Vliv technických inovací na cíle a nástroje železniční dopravy

Masarykova univerzita Brno X. Seminář Telč

Jiří Pohl, Siemens, s.r.o. / 5. 11. 2015

Vliv technických inovací na cíle a nástroje železniční dopravy

© Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena.

siemens.cz/mobility

Pocta učitelům Školní brašnička Jára Cimrman Má školní brašničko s penálem dřevěným, s tebou jsem chodíval zeleným osením.

Učitel Voříšek dávno již pod drnem, choulí se v hrobečku v kabátku chatrném.

V tobě jsem nosíval většinou jedničky, k radosti tatíčka, k radosti matičky.

Má školní brašničko s penálem dřevěným, jak se ti Voříšku, jak se ti odměním? Vše, cos mě naučil, předám teď národu, semínka z brašničky vydají úrodu.

© Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 2

5.11.2015

Jiří Pohl

19. a 20. století: vzestup a pád železnice Stručná rekapitulace dějin: - až do 18. století budovala Rakouská monarchie silnice pro koňské potahy - v 19. století byly prakticky veškeré investice soustředěny na budování parostrojních železnic, budování silnic ustalo, - v průběhu 20.století převzala dominantní podíl dopravy na kratší vzdálenosti operativnější automobilová doprava a na delší vzdálenosti rychlejší letadla, - železnici poklesly přepravní výkony a s nimi i výnosy, ale zůstaly ji vysoké fixní náklady výkonově nevyužitého systému – stala se nehospodárnou. Tři možné scénáře dalšího fungování železnice: - okamžitý zánik, - přizpůsobení se pokleslé přepravní poptávce (= postupný zánik), - technologickými inovacemi dosažená konkurenceschopnost. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 3

5.11.2015

Jiří Pohl

21. století: příležitosti pro moderní železnici Evropa, 2015: 1. vědomí dlouhodobé neudržitelnosti čerpání fosilních paliv (aktuální spotřeba v ČR: 106 kWh/osoba/den), => využit bohatství, které nám fosilní paliva dávají, k tomu, abychom se naučili žít i bez nich (jen s obnovitelnými zdroji), 2. vědomí reality klimatických změn v důsledku zvýšení koncentrace CO2 v zemské atmosféře z původních 280 ppm na současných cca 390 ppm, => viz bod 1 3. vědomí nedostatku mladých pracovních sil (důsledek poklesu reprodukční schopnosti z porodnosti kolem 2 % ročně na hodnotu pod 1 % ročně) => zvýšit efektivitu využívání pracovních sil (počínaje cílem, obsahem a kvalitou vzdělání) © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 4

5.11.2015

Jiří Pohl

Realita demografického vývoje Celá Evropa prožívá čtvrtou harmonickou vlnu populačního propadu v období první světové války. Na dva pracovníky odcházející do důchodu (ročník 1950) připadá jeden absolvent školy přicházející do práce (ročník 1995). demografický vývoj v ČR (počet narozených dětí za rok) 350 000 325 000 300 000 275 000 250 000 225 000 200 000 175 000 150 000 125 000 100 000 75 000 50 000 25 000 0 1900

1910

1920

1930

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

2010

2020


5.11.2015

Jiří Pohl

Evropská rada – Summit 23. a 24. října 2014 Závěry o rámci politiky v oblasti klimatu a energetiky do roku 2030 (SN 79/14) Cíle: 1) snížit emise skleníkových plynů alespoň o 40 % oproti roku 1990, 2) zvýšit podíl energie z obnovitelných zdrojů na 27 %, 3) zvýšit energetickou účinnost o 27 %

rok snížení produkce CO2

2020

2030

- 20 %

- 40 %

zvýšení podílu obnovitelných zdrojů zvýšení energetické účinnosti

+ 20 % + 20 %

+ 27 % + 27 %


5.11.2015

Jiří Pohl

Evropská rada – Summit 23. a 24. října 2014

emise CO2 k roku 1990

podíl obnovitelných zdrojů

energetická náročnost

100 90 80

poměr (%)

70 60 50 40 30 20 10 0 2018

2020

2022

2024 2026 letopočet (rok)

2028

2030

2032


5.11.2015

Jiří Pohl

Vývoj dvaceti let v České republice Česká republika 1993 - 2012 1993

2012

250%

200%

150%

100%

50%

0% obyvatelstvo

HDP

osobní přeprava


5.11.2015

nákladní přeprava

spotřeba energie pro dopravu

exhalace z dopravy Jiří Pohl

Struktura zdrojů energie pro dopravu v ČR Podíl uhlovodíkových paliv na energiích pro dopravu vzrostl na 97 % (17 kWh/obyv./den), Podíl elektřiny na energiích po dopravu klesl na 3 % (0,6 kWh/obyv./den).

Spotřeba energie (kWh/den)

denní spotřeba energie pro dopravu na jednoho obyvatele v ČR

15

10

5

0 uhlovodíková paliva

elektřina

I takto malý (3 %) podíl elektrické energie však v ČR zajišťuje: 14 % přepravních výkonů osobní dopravy, 19 % přepravních výkonů nákladní dopravy. => to dokládá vysokou efektivitu elektrické vozby, zejména kolejové. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 9

5.11.2015

Jiří Pohl

Aktualizovaná státní energetická koncepce ČR (přijatá vládou ČR 19.5.2015) Roční spotřeba ropných produktů v dopravě v ČR

spotřeba energie (GWh/rok)

70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 2010

2015

2020

2025 letopočet (rok)

2030

2035

2040

Úkol pro dopravu: snížit do roku 2030 spotřebu ropných paliv o 9 miliard kWh/rok © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 10

5.11.2015

Jiří Pohl

Aktualizovaná státní energetická koncepce ČR (přijatá vládou ČR 19.5.2015) ASEK 2014: elektrická energie pro dopravu v ČR 8 000

spotřeba energie (GWh/rok)

7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 2010

2015

2020


2030

2035

2040

Úkol pro dopravu: do roku 2030 zvýšit uplatnění elektřiny v dopravě o 1,9 mld. kWh/rok © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 11

5.11.2015

Jiří Pohl

Železnice: nástroj ke snížení energetické náročnosti dopravy Měrný trakční odpor vlaku je 3 krát menší, než měrný trakční odpor automobilu Účinnost elektrické vozby je 2,5 krát větší, než účinnost pohonu spalovacím motorem ⇒ Převedení silniční dopravy na elektrifikovanou železnici snižuje spotřebu energie pro dopravu 7,5 násobně (3 x 2,5 = 7,5) ⇒ 1 kWh elektrické energie ze sítě nahradí 7,5 kWh energie nafty (0,75 litru) Poměrná energetická náročnost dopravy 8 6 4 2 0 elektrický

naftový

železnice

silnice

el. vlak

automobil

=>cíl ASEK naradit ročně 9 TWh ropných paliv 1,9 T Wh elektřiny je splnitelný © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 12

5.11.2015

Jiří Pohl

Aktualizovaná státní energetická koncepce ČR Výroba elektrické energie v ČR podíl fosilních paliv

podíl jaderných a obovitelných zdrojů

celkem k úrovni roku 2010

výroba elektrické energie (%)

120 100 80 60 40 20 0 2010

2015

2020

2025 letopočet (roky)

2030

2035

2040

Aktualizovaná státní energetická koncepce ČR předepisuje snížit do roku 2040 podíl fosilních paliv na výrobě elektrické energie ze 61 % na 28 %. Tím dojede ke snížení uhlíkové stopy při výrobě elektrické energie pod polovinu. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 13

5.11.2015

Jiří Pohl

Aktualizovaná státní energetická koncepce ČR výroba elektřiny v ČR fosilní primární energie (kWh/kWh) 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 2010

2015

2020


uhlíková stopa (kg/kWh)

2030

2035

2040

vývoj v elektrárenství: potřeba fosilních paliv potřebných k výrobě elektrické energie a spolu s tím i uhlíková stopa elektrické energie budou trvale klesat. => při orientaci dopravy na elektrickou vozbu bude klesat závislost dopravy na fosilních palivech i produkce oxidu uhličitého dopravou © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 14

5.11.2015

Jiří Pohl

EC/IC vlaky Železnice – jízda rychlostí 200 km/h: spotřeba 2,5 kWh/sedadlo/100 km Automobil – jízda rychlostí 130 km/h: spotřeba 12,5 kWh/sedadlo/100 km


5.11.2015

Jiří Pohl

HS vlaky Pěšky – chůze rychlostí 5 km/h: spotřeba 8 kWh/100 km Železnice – jízda rychlostí 300 km/h: spotřeba 4 kWh/sedadlo/100 km Letadlo – let rychlostí 900/300 km/h: spotřeba 40 kWh/sedadlo/100 km


5.11.2015

Jiří Pohl

Motivace

Rozumně aplikovaná moderní železniční doprava naplňuje strategické společenské cíle: -

je energeticky úsporná, dokáže fungovat bez spalování fosilních paliv, vystačí s malým počtem pracovních sil, umožňuje občanům cestování s aktivním využitím času k práci. Avšak má renomé pomalého, nespolehlivého, nepružného a nepohodlného dopravného prostředku, kterým lidé moc jezdit nechtějí. Podíl železnice na celkových přepravních výkonech v ČR zhruba již od roku 1920 soustavně klesal. Historického minima 5,9 % dosáhl v roce 2008.


5.11.2015

Jiří Pohl

Trendy v osobní dopravě v ČR Vývoj posledních 20 let Přepravní výkony osobní železniční dopravy v ČR 9 000

přepravní výkon (mil. os. km/rok)

8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

letopočet (rok)

Výchozí pramen: Ročenky dopravy (MD ČR) © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 18

5.11.2015

Jiří Pohl

Vývoj osobní přepravy na železnici

V posledních létech je do rozvoje železnic vydatně investováno, a to s významnou finanční podporou z fondů EU: - jsou modernizovány nejdůležitější železniční tratě (tranzitní koridory), - přicházejí nová moderní vozidla (rychlá, výkonná, pohodlná). Zároveň jsou uplatňovány nové metody v oblasti organizace vlakové dopravy: - taktový jízdní řád, - linkové vedení vlaků, - rozdělení úlohy dálkové a regionální dopravy. Tyto kroky se neminuly se svým cílem, cestující a přepravci na ně reagují změnou svého dopravního chování. Železnici rostou přepravní výkony, její podíl na přepravním trhu se zvyšuje. Spolu se zvyšováním kvality je potřené na železnici též zvyšovat kvantitu – rozsah přepravní nabídky. Potenciál růstu (převzetí části silniční dopravy) má železnice značný. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 19

5.11.2015

Jiří Pohl

Trendy v osobní dopravě v ČR Vývoj posledních pěti let ČR: vývoj přepravních výkonů osobní dopravy vůči roku 2009

poměr vůči úrovni roku 2009 (%)

120 115 110 105 železnice 100

autobusy letadla

95

MHD IAD

90 85 80 2009

2010

2011 2012 leteopočet (rok)

2013

2014

Podíl železnice na přepravních výkonech trvale roste => obyvatelstvo má zájem o kvalitní veřejnou hromadnou dopravu. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 20

5.11.2015

Jiří Pohl

Železnice se profiluje především v oblasti dálkové dopravy

Vývoj střední přepravní vzdálenosti osobní železniční dopravy v ČR 50

střední přepravní vzdálenost (km)

45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

letopočet (rok)

=> přepravní výkony dálkové (nadregionální) železniční dopravy rostou rychleji (nárůst zhruba o 6 % ročně), než v regionální železniční dopravě © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 21

5.11.2015

Jiří Pohl

Kontinuální pokles produktivity osobních automobilů registrovaných v ČR (MD ČR: Ročenka dopravy 2014) rok přepravní výkon počet automobilů produktivita automobilu

2004 58 887 3 815 547 os.km/den 42

mil. os. km

2005 59 819 3 958 708 41

2006 60 682 4 108 610 40

2007 62 346 4 280 081 40

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 63 078 63 000 63 570 65 490 64 260 64 650 66 260 4 423 370 4 435 052 4 496 232 4 581 642 4 706 325 4 729 185 4 833 386 39 39 39 39 37 37 38

produktivita osobního automobilu v ČR

produktivita (os. km/den)

43 42 41 40 39 38 37 2004

2005

2006

2007

2008


2011

2012

2013

2014

Roste počet automobilů, ale stagnují přepravní výkony – klesá produktivita Průměrný automobil je v ČR denně využíván méně než půl hodiny, 23,5 h denně překáží © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 22

5.11.2015

Jiří Pohl

Doprava ISO kontejnerů 1 TEU (dvacetistopý ISO kontejner) hmotnost cca 15 t Silniční doprava 1 automobil 2 TEU, 90 km/h spotřeba 48 litrů nafty (s tep. obs. 10 kWh/litr) na 100 km => 0,24 litru nafty na 1 kontejner a 1 km => 2,4 kWh na 1 kontejner a 1 km Železniční doprava 1 vlak, 92 TEU, 100 km/h spotřeba 28 kWh elektrické energie na 1 km => 0,3 kWh na 1 kontejner a 1 km => jeden vlak nahradí 46 nákladních automobilů (jeden strojvedoucí nahradí 46 stále více deficitních řidičů) => spotřeba energie pro dopravu jednoho kontejneru je 8 krát menší © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 23

5.11.2015

Jiří Pohl

Železniční nákladní doprava: moderní přepravy intenzivně rostou přeprva kontejnerů po železnici 1 000 000 900 000

přeprava (kontejner/rok)

800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 0 2005

2006

2007

2008


2011

2012

2013

2014


5.11.2015

Jiří Pohl

Odezva na moderní formy nákladní dopravy Přeprava ISO kontejneru (TEU) je po železnici energeticky výhodnější, než po silnici: - automobil: 2,4 kWh/TEUkm, - elektrický vlak: 0,3 kWh/TEUkm. Avšak to samo o sobě nestačí. K úspěchu bylo potřeba vybudovat systém (síť) terminálů a systém (síť) nákladních expresních vlaků, nápadně připomínajících systém (síť) expresních EC/IC vlaků osobní přepravy: - linkové vedení, - taktový jízdní řád, - vysoká rychlost, - vysoký měrný trakční výkon, - mezistátní provoz, - jednotné řazení vlaků, - jednotný park vozů (též délky 26 m). © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 25

5.11.2015

Jiří Pohl

Odhad struktury dopravních i přepravních výkonů, nákladů a výnosů osobní železniční dopravy v ČR

Osobní železniční doprava v ČR 2015 (v závazku i open access, všichni dopravci) dálková regionální dáková v open doprava v závazku závazku access dálková 34 9 vlakový výkon mil.vl.km/rok 80 43 3,8 1,6 přepravní výkon mld.os. km/rok 2,7 5,4 112 178 34 126 osob na vlak osob/vlak 3,9 1,4 výnos z tržby mld. Kč 2,3 5,3 115 156 gradient tržby Kč/vl.km 29 123 1,03 0,88 Kč/os.km 0,85 měrná tržba 0,98 4,2 0,0 výnos z kompenzace mld. Kč/rok 9,0 4,2 124 0 gradient kompenzace Kč/vl.km 113 98 1,11 0,00 měrná kompenzace Kč/os.km 3,33 0,78 8,1 1,4 11,3 náklady (plus zisk/ztráta) mld. Kč/rok 9,5 238 156 gradient nákladů Kč/vl.km 141 221 2,13 0,88 měrné náklady Kč/os.km 4,19 1,76

celkem poměr D/R 123 54% 8,1 200% 66 372% 7,6 230% 62 429% 0,94 115% 13,2 47% 107 87% 1,63 23% 20,8 84% 169 156% 2,57 42%


5.11.2015

Jiří Pohl


vlakový výkon (mil.vl.km/rok)

přepravní výkon (mld.os. km/rok)

osob na vlak (osob/vlak)

100

6

140

80

5

120

4

100

60

80

3 40

60

2

40

20

1

20

0

0

0

regionální

dálková

regionální

dálková

regionální

dálková

Občané preferují dálkovou železniční dopravu před regionální © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 27

5.11.2015

Jiří Pohl


výnos z tržby (mld. Kč)

měrná tržba (Kč/os.km)

gradient tržby (Kč/vl.km)

6

140

1,2

5

120

1,0

100

0,8

4

80

3

0,6

60

2

0,4

40

1

20

0,2

0

0

0,0

regionální

dálková

regionální

dálková

regionální

dálková

Občané preferují dálkovou železniční dopravu před regionální © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 28

5.11.2015

Jiří Pohl


výnos z kompenzace (mld. Kč/rok)

gradient kompenzace (Kč/vl.km)

měrná kompenzace (Kč/os.km)

10

120

3,5

8

100

3,0

80

2,5

6

2,0

60 4

1,5

40

1,0

2

20

0,5

0

0

0,0

regionální

dálková

regionální

dálková

regionální

dálková

Efektivita regionální železniční dopravy je nižší, než dálkové © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 29

5.11.2015

Jiří Pohl


náklady (včetně zisku/ztráty) (mld. Kč/rok)

gradient nákladů (Kč/vl.km)

měrné náklady (Kč/os.km)

12

250

5,0

10

200

4,0

150

3,0

100

2,0

2

50

1,0

0

0

0,0

8 6 4

regionální

dálková

regionální

dálková

regionální

dálková

Efektivita regionální železniční dopravy je nižší, než dálkové © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 30

5.11.2015

Jiří Pohl

Podpora nákupu vozidel pro osobní železniční dopravu z OPD 2 (2017 – 2023, financováno 85 % EU + 15 % stát)

přepravní výkon (mld. os km/rok)

podpora vozidel OPD 2 (mld. Kč)

měrná podpora (Kč/(os.km/rok))

14

6

6

12

5

5

10

4

4

3

3

2

2

2

1

1

0

0

0

8 6 4

regionální

dálková

regionální

dálková

regionální

dálková

Stát se, na rozdíl od občanů, rozhodl preferovat regionální železniční dopravu © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 31

5.11.2015

Jiří Pohl

Struktura nákladů dálkové osobní železniční dopravy 450 míst, 200 km/h (psepospo)

120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

složky nákladů (elektro)

gradient nákladů (Kč/km)


složky nákladů (diesel) 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Na zhruba 95 % nákladů nemá dopravce vliv © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 32

5.11.2015

Jiří Pohl

Struktura nákladů regionální osobní železniční dopravy 240 sedadel, 120 km/h (psepospo)

složky nákladů (elektro)

80

80

70

70 gradient nákladů (Kč/km)


složky nákladů (diesel)

60 50 40 30 20

60 50 40 30 20

10

10

0

0

Na zhruba 95 % nákladů nemá dopravce vliv © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 33

5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace železniční sítě

Větší část sítě železnic (regionální tratě) má problémy s ekonomickou efektivností (a v řadě případů i s udržitelností své existence) z důvodu slabé přepravní poptávky Menší část sítě (tratě sítě TEN–T) má problém s kapacitním zvládnutím silné přepravní poptávky. Je nutnost posílit všechny její strukturální subsystémy (INS, ENE, CCS, RST).

Kladná zpětná vazba investic: - do tratí se silnou přepravní poptávkou je investováno, stávají se ještě kvalitnější a tím i atraktivnější, - do tratí se slabou přepravní poptávkou není investováno, chátrají a jejich použitelnost klesá.


5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace železniční sítě v ČR (Paretovo pravidlo: 20 % příčin má 80 % následků) podíl jednotlivých kategorií tratí na délce sítě a na dopravních výkonech železnice v ČR 100 90 80 70 60 délka (%) 50

výkony Os (%)

40

výkony N (%)

30 20 10 0 evropská

celostátní

regionální

Jak osobní tak zejména nákladní přeprava, se soustřeďuje malou část sítě. Tratě TEN-T v ČR: 27 % délky sítě, 84 % dopravních výkonů. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 35

5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace železniční sítě dopravní zatížení jednotlivých kategorií tratí v ČR

střední dopravní tok (t/h)

2 500

2 000

1 500

1 000

500

0 evropská

celostátní

regionální

Tratě sítě TEN-T jsou v průměru využívány 33 krát více, než tratě regionální. Je nanejvýš potřebné segregovat provoz rychlých vlaků dálkové dopravy osob a balíčkového zboží jejich převedením na nově vybudované vysokorychlostní (HS) tratě pro rychlost 300 km/h. Konvenční(CR) tratě ponechat zejména nákladní dopravě (RFC koridory). © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 36

5.11.2015

Jiří Pohl

Oblasti optimální aplikace jednotlivých druhů dopravy

Individuální automobilismus

Náklady

Veřejná kolejová doprava

Kolejová doprava: hromadné přepravy pravidelné přepravy (systém) Automobily individuální přeprava občasné přepravy (operabilita)

0

Přepravní výkony


5.11.2015

Jiří Pohl

Intramodální, nebo extramodální konkurence ? linka

Ex 1 Praha - Ostrava

Ex 3 Praha - Brno

forma

open access

závazek veřejné služby

konkurence

intermodální

extramodální

takt

4 různé 2 hodiny

jednotný 1 hodina (0,5)

tarif

3 různé

jednotný

cena (obyčejná ČD)

290 / 356 = 0,81 Kč/km

210 / 255 = 0,82 Kč/km

místenka

u 3 povinná

nepovinná

jízdní doba

4 různé

jednotná

schéma zastavování

4 různé

jednotné

návaznost na přípoje

náhodná

systematická (i tarifně)

využití traťové rychlosti

částečně

plně

standard kvality

4 různé

2 různé

teplá kuchyně

částečně

ano

obnova parku vozidel

není možná

probíhá


5.11.2015

Jiří Pohl

Praha – Brno: přepravní průzkum KORDIS JMK – struktura přepravy Praha - Brno Průzkum Kordis 2013 Denně v součtu obou směrů

IAD BUS VLAK hromadná celkem

91% 6% 3% 9% 100%

69% 31% 100%

47 844 3 161 1 450 4 611 52 455

91,2% 6,0% 2,8% 8,8% 100,0%

hh:mm 2:00 2:30 2:42

min 120 150 162

osobní přeprava mezi Prahou a Brnem 6%

3%

IAD BUS VLAK


5.11.2015

91%

Jiří Pohl

Praha – Brno:přepravní průzkum KORDIS JMK podmínky konverze z IAD na vlak

Průzkum JMK

cesta Praha - Brno (průzkum)

doba cesty konverze min

80

%

0

70

15 72

60 75 90 105 120 135 150

68 59 51 32 23 8 4

konverze (%)

60

30 45

50 40 30 20 10 0 0

20

40

60

80

100 120 140 doba jízdy (min)

160

180

200

220

240


5.11.2015

Jiří Pohl

Praha – Brno: konverzní model IAD zkrácení doby cesty o 12 min, interval mezi vlaky 60 min

konverze (%)

konverze z IAD na vlak 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

20

40

60

konverze z IAD na vlak

80 100 120 140 160 180 200 doba jízdy (min) 40 000 konverze (osob)

35 000 z IAD na vlak výchozí čas vlak

min

162

nový čas vlak

min

150

výchozí interval vlak

min

60

nový interval vlak

min

60

výchozí počtet osob

osob/den

0

nový počtet osob

osob/den

1 040

přírůstek počtu osob

osob/den

1 039

30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000

2,2%

0 0

20

40

60

80 100 120 140 160 180 200 doba jízdy (min)


5.11.2015

Jiří Pohl

Praha – Brno: konverzní model IAD zkrácení doby cesty o 12 min, interval mezi vlaky 30 min

konverze (%)

konverze z IAD na vlak 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

20

40

60

konverze z IAD na vlak

80 100 120 140 160 180 200 doba jízdy (min) 40 000 35 000

výchozí čas vlak

min

162

nový čas vlak

min

150

výchozí interval vlak

min

60

nový interval vlak

min

30

výchozí počtet osob

osob/den

0

nový počtet osob

osob/den

2 156

přírůstek počtu osob

osob/den

2 156

konverze (osob)

z IAD na vlak

4,5%

30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 0

20

40

60

80 100 120 140 160 180 200 doba jízdy (min)


5.11.2015

Jiří Pohl

Praha – Brno: konverzní model IAD citlivost přepravní poptávky na zkrácení doby cestování

1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

strmost konverze z IAD na vlak 0

20

40

60

80 100 120 140 160 180 200 doba jízdy (min)

strmost nárůstu (osob/- min)

strmost nárůstu (%/- min)

strmost konverze z IAD na vlak

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0

20

40

60

80 100 120 140 doba jízdy (min)

160

180


5.11.2015

Jiří Pohl

200

Intramodální, nebo extramodální konkurence ? Open access přinesl důležitý pokrok v poznání. Nastalo zklamání z výsledků intramodální konkurence (otevírání trhu se samo zdiskreditovalo ještě dříve, než byl trh otevřen). Zklamal trh? Nikoliv, jen člověk se opět o kousek vyvinul. Karel Marx popsal přírodní kapitalizmus podle reality19. století, kdy lidé žili ve hmotném nedostatku. Cílem podnikatelských aktivit byl zisk. Současná společnost žije v blahobytu a již se neusiluje o přežití, ale o zážitky. Cílem podnikání není zisk, ale radost z podnikání. Jezdím, tedy jsem. Má to však své meze. Každý může být jen tak ušlechtilý, jak je bohatý. Po překroční této meze končí podnikání pro radost a vystřídá jej oligopolní trh. Jeho rozhodujícími hráči jsou velké národní (i železniční) společnosti.


5.11.2015

Jiří Pohl

Intramodální, nebo extramodální konkurence ? Extramodální konkurence má pro železnice několik zásadních přínosů: -

velký potenciál růstu (2015: železnice má jen 7 % podíl na trhu), neoslabování železnice snižováním výhody z rozsahu , neoslabování železnice snižováním výhody ze struktury, naplňování energetických cílů EU a ČR, naplňování environmentálních cílů EU a ČR . Významným nástrojem růstu extramodální konkurenceschopnosti železnice jsou technické inovace všech jejích čtyř strukturálních subsystémů :

-

INS - tratě, ENE – elektrické napájení, CCS – řízení zabezpečení, RST – vozidla.


5.11.2015

Jiří Pohl

Subsystém INS Zásadním řešením je dostavba železniční sítě – budování nových železničních tratí. Zejména vysokorychlostních, neboť ty jsou investičně i provozně nejlevnější. => Rychlá spojení (viz Nařízení EU č. 1315/2013), Vedle toho je však též potřebné rozvíjet i konvenční síť, zejména tranzitní koridory. => Nákladní koridory RFC (viz Nařízení EU č. 1316/2013).


5.11.2015

Jiří Pohl

Subsystém ENE Podle vládou ČR přijaté aktualizované státní energetické koncepce má být v ČR zvýšena do roku 2030 spotřeba elektrické energie v dopravě oproti roku 2015 ze 2 389 TWh/rok na 4 444 TWh/rok, tedy na 181 %. Dochází ke změně pohledu na rozvoj elektrické vozby. Operační program doprava 1: žádná elektrizace železničních tratí, nakup nových energeticky náročných vozidel se spalovacími motory a to i pro provoz na elektrifikovaných tratích

Operační program doprava 2, CEF: systémové řešení elektrizace železnic (elektrizace dalších tratí, zesilování výkonu napájecích stanic, příprava konverze systému 3 kV na 25 kV) © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 47

5.11.2015

Jiří Pohl

Vliv elektrizace na výdaje objednatele veřejné osobní dopravy

elektrická vozba

naftová vozba

tržby

kompenzace

200

200

180

180

160

160 náklady, výnosy (Kč/km)

náklady, výnosy (Kč/km)

tržby

140 120 100 80 60

140 120 100 80 60

40

40

20

20

0

0 náklady

výnosy

kompenzace

náklady

výnosy


5.11.2015

Jiří Pohl

Vliv elektrizace na konkurenceschopnost železniční nákladní dopravy

měrné náklady vlakové dopravy 450 400

měrné náklady (Kč/km)

350 300 250 200 150 100 50 0 vlak D

vlak E

automobil


5.11.2015

Jiří Pohl

Napěťové a energetické poměry 3 kV (příklad)

DC dvoustranné napájení ZV 120 Cu (P om) U

I

P1

∆P

P2

10 000

U (V); I (A); P (kW); ∆P (kW)

9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 vzdálenost (km)

14

15

16

17

18

19

20

21

22


5.11.2015

Jiří Pohl

Napěťové a energetické poměry 25 kV (příklad) AC jednostranné napájení ZV 0 (I) ∆P

P1

P2

10 000 9 000 8 000 P (kW); ∆P (kW)

7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20 22 24 26 vzdálenost (km)

28

30

32

34

36

38

40

42

44


5.11.2015

Jiří Pohl

Subsystém CCS Základním opatřením je aplikace ERTMS digitálního radiového hovorového a datového spojení EIRENE s technologií GSM-R, jednotného evropského vlakového zabezpečovače ETCS. A to koordinovaně na tratích a na vozidlech budování ETCS v ČR

délka trati (km), počet palunmích částí

délka trati

počet palubních částí

3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 2015

2016

2017

2018

2019 2020 2021 letopočet (rok)

2022

2023

2024

2025


5.11.2015

Jiří Pohl

Účel ETCS Poslušný vlak: -

jede jen tak rychle, jak mu je povoleno, zastaví tam, kde to má nařízeno.

(a to nezávisle na chybě strojvedoucího, nebo ATO)


5.11.2015

Jiří Pohl

Základní princip ETCS: řízený pohyb vlaků

- podmínkou jízdy vlaku kontinuální příjem oprávnění k jízdě – MA (Movement Auhority (analogie k šému u Golema) -

z dat trati je pro vlak vytvořen aktuální statický rychlostní profil, který je přenášen na vozidlo (náhrada návěstidel)

-

podle brzdových schopností vlaku si vozidlová část ETCS vypočte svůj dynamický rychlostní profil. Ten průběžně konfrontuje se skutečnou rychlostí jízdy vlaku – v případě překročení limitní rychlosti vydává ETCS povel k brzdění, aby vlak včas zastavil či snížil rychlost tam, kde má.


5.11.2015

Jiří Pohl

Statický rychlostní profil trati Statický rychlostní profil trati je dán: - trvalými omezeními rychlosti (rychlostníky), - přechodnými omezeními rychlosti (pomalé jízdy).


5.11.2015

Jiří Pohl

Aktuální statický rychlostní profil vlaku Aktuální statický rychlostní profil vlaku je dán: - statickým rychlostním profilem trati, - podmínkami dopravního provozu (jízda přes výhybky sníženou rychlostí, zastavení na konci vlakové cesty, …).

140 120

120

100

V (km/h)

100 80

80

60

60 40 20

0

0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

L (km) © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 56

5.11.2015

Jiří Pohl

Aktuální dynamický rychlostní profil vlaku Aktuální dynamický rychlostní profil vlaku je dán: - aktuálním statickým rychlostním profilem vlaku, - brzdnými schopnostmi tohoto konkrétního vlaku.


5.11.2015

Jiří Pohl

Průběžná kontrola rychlosti

dynamický rychlostní profil (limitní rychlost)

L0 = T0·v … dráha ujetá za dobu prodlevy

v

skutečná brzdná křivka

v = 2a ⋅ Lb

skutečný průběh rychlosti 1 nouzová brzda bod zastavení

0

0

Lb

L


5.11.2015

Jiří Pohl

Vybavení vozidla – DMI (Driver Machine Interface) ETCS - display na stanovišti strojvedoucího


5.11.2015

Jiří Pohl

Jak se vlak dozví, kde je?

- přečte si svojí polohu podle „kilometrovníků“ na trati – pevné balízy (bójky), - mezi nimi si doměří svoji polohu odometrem (měřičem vzdálenosti)


5.11.2015

Jiří Pohl

Výhradní provoz všech vlaků pod kontrolou ETCS První stupeň Vlak vedený vozidlem pod dohledem ETCS využívá jeho výhod: - zásadní zvýšení bezpečnost (minimalizace důsledků chyb strojvedoucího), - možnost jízdy vyšší rychlostí, - možnost energeticky optimálního řízení (znalost profilu rychlosti na 16 km dopředu), - jízda vlaků v těsnějším sledu a s méně omezeními Druhý stupeň Vlak není ohrožen ani ostatními vlaky, neboť i ty jsou vedeny pod dohledem ETCS => požadavek nepřipustit v daném traťovém úseku pohyb vozidel nekontrolovaných ETCS je oprávněný (např. Rakousko) Cíl: co nejkratší (ideálně nulová) doba migrace – po aktivaci traťové části ETCS jsou do příslušného traťového úseku vpuštěna jen vozidla pod kontrolou ETCS. Ekonomický význam: větší díl investiční hodnoty (stacionární část ERTMS) přináší v celém průběhu čerpání své životnosti provozní, bezpečnostní a hospodářský efekt. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 61

5.11.2015

Jiří Pohl

Další přínosy ETCS Přínosy ETCS 2 ke zvýšení propustné výkonnosti tratí, plynulosti jízdy a zvýšení rychlosti: - řízení jízdy nikoliv podle znaků a umístění návěstidel, ale podle libovolně definovaného rychlostního profilu, - náhrada konstantní zábrzdné vzdálenosti brzdnou křivkou závislou na okamžité rychlosti a brzdných schopnostech každého vlaku, - možnost jízdy vlaků v těsnějším sledu, - možnost zvýšení rychlosti jízdy nad dosavadní limit vlakového zabezpečovače LS 160 km/h (respektive nad 100 km/h na nekódovaných tratích), - možnost strategického (energeticky optimálního) řízení jízdy se znalostí rychlostního profilu na vzdálenost až 16 km před vlakem, - náhrada dopravní cesty s omezením jízdou nesníženou rychlostí - potenciálně ohrožující vlak je zajištěn odebráním oprávnění k jízdě (MA), - možnost bezpečného vjezdu na obsazenou kolej, - zpětné hlášení rychlosti a polohy každého vlaku rádioblokové centrále.


5.11.2015

Jiří Pohl

Subsystém RST Vozidla jsou významným subsystémem železničního systému, navíc jsou v bezprostředním styku s cestujícími respektive zbožím, které jsou objektem přepravy. Mají významná rozhraní s ostatními strukturálními subsystémy železničního systému (INS, ENE, CCS) a proto je potřebné, aby s nimi kooperovala s cílem nabídnout přepravní poptávce vyšší kvalitu i kvantitu.


5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace vozidel pro osobní dopravu Tradice - univerzální osobní železniční vůz: - v prvé fázi svého technického života využíván v rychlíkové službě, - v druhé fázi svého technického života využíván na zastávkových vlacích. Současnost – jednoúčelově řešená železniční vozidla: - pro dálkovou osobní dopravu, - pro regionální osobní dopravu. Skutečnost, že vozidlo bude celý svůj technický život vázáno na jediný druh služby, má tři zásadní důsledky na jeho technické řešení: a) lze jej optimalizovat pro jeden účel (buď dálková, nebo regionální doprava), b) musí mít v sobě velkou zásobu modernosti (nemá kam propadnout), aby bylo ve stejné službě pro cestující 30 let atraktivní, c) musí svoji variabilitou zvládnout kvantitativní vývoj přepravní poptávky v horizontu 30 let © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 64

5.11.2015

Jiří Pohl

Specifické znaky vozidel pro regionální přepravu osob a vozidel pro dálkovou přepravu osob Charakteristické údaje vlaků osobní přepravy na hlavních tratích v ČR

Parametry osobní přepravy vlak nejvyšší provozní rychlost typická přepravní vzdálenost typická vzdálenost zastávek cestovní rychlost střední doba jízdy mezi zastávkami střední doba přepravy

km/h km km km/h min min

EC, IC, Ex 200 250 80 110 44 136

R 200 150 40 90 27 100

Os 160 20 4 60 4 20

Parametry cestování EC, IC, Ex a R vlaky se zásadním způsobem odlišují od cestování Os vlaky. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 65

5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace vozidel pro osobní dopravu Regionální železniční vozidla Základní požadavky na úrovni vozidel MHD: rychle nastoupit, krátce cestovat, rychle vystoupit Typické znaky: - nízká hmotnost (o spotřebě rozhoduje kinetická energie), - strohost, jednoduchost (nízké denní proběhy vyžadují levné vozidlo), - krátká doba přepravy neklade vysoké nároky na chodové vlastnosti a hluk, - vnější bezbariérovost pro rychlý nástup a výstup, - vnitřní bezbariérovost není nutnosti, - catering není potřebný, - WC stačí minimum, - osoby se zavazadlem jsou výjimkou, mohou cestovat ve víceúčelovém prostoru. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 66

5.11.2015

Jiří Pohl

Polarizace vozidel pro osobní dopravu Dálková vozidla Základní požadavky na úrovni obývacího pokoje či kanceláře: pohodlně cestovat, plnohodnotně využít čas – pracovat, najíst se, relaxovat, ... Typické znaky - hmotnost není zásadní (o spotřebě rozhoduje aerodynamika), - solidnost, komfort (vysoké denní proběhy nevyžadují levné vozidlo), - dlouhá doba přepravy klade vysoké nároky na chodové vlastnosti a hluk, - nízkopodlažnost není vhodná (zhoršuje chodové a akustické parametry), - vnitřní bezbariérovost je nutnosti, - catering je nutností, - WC musí být dostatek a musí mít velké nádrže – nesmí limitovat proběh vozidla, - osoby s velkým zavazadlem jsou pravidlem, cestují pohodlně a mají zavazadlo na dohled. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 67

5.11.2015

Jiří Pohl

Vliv růst přepravní poptávky na přepravní nabídku (extrapolace dosavadního 6 % meziročního nárůstu nadregionální osobní dopravy v ČR do dalších let) Vývoj přepravní kapacity dálkových vlaků při pokračování trendu let 2009 až 2013 přepravní poptávka

přepravní nabídka

800

kapacita vlaku (míst/vlak)

700 600 500 400 300 200 100 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 letopočet (roky)

=> růst přepravní poptávky vyžaduje otevřenou koncepci velikosti vlakových souprav © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 68

5.11.2015

Jiří Pohl

Tradiční (UIC) rozhranní Komponenty: - nárazníky, - tažný hák se šroubovkou, - hlavní a napájecí potrubí pneumatické brzdy, - mezivozový přechod se sklopnými můstky a pryžovými návalky, - průběžné vedení elektrického topení (1 kV AC/DC – 1,5 kV AC/DC – 3 kV DC), - ovládací vedení (vícežilový kabel). Výhody: - evropská jednotnost, - jednoduchost Nevýhody (z pohledu osobní přepravy): - pronikání hluku, - pronikání chladu / tepla, - pronikání prachu a nečistot, - pronikání tlakových vln, - malý rozsah elektrického propojení, - nesnadná průchodnost (servírovací vozík, kufr na kolečkách). © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 69

5.11.2015

Jiří Pohl

Vnitřní bezbariérovost


5.11.2015

Jiří Pohl

Nový trend pro modernizované tratě: netrakční jednotky Lokomotiva plus ucelená souprava vozů zakončená řídícím vozem

Cíl: využít předností ucelených jednotek i předností vlaků s lokomotivami Výhody: jednoduchá konstrukce (zvlášť lokomotiva, zvlášť vozy), jednoduchá údržba (zvlášť lokomotiva, zvlášť vozy), variabilnost (počtu a typu vozů, typu lokomotivy), komfort ve vozech – využití předností ucelených jednotek (tichý a klidný vnitřní prostor) nízká spotřeba energie – dokonalá aerodynamika. Oblast použití: EC/IC vlaky na dopravně silněji zatížených modernizovaných tratích © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 71

5.11.2015

Jiří Pohl

Dvě odlišná mezivozová rozhranní Vně jednotky (krajní vozy) – standardní rozhranní UIC: tažný hák se šroubovkou nárazníky hlavní potrubí samočinné brzdy a napájecí potrubí průběžné vedení elektrického topeni (1 kV / 1,5 kV / 3 kV) ovládací vedení UIC → jednotku lze spojit s jakýmkoliv vozidlem podle standardů UIC Uvnitř jednotky (mezi vozy) – specifické rozhranní: krátká semipermanentní spřáhla dokonale tlakotěsné a odhlučněné mezivozové přechody (interiér tvoří volně průchodný a tlakotěsný celek) propojení elektrických AC i DC vozidlových sítí s redundancí propojení ovládacích vodičů a datových sběrnic →Siemens, využití technických a vyhrazena. ekonomických výhod ucelených jednotek © s.r.o., všech divize Mobility 2015 Všechna práva Strana 72

5.11.2015

Jiří Pohl

Volně průchozí vlak dokonale utěsněný a odhlučněný mezivozový přechod


5.11.2015

Jiří Pohl

Tiché a klidné cestování v příjemném prostředí


5.11.2015

Jiří Pohl

Umístění zavazadel v dohledu cestujícího


5.11.2015

Jiří Pohl

Nákladní doprava

Zásadní změnou je zvýšení rychlosti běžných nákladních vlaků z tradiční hodnoty 65 km/h na současných 100 km/h. Důvody: - využití kapacity tratí – možnost jízdy v těsném sledu za rychlíky (s výsledkem až několikanásobného zvýšení cestovní rychlosti), - srovnatelné časy s nákladními automobily, - vysoká produktivita vozidel i personálu (odpisy i mzdy plynou s časem). Důsledky: - zvýšení měrného výkonu z 1 kW/t na 3 kW/t – náhrada lokomotiv o výkonu 2 MW lokomotivami o výkonu 6 MW, - u systému 3 kV potíže s přenosovou schopností trakčního vedení (ztráty činí desítky procent) – konverze na systém 25 kV se stává nutností, - nutnost zabývat se hlučností (hluk valení roste se 3. mocninou rychlosti), - strojvedoucí registruje za směnu násobně více návěstidel, roste pravděpodobnost omylu – řešení: přechod na jízdu pod dohledem ETCS. © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 76

5.11.2015

Jiří Pohl

Snížení hluku železniční dopravy Hluk valení roste se třetí mocninou rychlosti, tedy o 9 dB při zdvojnásobení rychlosti (10 . 3 . log 2 = 30 . 0,3 = 9). Hladkými koly (odklon od třecích brzd s litinovými špalíky) a kvalitními podvozky lze zásadním způsobem snížit akustický výkon hluku valení. Příklad Railjet: pokles o 15 dB (32 krát méně) proti dosud používaným vozům. Struktura hluku kolejového vozidla (směrné hodnoty) 100

základ trakce valení - staré valení - nové aerodynamika

Lp (dB)

90 80 70 60 10

20

40 80 rychlost (km/h)

160

320


5.11.2015

Jiří Pohl

Poslání železnice

Cílem je prosperující společnost, které doprava umožňuje kvalitní rodinný, kulturní a hospodářský život po celé ploše území a přitom je energeticky úsporná a šetrná k životnímu prostředí. Prostředkem k tomu je vytvořit v oblasti silné přepravní poptávky moderní železnici, a to souladem čtyř strukturálních subsystémů: - tratě (INS), - řízení a zabezpečení (CCS), - energetické napájení (ENE), - vozidla (RST). Vozidla (RST) v této struktuře působí jak samostatně, tak ve vazbě na ostatní strukturální subsystémy.


5.11.2015

Jiří Pohl

Děkuji Vám za Vaši pozornost. Ing. Jiří Pohl Engineer Senior Siemens, s.r.o. / MO EN Siemensova 1 155 00 Praha 13 Česká republika

siemens.cz/mobility © Siemens, s.r.o., divize Mobility 2015 Všechna práva vyhrazena. Strana 79

5.11.2015

Jiří Pohl

Vliv technických inovací na cíle a nástroje železniční dopravy

Recommend Documents