Alternativní koncept vysokorychlostních tratí v České republice

• Foto

GENEZE ALTERNATIVNÍHO ŘEŠENÍ
Konkrétní představu o časové efektivitě jednotlivých dopravních prostředků poskytuje obr. 1, kde je vzata v úvahu doba přístupu k dopravnímu prostředku a jsou uvažovány typické střední cestovní rychlosti. Graf dokládá, že vlak na klasické trati není prakticky konkurenceschopný vůči automobilu. Vlak na VRT, naproti tomu, je na vzdálenosti 300 km příznivější z hlediska celkové cestovní doby než letadlo.

Výše uvedený vývojový trend a nutnost řešení byly rozpoznány již v 70. letech minulého století rovněž v bývalém Československu. Řešení této problematiky se ujal mezioborový výzkumný tým na bývalé Vysoké škole dopravní v Žilině na počátku sedmdesátých let v rámci komplexně pojatého státního výzkumného úkolu S 13-533 „Zvyšování rychlostí na železnici v ČSSR.“ Při řešení jedné dílčí úlohy věnované aerodynamickým účinkům na objekty v blízkosti koleje pojížděné vyšší rychlostí bylo v roce 1973 dosaženo významného rychlostního rekordu na území dnešní České republiky opakovanou jízdou rychlostí 200 až 205 km/h v části traťového úseku Brno – Břeclav. V 90. letech navázala na řešení problematiky VRT příslušná pracoviště rezortu dopravy. Vycházela ze zkušeností, získaných při této výzkumné činnosti a z tehdy již bohatých zahraničních zkušeností. Byly zpracovány studie, jejichž výsledkem byl ideový návrh trasy VRT mezi Prahou a Brnem a byla vydána příslušná stavební uzávěra v dotčených územích.

Zcela nezávisle na tomto stavu věcí vznikla na akademické půdě Dopravní fakulty Jana Pernera (DFJP) Univerzity Pardubice expertní skupina, která si vytkla za cíl nalézt koncept pro alternativní řešení VRT v ČR, která by byla investičně nejméně náročným řešením a se současně maximálním dosažitelným efektem v pokud možno nejbližším časovém horizontu.

Byla zkoumána cesta, zvolená v řadě případů u zahraničních železničních správ – a sice vhodná kombinace rekonstruovaných stávajících tratí s navázáním vysokorychlostní novostavby. Novostavba by byla budována jen v úsecích, kde stávající trať představuje jinak neřešitelné rychlostní omezení. Takto vznikl na přelomu let 1995/96 první nástin řešení [1]. Vůle pracovníků DFJP aktivně se zapojit do řešení této problematiky vycházela ze zkušeností a poznatků získaných při výše zmíněné výzkumné činnosti na bývalé Vysoké škole dopravní v Žilině. Pro objektivní zhodnocení citovaného nástinu řešení bylo uspořádáno v roce 1995 na DFJP 1. mezinárodní kolokvium ŽELVRS, jehož se účastnili mimo domácích znalců taktéž specialisté z Francie a z Německa. Poté byl předložený nástin dále precizován a bylo uskutečněno několik dalších prezentací a diskusních fór. Poslední kolokvium na toto téma v roce 2001 prezentovalo konsistentní pohled na řešenou problematiku s přihlédnutím k předchozím připomínkám a námětům, které vycházely ze zkušeností zahraničních specialistů. Jednací materiál [2] byl podroben oponentuře specialisty – pracovníka DB AG [3].

O dílčích problémech a poznatcích bylo referováno rovněž na mezinárodních konferencích [4].

Od roku 1999 dosud, probíhá studijní projekt Alternativní řešení vysokorychlostních železničních tratí v ČR v rámci projektově orientovaného studia na Fakultě dopravní ČVUT, na jehož řešení pracovalo dosud 12 studentů a bylo vypracováno osm závěrečných prací. Bližší informace o průběhu těchto prací, přehled dosažených výsledků a rovněž základní popis první části níže uvedené navrhované alternativní trasy byl obsahem příspěvků na vědeckých konferencích [10], [11].

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA ALTERNATIVNÍHO ŘEŠENÍ
Základem návrhu alternativního řešení, označeného jako 1. část alternativního řešení trasy VRT, byla analýza rychlostních poměrů na prvním národním, tj. čtvrtém evropském železničním koridoru po dokončení jeho rekonstrukce [1], [2]. Výsledkem bylo zjištění, že úsekem s nejnižší specificky definovanou fiktivní střední rychlostí pro klasické vlakové soupravy je úsek Choceň – Brno v délce 115 km, kde tato rychlost činí 100 km/h, zatímco ostatní úseky v sumární délce téměř trojnásobné, poskytují tuto rychlost až 150 km/h s potenciální možností jejího zvýšení s ohledem na příznivé geometrické parametry trasy. Použití pendulárních vlaků zvýší ve zmíněném úseku Choceň – Brno fiktivní střední rychlost na 115 km/h.  Zjištěnou nehomogenitu rychlostního profilu možno odstranit při zachování předností vyplývajících z investičně náročné rekonstrukce větší části prvního koridoru překlenutím kritického úseku novostavbou VRT v délce 92 km. Tímto se jednak akcentuje přínos provedené rekonstrukce, jednak se zkrátí vzdálenost mezi Prahou a Brnem o 23 km a současně se vytvoří předpoklad pro výrazné zvýšení střední rychlosti při minimalizovaném objemu investic.

Volba trasy prošla od prvního ideového návrhu některými úpravami, které byly dány postupným respektováním geologických poměrů, enviromentálních hledisek a kolizních bodů vůči podzemním potrubním trasám a nadzemním energetickým vedením. V neposlední řadě byla trasa upravována i s ohledem na minimalizaci směrových oblouků a vertikální členitosti.

První část alternativní trasy VRT (obr. 2) začíná odbočením z rekonstruované koridorové trati poblíž zastávky Sedlíštka v nadmořské výšce 250 m mezi železničními stanicemi (žst.) Zámrsk a Choceň a směřuje jiho-jiho-východním směrem k prvnímu vrcholovému bodu v nadmořské výšce 559 m v traťovém km 37,4. Dále trať pozvolna klesá s mírnými protisklony až na konec 1. části alternativní trasy VRT. Ten se nachází na odbočce poblíž zastávky Česká, zaúsťující novou trať do stávajícího mezistaničního úseku Kuřim – Brno-Královo Pole ve výšce 292,5 m n. m. Pro zmíněné řešení byly zpracovány jízdní doby a energetické výpočty. Pokud dojde v dohledné době k vyčerpání dopravní kapacity v úseku Kuřim – Brno, zejména intenzifikací příměstské dopravy, bude nutno uvažovat jinou možnost zaústění do uzlu Brno.

Na trati se vyskytuje devět směrových oblouků o poloměrech 7 000 až 8 000 m v celkové délce 29,7 km. Největší podélný sklon trati dosahuje hodnoty 23 ‰ v délce 2,5 km. Téměř 26 % délky novostavby připadá na umělé stavby. Dlouhých mostních objektů se vyskytuje 11 v celkové délce 6,13 km, přičemž nejdelší most má délku 1 338 m. Tunelů je navrženo 13 o celkové délce 17,75 km, z nichž nejdelší má délku 3 323 m [5], [6].

Otázka jmenovitého statického nápravového zatížení zatím nebyla řešena a bude výsledkem posouzení provozně technologických požadavků a následných ekonomických rozvah. Tento proces je předmětem současných výzkumných prací. Není vyloučeno, že vedle jízd lehkých ucelených vlakových jednotek rychlostí 300 km/h bude shledán účelným provoz speciálních rychlých nákladních vlaků rychlostí 120 km/h, příp. více, v obdobích dopravního sedla vlaků osobní přepravy z důvodů komerčně ekonomických.

Příznivá okolnost již provedené radikální rekonstrukce koridorového úseku Krasíkov – Zábřeh umožňuje další využití úseku VRT Sedlíštka – Česká, pokud by byla vybudována poměrně krátká spojovací větev směrem na žst. Rudoltice z místa, označeného dále jako Českomoravský kříž (na obr. 2 označeného jako odb. Svitavy). Toto řešení by umožnilo překlenout úsek Choceň – Rudoltice – Krasíkov s poměrně nízkými traťovými rychlostmi, a tak by došlo k podstatnému zkrácení jízdní doby v relaci Praha – Olomouc – Ostrava.

V nedalekém časovém horizontu lze reálně předpokládat vyčerpání dopravní kapacity příměstskými vlaky v oblasti pražské aglomerace. Pro tento případ je uvažována 2. část alternativního řešení trasy VRT v ČR (obr. 3, 4). Řešení bylo zpracováno pro vyústění VRT ze žst. Praha-Vršovice, dále po vlastních kolejích v souběhu s tratí Praha – Benešov a před žst. Praha-Hostivař v nadmořské výšce 266 m v km 0,0 VRT je uvažován přechod na vlastní trasu. Na trati se vyskytují dva směrové oblouky o poloměru 2 000 m na počátku trasy a dále 10 směrových oblouků o poloměru 8 000 m. Největší podélný sklon trati dosahuje hodnoty 34,8 ‰ v délce 2,5 km. Dlouhé mostní objekty se vyskytují dva v celkové délce 1 189 m. Tunely jsou navrženy čtyři o celkové délce 3 969 m, z nichž nejdelší má 1 310 m. Nejvyšší vrchol trati dosahuje nadmořské výšky 380 m v km 119,5 poblíž Vysokého Mýta. Celková délka této části VRT činí 126,5 km. V km 58 je situován odbočný uzel směrem na Havlíčkův Brod a v km 95 ve směru na Hradec Králové [16].

VZTAH MEZI ZKRÁCENÍM JÍZDNÍ DOBY A PŘEPRAVNÍ POPTÁVKOU
Jako základ pro stanovení hodnoty zkrácení jízdní doby mezi Prahou a Brnem byla vzata jízdní doba 160 minut jako reprezentativní pro současný stav, daná vlaky EC, pro něž byl prováděn přepravní průzkum [7].

Právě hodnota zkrácení jízdní doby je spolu s přepravní vzdáleností rozhodujícím faktorem, ovlivňujícím zvýšení přepravní poptávky a toto zvýšení je pak zárukou ekonomické efektivnosti vynaložených investic. Dokazují to výsledky modelových výzkumných studií prováděných v SRN, jež byly potvrzeny praktickými výsledky dosaženými u vyspělých evropských železničních správ [3]. Podle těchto výzkumných prací platí vztah mezi specificky vyjádřeným poměrným faktorem přepravní poptávky Y a přepravní vzdáleností L uvedený na grafu v obr. 5.

Interpretace a aplikace této grafické funkční závislosti vyplývá ze vztahu (1):



Ostatní symboly jsou zřejmé z předchozího textu.

Předmětem zkoumání výhledové přepravní poptávky byla jen osobní doprava, zaměřená pouze na relaci Praha – Brno. Dvěma nezávislými postupy, z nichž jeden odpovídal výše uvedené metodice, bylo odvozeno pro horizont roku 2015 pásmo 6 až 8 tisíc cestujících bez započítání cestujících tranzitních, tj. 2,1 až 2,8 mil. cestujících ročně [7]. Toto přepravní množství by vyžadovalo v přepravní špičce takt vlaků 1 h a v přepravním sedle 2 h.

Výrazné zvýšení přepravní poptávky po zahájení provozu na VRT se potvrdilo v Německu [3], ve Francii [8] i ve Španělsku [9]. Předpoklad pro další nárůst přepravní poptávky v relaci vlaků Praha – Brno dává i kapacitně přetížená dálnice D1 s množstvím nehod a narůstajícími kongescemi a se zhoršujícím se stavem povrchu vozovky. Rovněž i uvažované rozšíření mýta na silnice I. třídy (vč. osobních automobilů) také podporují tento předpoklad. Další přepravní poptávku na předmětné VRT představují přednostní zásilky v nákladní dopravě, hlavně v mezinárodních relacích. Je tedy vysoce pravděpodobné, že vedle jízd lehkých ucelených vlakových jednotek rychlostí 300 km/h bude požadován provoz speciálních rychlých nákladních vlaků rychlostí 120 km/h, příp. vyšší, v obdobích dopravního sedla vlaků osobní přepravy, z důvodů komerčně ekonomických.

PŘEDNOSTI ALTERNATIVNÍHO ŘEŠENÍ
Jako prioritní se v souladu s pojetím MD ČR považuje spojení Praha – Brno, kdy se této relace týká i prezentované alternativní řešení. Sledováno je zde splnění naléhavých požadavků na rychlou vnitrostátní dopravu i značné části požadavků na rychlou tranzitní dopravu mezinárodní, tj. na panevropský koridor spojující Skandinávii, resp. severoněmecké přístavy se zeměmi Balkánského poloostrova.

Časový horizont úplného dokončení této části vysokorychlostního systému mezi Prahou a Brnem podle dosavadního návrhu MD ČR a jeho uvedení do provozu lze bez nadsázky odhadnout, s ohledem na hospodářské možnosti a existenci dalších priorit, teprve kolem roku 2050. Do té doby by byla na různých místech dotčeného území řada stavenišť, která v kratších úsecích budou nefunkční, pokud by nebyla současně budována dlouhá traťová spojení se stávajícími tratěmi, což by ovšem významně zvýšilo náklady na výstavbu a perspektivní využití těchto staveb by bylo problematické. Prezentované alternativní řešení naproti tomu tento problém nevykazuje. Navíc je možno vhodnou lokalizací a etapizací docílit dílčí využívání vybudovaných úseků v nejkratší době s markantními dopravně technologickými přínosy, což je umožněno účelným a výhodněji lokalizovaným připojením VRT na stávající železniční infrastrukturu. V dosavadním návrhu MD ČR předložené spojení v úseku Praha – Brno míjí významnou sídelní a průmyslovou aglomeraci Pardubice – Hradec Králové, což je nedostatek z hlediska dopravně politického. Pokud se tato lokalita začlení k systému VRT, vytvoří se předpoklady pro zvýšení přepravní poptávky a rozšíří se i využitelnost letiště Pardubice jako záložního vůči letišti Praha. Alternativní řešení tento nedostatek nevykazuje.

Alternativní řešení umožní naplnění požadavku daného heslem „Praha – Brno za hodinu“. Délka trasy s využitím 1. a 2. části alternativní trasy je 228 km, což při maximální rychlosti 300 km/h je i se zastávkou v Pardubicích bezproblémově zvládnutelné.

Realizace 2. části alternativního řešení umožní vedení trasy v úseku Praha – prostor odbočného uzlu „Českomoravský kříž“ v převážně příznivějších geomorfologických podmínkách s nižší energetickou náročností. Rovněž by byl takto vytvořen předpoklad pro možné využití alternativní trasy VRT pro řešení připojení třetího národního koridoru ve směru na Olomouc vybudováním odbočné větve z obočného uzlu Českomoravský kříž – Krasíkov v délce cca 35 km.

Úsek odbočka Sedlíšťka – Českomoravský kříž – odbočka Krasíkov v celkové délce cca 42 km by, pokud by byl vybudován jako první, mohl v počátečním období zároveň sloužit jako zkušební trať s rychlostí 300 – 330 km/h pro testování vozidel, pevných trakčních zařízení, zabezpečovacích zařízení, prvků železničního svršku a dalších zařízení, s nimiž nemá v ČR ani průmysl, ani složky železniční správy dosud dostatečné vlastní zkušenosti.

Vybudováním vysokorychlostního propojení podle předchozího bodu by nebylo třeba řešit zamýšlenou rektifikaci stávající trati v úseku Choceň – Ústí nad Orlicí, čímž by mohly uspořené prostředky přispět pro stavbu VRT ve výše uvažovaném trasování.

Tento článek vznikl v kooperaci:

• na Českém vysokém učení technickém v Praze, Fakultě dopravní jako součást výzkumného záměru „Rozvoj metod návrhu a provozu dopravních sítí z hlediska jejich optimalizace (MSM6840770043)“, financovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy,
• na Univerzitě Pardubice, Dopravní fakultě Jana Pernera jako součást institucionálního záměru „Teorie dopravních systémů“ (MŠM 0021627505), financovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy.

prof. Ing. Vlastislav Mojžíš, mojzivla@fd.cvut.cz,
doc. Ing. Jaroslav Opava, CSc., opavajar@fd.cvut.cz,
Ústav ekonomiky a managementu
dopravy a telekomunikací,
Fakulta dopravní, ČVUT Praha

Ing. Josef Bulíček, Ph.D., josef.bulicek@upce.cz,
Katedra technologie a řízení dopravy,
Dopravní fakulta Jana Pernera,
Univerzita Pardubice

RECENZE/REVIEW
Předložený článek se zabývá jedním z druhů dopravy a to vysokorychlostní železniční dopravy. Tato oblast je sledovaná v řadě evropských i světových zemích už po delší období a je považována za významný faktor v národohospodářském systému země. Těch důvodů je celá řada, ať už čistě dopravních, tak i ekonomických a environmentálních.

Lze proto přivítat, že autoři seznamují odbornou veřejnost se situací v České republice a to jak z hlediska historického vývoje této problematiky, tak i se současnými návrhy alternativních projektů.

Článek je logicky rozdělen do několika částí. V prvé části se autoři věnují vzniku alternativního návrhu. Popisují řešení tohoto vývojového trendu, který byl nejprve v podmínkách Československa, později České republiky, řešen v akademických institucích. V závěru této části se pozornost soustřeďuje na dvě tato pracoviště, která se intensivně zabývají vysokorychlostními tratěmi: jde o Dopravní fakultu Jana Pernera v Pardubicích a v poslední době se tato činnost soustředila na půdu Fakulty dopravní ČVUT. K této části nemám připomínek, možná by stála za zmínku vazba akademické činnosti a resortu dopravy.

Druhá část se zabývá základními charakteristikami navrhovaného řešení, které vychází z prostředí Fakulty dopravní v Praze. Je popsán návrh trasy se základními technologickými parametry, které je ovšem nutno doplnit provozními charakteristikami a ekonomickým posouzením. Následující 2. část alternativního řešení popisuje návrh, který předpokládá vyčerpání dopravní kapacity příměstskými vlaky. Prezentace je obdobně strukturována jako návrh č.1, pro návrh č. 2 platí stejné dodatky, tj. doplnění o provozně ekonomické a ekonomické charakteristiky.

Ve třetí části se vychází ze základních faktorů dopadu dopravy na ekonomiku provozu: zkrácení jízdní doby a zvýšení přepravní poptávky. Je uveden korelační vztah, který vychází ze zahraničních studií a který byl ověřován i praktickým provozem. Je uveden výsledek zkoumání přepravní poptávky na trati Praha – Brno.

Ve čtvrté části jsou uvedeny předpokládané přednosti vysokorychlostní dopravy a jako prioritní se považuje, a domnívám se, že zcela právem, relace Praha-Brno. VRT by mohla řešit i spojení s oblastmi Hradec Králové a Pardubice.

ZÁVĚR
Článek seznamuje čtenáře s problematikou VTR v Česku i v zahraničí a popisuje historii a současnost řešené problematiky, zejména v prostředí akademických pracovišť. Článek vystihuje základní charakteristiky návrhu, který je v poslední době řešen zejména na pracovišti Fakulty dopravní ČVUT. K práci nemám zásadních připomínek. Doporučuji, aby autoři, jakmile získají v navazujících pracích další výsledky, neváhali seznámit s nimi cestou publikace odbornou veřejnost.

Literatura :
[1] Mojžíš, V., Opava, J., Pařík, P., Vonka, J.: Prezentace nástinu řešení vysokorychlostní dopravy v ČR. Univerzita Pardubice, DFJP, Katedra technologie a řízení dopravy, Pardubice 1996
[2] Opava, J., Mojžíš, V.: Alternative Lösung des Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnverkehrs in der Tschechischen Republik. ŽELAKTUEL, Praha 2001
[3] Breimeier, R.: Gedanken zum Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnverkehr in der Tschechischen Republik. ŽELAKTUEL, Praha 2001
[4] Mojžíš, V., Opava, J.: Synergie koridorů a vysokorychlostních tratí. XI. Medzinárodná konferencia „VRT“ Modernizácia železničných tratí, Žilina 2001
[5] Večeřa, M.: Volba typu konstrukce jízdní dráhy VRT Sedlíštka – Česká. Diplomová práce, ČVUT FD, Praha 2007
[6] Luksza, D.: Průzkum trasy VRT Zámrsk – Česká z hlediska úložných liniových zařízení a venkovních energetických vedení. Diplomová práce, ČVUT FD, Praha 2007
[7] Baloun, T.: Provozně-ekonomická studie VRT – zahájení 2010–2015. Diplomová práce, ČVUT FD, Praha 2007
[8] Pepy, G.: 25 Years of the TGV. Modern Railways 10/2006, s. 67 – 74
[9] Sečet, B.: Thaly´s 10th Birthday. Modern Railways 8/2006, s. 65
[10] Večeřa, M.: Studentský projekt alternativního řešení vysokorychlostní trati v ČR. 7. vědecká mezinárodní konference Národohospodářské aspekty dopravního systému. Fakulta dopravní ČVUT, Praha, březen 2007
[11] Opava, J., Mojžíš, V.: Alternative Solution of High-speed Railway Connection between Prag and Brno, Mezinárodní konference Od koněspřežné železnice k vysokorychlostním dopravním systémům. Fakulta dopravní ČVUT, Praha duben 2007.
[12] Studie VRT. Analýza přepravních stavů a výhledové možnosti dopravních systémů ve vybraných směrech. Studie 12/06. SUDOP Praha a. s., Praha 2006.
[13] Koordinační studie vysokorychlostních tratí 2003. MD ČR a IKP Consulting Engineers s. r. o. [online]. Poslední revize: 2006 [cit. 2007-07-03], dostupný z: <http://www.mdcr.cz/cs/Drazni_doprava/Rozvoj_zeleznicni_infrastruktury/Železniční+vysokorychlostní+tratě.htm>.
[14] Blažek, J.: Prověření propustnosti železniční trati č. 250 s ohledem na možnost vložení tras vlaků vysokorychlostní dopravy v úseku Česká – Brno. Diplomová práce, Univerzita Pardubice, DFJP, Pardubice 2008.
[15] Svoboda, R.: Prověření propustnosti železniční trati č. 011 s ohledem na možnost vložení tras vlaků vysokorychlostní dopravy v úseku Kolín – Praha. Diplomová práce, Univerzita Pardubice, DFJP, Pardubice 2008.
[16] Masopust, L.: Studentský projekt a bakalářská práce Studie investiční náročnosti VRT, FD ČVUT Praha 2009.

An Alternative Concept of High-Speed Rail Lines in the Czech Republic
This article describes the history and present of the research of possible solutions to high-speed rail lines in the Czech Republic. It mentions the work of the University of Transport in Žilina in the 1970s, Transport Faculty of the University of Pardubice Jan Perner in the late 1990s, and in particular it deals with the current research of the Faculty of Transportation Sciences of the Czech Technical University

Autor

• Prof. Ing. Duchoň Bedřich CSc.

Alternativní koncept vysokorychlostních tratí v České republice