platí obrázek č. 7.

i) Lze konstatovat, že pro mezilehlé body na délce napájeného úseku obsahujícího jedoucí hnací vozidlo budou hodnoty jednotlivých napěťových harmonických i hodnoty THD ležet mezi hodnotami uvedenými na těchto obrázcích. THD v napětí na trakčně nezatíženém TV však bude v celé jeho délce vykazovat stejnou hodnotu jako na výstupu TNS. Situaci popisuje pro napěťové harmonické, pro zvolenou délku dvoukolejného úseku 25 kV 15

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 a hnací vozidlo na jeho konci obrázek č. 8. I pro tento obrázek platí, že spojnice vypočtených bodů jsou určeny pouze pro orientaci o průběhu hledané závislosti a nelze je použít např. pro interpolaci. Hodnoty THD jsou pak pro stejné zvolené výchozí parametry vyneseny na obrázku č. 9.

j) Podobně vznikly obrázky č. 10 a č. 11, které však platí pro délku napájeného úseku 50 km. 16


k) Na obrázku č. 12 jsou vyneseny křivky závislosti hodnot činitele THD pro jednotlivé délky napájeného úseku TV (od 25 km do 50 km) s hnacím vozidlem na jeho konci, kde však na vodorovné ose je procentní vyjádření polohy daného místa. Navíc jsou všechny znázorněné průběhy doplněny regresními křivkami a jejich rovnicemi včetně míry spolehlivosti R2 této náhrady. 17


l) V textu všech tří etap analýzy jsou odvozeny výpočtové výrazy, dovolující případné rozšíření sledovaných rozmezí jak frekvencí, tak i délek či základní harmonické proudu hnacího vozidla. Jako příklad pro aplikaci těchto výrazů je připojen podrobný postup výpočtu pro 7. harmonickou.

Literatura: [1]

SBB/CFF: Überlagerungsversuche Zürich - Meilen - Rapperswil ORE A 122, leden 1977

[2]

Burtscher H., Lekkas G.: Labormodell zur Untersuchung der Ausbreitung und Superposition von Oberschwingungen im Bahnnetz Institut für Automatik und Industrielle Elektronik der ETH Zürich ORE A 122, 1977

[3]

Zwicky R.: Zwischenbericht über die Untersuchungen zur Superposition von Oberschwingungen im Bahnnetz (Resultate aufbauend auf Messauswertungen) Institut für Automatik und Industrielle Elektronik der ETH Zürich ORE A 122, listopad 1977

[4]

Hlava K.: Elektromagnetická kompatibilita (EMC) drážních zařízení Skriptum Univerzity Pardubice, 2004

Praha, březen 2005 Lektoroval: Ing. Jan Matějka 18

Vědeckotechnický sborník ČD č. 19/2005 ČD GŘ O14

19

Vědeckotechnický sborník ČD

Recommend Documents