Vlak a honba za rekordem: Jak rychlá může být železnice ve 21. století?

Když byly v 18. století položeny první kilometry kolejí a parní lokomotiva Rocket (Raketa) dosáhla tehdy závratné rychlosti 46 km/h, dmuli se pýchou nejen konstruktéři, ale celá lidská společnost tušila převratnou revoluci v dopravě. Postupem času se ukázalo, že systém kolo-kolejnice je nejen vysoce efektivní, ale má velký potenciál dalšího rozvoje především v kombinaci s elektřinou.

Téma Vlaky příštích časů, speciál Zpátky do budoucnosti, rozhovor s českou tenisovou jedničkou Petrou Kvitovou a mnoho dalších témat najdete v aktuálním čísle časopisu Prima ZOOM, které je právě v prodeji.

Vlak a rychlost na prvním místě

20. století na evropské železnici, to byla úchvatná honba za zvyšováním trakčních výkonů a překonáváním rychlostních rekordů. Mezi světovými válkami se honili Němci s Angličany, v druhé polovině století pak zase Němci (raketová Comet, ICE) s Francouzi (vznášedlo Aérotrain, TGV). K nim se přidali draví Italové a technologicky vyspělí Japonci se svými Šinkanseny. Poslední rekord dosažený na klasické konvenční železnici se v roce 2007 mohutně slavil u francouzské vesničky Le Chemin v oblasti Champagne na tehdy nově postavené trati TGV a má hodnotu 574,8 km/h.

Než se ale protagonisté onoho rekordního úspěchu stačili vyspat z kocoviny, byli tu odborníci se svými neúprosnými výpočty. Při vysokých rychlostech exponenciálně roste energetická náročnost a investiční náklady a snižuje se efektivita takového provozu.

Přestože si na sebe dokážou plně vydělat jen dvě komerční linky na světě, vysokorychlostní železniční doprava znamenala velkou revoluci v cestování na krátké a střední vzdálenosti a přetáhla miliony cestujících z automobilů i letadel. A zatímco se hrdí Francouzi, Němci i Italové přeli o to, která cestovní rychlost je ta optimální, zda je to 300, 320 nebo snad 350 km/h, dlouho nečinní Španělé předvedli úctyhodný výkon v budování nových tratí: od roku 1992 jich postavili přes 3000 km a stali v tomto ohledu evropským premiantem. A pak všem vytřela oči Čína.

Zajímají vás vlaky? Dokument Majestátní vlaky uvidíte na Prima ZOOM každou neděli večer.

Vlak a pohádka o Říši středu

V Číně fungoval ve 2. polovině 20. století ve srovnání se západní Evropou nebo Japonskem prehistorický dopravní systém. Ještě v roce 1996 se v Říši středu prohánělo 6500 parních lokomotiv. Pak si někdo usmyslel, že to chce změnit a přispěchal s vizí, která nesla výmluvný název „Sen o vysokorychlostní železnici“.

Ten „někdo“ moc nediskutoval, propagandu nechal na odbornících z „útvaru“ a stavbu na inženýrech ze zahraničí. Čínská vláda využila ekonomický boom své země a otázka rychlé návratnosti investic rozhodně nestála na prvním místě. Během tří pětiletek bylo zprovozněno 27 000 km vysokorychlostních tratí s maximální rychlostí až 350 km/h, což představuje dvě třetiny světové délky kolejí. S nadsázkou se dá říct, že Čína přešla z parního pravěku do éry vysokorychlostní železnice. Co Evropě trvalo desítky let a u nás se dosud nepovedlo ani na jediném kilometru zahájit, měla Čína hotové během patnácti let a do roku 2025 hodlá vybudovat dalších 11 000 km tratí. A to není všechno. Zatímco ještě před pár lety Číňané dováželi většinu technologií, dnes si v podstatě vystačí sami a pouští se do nových inovativních projektů.

Vlak a revoluce číslo 1: Kemperova levitace

S myšlenkou vznášení se vozidel nad povrchem díky elektromagnetické přitažlivosti (resp. odpudivosti) přišel už v roce 1922 německý inženýr Hermann Kemper a svůj vynález si nechal později patentovat. Přestože Kemper tenkrát předběhl svou dobu, byli to právě Němci, kteří jeho vynález oprášili a od 70. let 20. století se začali vážně zabývat jeho komerčním využitím. V rámci projektu Transrapid dokončili v roce 1987 testovací trať u Lathenu v Dolním Sasku a o šest let později zde dosáhl Transrapid TR-07 rychlosti 450 km/h.

Ještě dál došli při svých výzkumech Japonci, když se svým Maglevem, jak se systém magnetické levitace začal obecně nazývat, překonali v roce 2015 rychlost 600 km/h, což je dodnes platný absolutní rekord „drážního“ vozidla. Přestože se zdálo, že se jedná o převratný a v praxi odzkoušený systém, cesta ke komerčnímu využití byla a zatím je poměrně trnitá. Mohou za to především obrovské investiční náklady, neboť oproti konvenční železnici potřebuje Maglev speciální trať s většími nároky na směrové či sklonové poměry. Druhou věcí je jistá obava o bezpečnost. A tak jsou dnes v provozu pouze dvě kratší komerční tratě, které propojují čínskou Šanghaj a jihokorejský Soul s letišti. Japonci plánují v roce 2027 zprovoznit dráhu Tokio–Nagoja–Osaka. Není bez zajímavosti, že podle německé studie z roku 1990 měla jedna z tratí Transrapidu vést z Berlína do Vídně přes Prahu.

Vlak a revoluce číslo 2: Muskovy kapsle

Myšlenku magnetické levitace rozvinuli Švýcaři ve svém projektu Swissmetro. Vysokorychlostní vozidla měla jezdit v tunelech zbavených vzduchu na hranici vakua, což umožňovalo dosažení mnohem vyšší rychlostí než u běžných podzemních drah. Vozy Swissmetra by se pohybovaly mezi švýcarskými aglomeracemi rychlostí 500–600 km/h, pilotně se uvažovalo o spojení Basileje s Curychem, později se projekt rozšířil i na další evropská města. S podobnou technologií se počítalo také v rámci výstavby Transatlantického tunelu propojující Evropu se Severní Amerikou. Projekt Swissmetro však pro nedostatečnou podporu skončil v roce 2009. V testování vlaků pohybujících se na magnetickém polštáři ve vakuu však pokračují „našlápnutí“ čínští vědci, teoreticky je prý možné dosáhnout rychlosti kolem 7000 km/h. Celá technologie vactrain (pohyb vlaku ve vakuu) se však zatím jeví jako příliš komplikovaná.

V roce 2013 přišel s novou myšlenkou vysokorychlostního transportního systému americký vizionář Elon Musk. Jeho Hyperloop má být založen na pohybu jakýchsi přetlakových kapslí podtlakovými tunely rychlostí až 1300 km/h. Přestože spousta dopravních expertů taktéž nepovažuje uvedenou technologii za poměrně komplikovanou, pořádá Muskova firma SpaceX týmovou soutěž konstruktérů na proveditelné technické řešení. Vzniklo hned několik firem, které se vývojem Hyperloopu zabývají. Španělská HTT dokonce představila prototyp kapsle z kompozitních materiálů a probíhá výstavba zkušebních drah ve Španělsku, Číně a Spojených arabských emirátech.

Seznamte se: MAGnetická LEVitace

Systém Maglev funguje na principu supravodivých magnetů, které jsou umístěny jak na speciální dráze, tak na „podvozku“ vozidla. Maglev se tak při jízdě vlastně vznáší ve výšce 5–10 cm a nedochází vůbec ke kontaktu s dráhou. Rychlost se reguluje změnami frekvence trojfázového střídavého proudu. Z boku drží vozidlo na dráze v konstantní vzdálenosti 10 mm vodicí magnety. Elektronika zajišťuje, aby tato vzdálenost zůstávala neměnná. Protože nedochází k nežádoucímu tření vozidla s jízdní drahou, Maglev spotřebuje méně energie než jeho klimatizační zařízení. Rychlost je teoreticky neomezená, limitující je pouze použitelná technologie a aerodynamický odpor vzduchu. Na čínské pozemní dráze mezi Šanghají a mezinárodním letištěm Pchu-tung po 3 a půl minutách od rozjezdu urazí souprava Maglevu cca 12,5 km a dosáhne cestovní rychlosti 430 km/h. Tuto rychlost udržuje po dobu 50 sekund a poté začne brzdit. K projetí celého 30 km dlouhého úseku včetně rozjezdu a zastavení potřebuje asi 8 minut. Dá se říci, Maglev je v současnosti nejmodernější, nejrychlejší, ale také nejdražší druh „liniové“ dopravy.

Vlak: Jak se vyvíjely rychlostní rekordy

1829 – Anglie: parní stroj Rocket – 46 km/h

1932 – Německo: motorový vůz VT 887 – 163 km/h

1936 – Československo: motorový vůz Slovenská strela – 148 km/h

1938 – Anglie: parní lokomotiva Mallard – 202 km/h

1955 – Francie: elektrická lokomotiva – 331 km/h

1963 – Japonsko, Šinkansen – 256 km/h

1964 – Československo: parní lokomotiva Škoda – 162 km/h

1972 – Československo: elektrická lokomotiva Škoda – 219 km/h

1974 – Francie: Aérotrain – 430,2 km/h

1975 – Německo: Comet – 401,3 km/h

1976 – Československo: motorová lokomotiva ČKD – 176 km/h

1979 – Japonsko: Šinkansen – 319 km/h

1981 – Francie: TGV PSE – 380 km/h

1988 – Německo: ICE – 406 km/h

1990 – Francie: TGV Atlantique – 515,3 km/h

1993 – Německo: Transrapid 07 – 450 km/h

2004 – Česká republika: Pendolino – 237 km/h

2007 – Francie: TGV Duplex – 574,8 km/h

2015 – Japonsko: Maglev – 603 km/h

20?? – Hyperloop: teoretická rychlost 1300 km/h

2??? – Vactrain: teoretická rychlost 6400–8000 km/h

(mih)

Vy ho ještě nemáte?