Pardubice — V roce 2014 byla pražskému dopravnímu podniku dodána firmou Škoda Transportation již stá tramvaj 15T ForCity. Tramvaj 15T představuje z řady hledisek zcela nové řešení v technice kolejových vozidel pro MHD. Jako nejvýznamnější změnu, oproti předcházejícím typům tramvajových vozidel lze vyzdvihnout 100% podíl nízké podlahy a zároveň otočnost všech podvozků. Toto řešení bylo sledováno především kvůli předpokladu menšího opotřebení kolejnic v projížděných obloucích. V mírně pozměněné verzi provozuje tento typ také dopravní podnik v lotyšské Rize.

Tramvaj 15T je prvním plně nízkopodlažním tramvajovým vozidlem vyrobeným v ČR. Nejvíce konstrukčních novinek je soustředěno v podvozku a to jak v jeho mechanické, tak i v elektrické části. Celý podvozek představuje komplikovaný konstrukční uzel díky kombinaci 100% nízkopodlažnosti, možnosti natáčení podvozku a integraci pohonných jednotek. Aby nebylo nutné zvětšovat výšku podlahy v oblasti náprav podvozku, byla zvolena beznápravová koncepce s nezávisle otáčivými koly, která jsou poháněna individuálně čtveřicí trakčních motorů. Popsané unikátní řešení bylo realizováno bez použití převodovek při přímém pohonu jednotlivých kol. Bezpřevodovkové uspořádání vyžaduje použití vysokomomentových pomaluběžných trakčních motorů. V omezeném zástavbovém prostoru trakčních motorů bylo jedinou cestou použití rozměrově příznivých mnohapólových synchronních motorů s permanentními magnety s vodním chlazením. Použití tohoto typu motoru na kolejovém vozidle představuje v podmínkách ČR rovněž premiéru.

Jízdní vlastnosti podvozku kolejového vozidla s nezávisle otáčivými koly jsou odlišné od vlastností klasických podvozků s pevnými nápravami, zejména pokud se týká absence příčného sinusového pohybu dvojice protilehlých kol v kolejové dráze, především v přímé trati a v obloucích s malými poloměry. Individuální pohony kol v podvozku představují významný potenciál ke zlepšení jízdních vlastností při vhodném synchronizovaném řízení.

Tramvaje 15T jsou v Praze i v Rize již několik let nasazeny v běžném provozu s cestujícími, avšak žádné algoritmy synchronizovaného řízení individuálních pohonů nezávisle otáčivých kol v podvozku nejsou použity a jednotlivé trakční motory pracují s identickou momentovou žádostí.

Technologická agentura České republiky podpořila v letech 2011 až 2014 iniciativu Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice a firem VÚKV a Škoda Electric (VÚKV se významně podílel na konstrukci mechanické části podvozku pro tramvaje 15T, Škoda Electric je producentem trakčních výzbrojí tramvají 15T), přidělením prostředků v programu Alfa. Iniciativa je věnovaná výzkumu, vývoji a implementaci metod synchronizovaného řízení individuálních pohonů v podvozku kolejového vozidla s nezávisle otáčivými koly. Výzkum probíhal ve čtyřech úrovních: teoretické práce, výzkum pomocí simulačních modelů, experimentální výzkum na experimentálním vozidle a výzkum přímo na tramvaji 15T.

Hlavním cílem výzkumu bylo nalezení a odladění vhodné metody synchronizovaného řízení individuálních pohonů nezávisle otáčivých kol v podvozku tak, aby se zlepšily jízdní vlastnosti, snížilo se opotřebení kol i kolejnic a zvýšila bezpečnost proti vykolejení. Vyvinutá metoda zajišťuje řízení pohonů jednotlivých kol v podvozku s individuálně nastavenými momentovými žádostmi tak, aby se podvozek pohyboval v přímé trati ve středu kolejové dráhy s minimálními dopady na opotřebení kol a kolejnic, v obloucích probíhá rozvážení momentů pohonů jednotlivých kol tak, aby se zmenšily vodicí síly zejména nabíhajícího kola opět s pozitivními dopady na opotřebení kol a kolejnic. Vzhledem k tomu, že algoritmy synchronizovaného řízení jsou jiné pro přímou trať a jiné pro oblouk, bylo nutno rovněž vyvinout metodu pro indikaci charakteru trati oblouk/přímá trať. Tato informace je vyhodnocena z okamžitých hodnot otáček jednotlivých kol v podvozku, které se od sebe mírně odlišují v závislosti na charakteru trati a na poloze podvozku v kolejové dráze.

Výsledky výzkumu synchronizovaného řízení pohonů v podvozku tramvaje s nezávisle otáčivými koly spolu korespondují v etapách teoretických i experimentálních. Z rozboru výsledků je zřejmé, že synchronizovaným řízením lze dosáhnout nezanedbatelného efektu v redukci vodicích sil a tím i v redukci opotřebení kol a kolejnic až o desítky procent. Aplikace synchronizačních algoritmů do řízení experimentálního úzkorozchodného vozidla umožnila jejich detailní vyladění v podmínkách tohoto vozidla, v podmínkách tramvaje 15T byla na základě uskutečněných testů ověřena funkčnost řízení a potenciál významných efektů při snižování opotřebení kol a kolejnic. Určení dalšího postupu vývoje je především v kompetenci firem skupiny Škoda, jako výrobce vozidla, případně v kompetenci provozovatelů a zákazníků.

Experimentální úzkorozchodné vozidlo vyvinuté v rámci popisovaného výzkumu bylo realizováno na Dopravní fakultě Jana Pernera Univerzity Pardubice. Experimentální úzkorozchodné vozidlo je využíváno i v rámci zapojení studentů do vědecké a výzkumné činnosti na oboru Elektrotechnické a elektronické systémy v dopravě zajišťovaného Katedrou elektrotechniky, elektroniky a zabezpečovací techniky v dopravě.

Možnosti vysokoškolského studia v oboru Elektrotechnické a elektronické systémy v dopravě

Tento obor mají zájemci možnost studovat v bakalářské i v magisterské formě. Na katedře probíhá rovněž studium doktorandské v oboru Dopravní prostředky a infrastruktura.

Studium zajišťované v prezenční i kombinované formě pokrývá problematiku dopravního elektroinženýrství v předmětech orientovaných především na elektrickou trakci, konstrukci elektrických a elektronických výzbrojí vozidel, drážní napájecí systémy, dopravní zabezpečovací a sdělovací systémy, řídící a mikroprocesorovou techniku, autoelektriku a autoelektroniku. Příležitost k detailnější odborné orientaci studentů do některé ze jmenovaných oblastí představuje jednak systém volitelných předmětů a také téma bakalářské a diplomové práce.

Výuka je na Katedře elektrotechniky, elektroniky a zabezpečovací techniky orientována ve velké míře prakticky, důraz je kladen na laboratorní a projektové formy realizované v malých skupinách studentů. To je možné díky širokému laboratornímu zázemí katedry zaměřenému jak na slaboproudé, tak na silnoproudé, trakční, energetické a automobilní disciplíny.

Během celé bakalářské i magisterské etapy studia jsou do programu výuky zařazeny četné přednášky odborníků z renomovaných firem z oboru a exkurze do průmyslových i dopravních společností. Tím dochází k přirozenému kontaktu studentů s jejich možnými budoucími zaměstnavateli téměř po celou dobu studia. Díky tomu je standardní praxe taková, že si uchazeč vybírá z více nabídek zaměstnavatelů často ještě před svojí promocí.

Další informace pro zájemce o studium oboru Elektrotechnické a elektronické systémy v dopravě na Dopravní fakultě Jana Pernera v Pardubicích je možné získat na následujících odkazech www.elektrickatrakce.cz, nebo www.upce.cz/dfjp/keez.html