Pardubice — Elektrotechnika je spjatá se železnicí již od doby parního provozu, kdy se elektřina začala požívat k dorozumívání mezi jednotlivými dopravnami, k osvětlení stanic, lokomotiv a podobně. S postupujícím vývojem, tak jako v jiných oblastech, získávala elektrotechnika mnohem dominantnější postavení. Její pole působnosti se začalo rychle rozšiřovat z oblasti sdělovací techniky do zabezpečovacího zařízení a elektronika začala postupně být významnou součástí vozidel a samotné dopravní cesty. Vždyť i oblíbené lokomotivy typu „bardotka“ a „brejlovec“ jsou v principu elektrickými lokomotivami s vlastní elektrárnou v podobě spalovacího motoru a trakčního generátoru. Dnes tvoří elektřina nepostradatelnou součást železnice.

Současný vývoj na evropském kontinentu směřuje k jednotné železniční síti, aby v pohraničních stanicích a dalších stykových bodech nemuselo docházet typicky k přepřahům a vozidla byla efektivněji využívána. Množství systémů, které lze na jednu lokomotivu dosadit, je samozřejmě omezené a zvyšuje náklady dopravců. Na straně železniční infrastruktury směřuje jednotnost především k rozchodu kolejí 1435 milimetrů, napájecí soustavě 25 kV 50 Hz a jednotnému sytému řízení dopravy ERTMS, kam spadá například evropský zabezpečovač ETCS a komunikační systém pro železnici GSM-R. V rámci nadřazeného řízení na straně vozidel se jednotnost zakládá na použití komunikační infrastruktury TCN, kde mezivozovou komunikaci zajišťuje sběrnice WTB. V rámci jednoho vozu, nebo nerozpojitelné skupiny vozů, pak sběrnice MVB.

Jak naznačuje vývoj, současnou nezávislou trakci na železnici možná do budoucna nahradí trakce polozávislá, pokud tedy nedojde k zázračnému objevu snadno dostupné a levné energie nahrazující ropu. V současné době ještě stále dostupné a relativně levné energie z ropy není tento jev příliš patrný, nebo si jej spíše zatím příliš neuvědomujeme, ale jak říká pan Ing. Jiří Pohl ze společnosti Siemens, ropný mejdan, který v současnosti prožíváme, skončí. Proto je třeba přijít s dlouhodobější koncepcí, přestat se utápět v nesmyslných plánech vodních koridorů a záhy začít budovat novou vysokorychlostní infrastrukturu a tam, kde to má smysl, zlepšovat parametry současných tratí, dokud je jejich výstavba dostupnou záležitostí a neprodražuje ji vysoká cena provozních paliv pracovních mechanismů. Za úvahu také stojí vytipování současných neelektrifikovaných tratí k elektrizaci a v závislosti na provozních konceptech navrhnout bateriová vozidla pro zbylé neelektrifikované tratě, která budou v provozu ideálně nabíjena při zajíždění „pod dráty“ z vlastního trakčního sběrače.

Ostatní druhy doprav nespí. V provozu je již možno potkat elektrobusy, například u vídeňského dopravního podniku Wiener Linien, který také zapůjčil elektrobus do několika českých měst, kde probíhalo jeho zkušební nasazení na speciálních linkách. Dobíjen byl z trolejového vedení pro trolejbusy z vlastního speciálního polopantografu. Pořizovací náklady elektrobusů jsou vyšší, než u běžného autobusu, ale provozní náklady jsou v současnosti však zhruba třetinové. Zatímco u nás jdeme opačným směrem a v Mariánských Lázních se plánuje zrušení trolejbusů, Německo postavilo první zkušební úsek elektrifikované dálnice. Koncepce spočívá v elektrifikaci pravého pruhu, který bude sloužit jako v současnosti pro pomaleji jedoucí nákladní vozidla, ovšem s elektrickou výzbrojí. U elektrifikace dálnic dochází k rychlejší návratnosti investic, díky většímu množství vozidel pro převoz stejného nákladu než po železnici, naproti tomu železniční doprava má výhodu v tom, že elektrická výzbroj má menší podíl na celkové hmotnosti vozidla.

Důraz Evropské unie na elektromobilitu nelze překládat ve smyslu, že bychom měli ve velkém nakupovat elektromobily, jak je to u nás často překládáno. Její hlavní přínos je především na poli hromadné dopravy osob, kde dochází k efektivnímu využívání vozidel po celý den, nikoliv jen při cestě ráno do práce a večer z práce. Podíl fixních nákladů na celkových nákladech je tedy u hromadné dopravy mnohem nižší. I přes obrovský vývoj baterií, především pro mobilní telefony a všechny podoby počítačů se záložním integrovaným mobilním zdrojem, parametry baterií zatím nedostačují všem podobám provozního použití na železnici. U dnešních moderních elektrických lokomotiv s výkonem typicky 6 MW napájených výhradně z baterií by provoz v současnosti znamenal přivěšení bateriového tendru k lokomotivě, přičemž k dobíjení by samozřejmě docházelo také za jízdy prostřednictvím rekuperačního brzdění. Limitujícím prvkem je v tomto případě velikost nabíjecího a vybíjecího proudu baterií.

Návrhem bateriových vozidel resp. dimenzováním baterií pro provoz na neelektrifikovaných tratích se aktuálně zabývali studenti z Katedry elektrotechniky, elektroniky a zabezpečovací techniky v dopravě (KEEZ) Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice na semináři v Moravské Třebové pořádaném katedrou, za finanční podpory společnosti Siemens, kde měli studenti za úkol navrhnout baterie pro stávající vozidla na tratích Česká Třebová – Lanškroun/Moravská Třebová s přihlédnutím k současnému provoznímu nasazení a traťovým poměrům.

Studijní bakalářský a magisterský obor Elektrotechnické a elektronické systémy v dopravě (ESD) Dopravní fakulty Jana Pernera na Univerzitě Pardubice je zaměřený především na dopravu kolejovou, kde je také elektronika ze všech druhů doprav rozšířena v nejvíce aplikacích. Již při jedné z prvních hodin předmětu Úvod do elektroinženýrství mají studenti před sebou blokové schéma moderní elektrické lokomotivy a úkol vypočítat cenu trakční energie, kterou spotřebuje lokomotiva s daným provozním příkonem na traťovém úseku určité délky, při zadání účinností jednotlivých bloků lokomotivy a ceny trakční energie.

Studium je však určeno i pro absolventy středoškolského studia neelektrických oborů. Při praktických měřeních jsou zpočátku probírány úplné elektrické základy. Během celého bakalářského studia se studenti oboru ESD zabývají okruhy elektrického měření, elektronických prvků a obvodů, elektrickými stroji a pohony, číslicovým zpracování signálů a informací, regulací a automatizací a mikroprocesorovou řídící technikou. V rámci navazujícího inženýrského a doktorského studia dochází k prohlubování znalostí podle daného zaměření v následujících okruzích – zabezpečovací a sdělovací technika v dopravě, trakční energetika, elektrická trakce, elektrické pohony a výkonová elektronika, elektrotechnika a elektronika v automobilní technice. Výuka je ve větší míře orientovaná prakticky, čemuž slouží také nově vybudované výukové a výzkumné centrum VVCD.

Pedagogický proces v oboru ESD je podporován formou odborných přednášek, exkurzí a zadávání bakalářských a diplomových prací řadou průmyslových a dopravních společností, se kterými KEEZ spolupracuje. Během studia jsou studenti rovněž zapojováni prostřednictvím semestrálních, bakalářských a diplomových prací do vědeckovýzkumných činností katedry. Jedná se například o společné projekty s firmami CZ LOKO, ŠKODA ELECTRIC nebo VÚKV. Se společností CZ LOKO probíhá výzkum a vývoj řízení trakce hnacích vozidel, například se jedná o vývoj a realizaci řídicího systému pro speciální vozidla řady MUV 74 a motorový vůz M 27. Se společnostmi ŠKODA ELECTRIC a VÚKV probíhá výzkum jízdních vlastností a řízení pohonů se synchronními motory s permanentními magnety kolejových vozidel s nezávisle otáčivými koly. V rámci tohoto výzkumu bylo na Dopravní fakultě Jana Pernera postaveno ve spolupráci se jmenovanými firmami speciální experimentální kolejové vozidlo. Pohon kolejového vozidla s nezávisle otáčivými koly byl v ČR poprvé realizován na tramvajích 15T „ForCity“. Od roku 2012 je Dopravní fakulta Jana Pernera zapojena do činnosti Centra kompetence drážních vozidel. Pracoviště bylo zřízeno v rámci programu „Centra kompetence“ Technologické agentury ČR (TAČR) na podporu rozvoje ve výzkumu, vývoje a inovací. KEEZ je hlavním řešitelem etapy Hybridní pohony a spoluřešitelem etap Řídicí systémy a zabezpečovací zařízení, Rekuperace, Bezpečnost a Elektrické části pohonů.

Další informace o studiu lze čerpat z dříve publikovaného článku nebo přímo ze stránky katedry, případně ze stránek elektrickatrakce.cz.

Zdroj: KEEZ, Siemens-Jiří Pohl