Technický rozvoj v oblasti železničních staveb je klíčový pro modernizaci a efektivitu železniční dopravy. V České republice probíhá řada projektů a výzkumných aktivit zaměřených na inovace, které pokrývají široké spektrum oblastí - od konstrukcí a materiálů, přes diagnostické systémy, až po inteligentní řízení dopravy a zajištění bezpečnosti.
Inovace v konstrukci a materiálech
Konstrukce pražcového podloží a využití druhotných surovin
V oblasti konstrukce železničního svršku se výzkumná činnost zaměřuje na získání konkrétních údajů o příčném odporu příčných pražců, které budou používány na vysokorychlostních tratích. Projekt se bude zabývat analýzou kolejové jízdní dráhy a pražcového podloží s využitím metody evolučních algoritmů, případně jiné metody umělé inteligence. V rámci projektu bude v průběhu několika měřicích kampaní sbírána data přímo v terénu a ta budou následně analyzována dříve zmíněnými metodami. K analýze bude nezbytné vytvořit vhodné modely kolejové jízdní dráhy a pražcového podloží.
Cílem projektu je vyvinutí pokročilé technologie, založené na nových materiálech pro konstrukční vrstvy železničního spodku s důrazem na vysoký podíl druhotných surovin, především na bázi odpadů a vedlejších produktů průmyslové výroby. Cílem je nalézt vhodné druhotné suroviny, navrhnout a otestovat jejich úpravu či kombinace s primárními materiály tak, aby vznikly pokročilé materiály zvyšující chemickou odolnost a mechanicko-fyzikální vlastnosti, jako jsou např. deformační odolnost, propustnost nebo odolnost proti povětrnostním vlivům. Využití těchto pokročilých materiálů dojde nejen ke snížení ekologické zátěže z ukládání odpadů, ale především ke zvýšení jejich odolnosti. Tím dojde ke snížení materiálové náročnosti stavby a rekonstrukce železničních tratí, což je dlouhodobou snahou řešitele i spoluřešitele. Součástí projektu je vyvinutí a ověření unikátních technologických postupů pro zpracování výše uvedených materiálů tak, aby bylo možné jejich využití pro stanovený účel, zejména pro jejich vhodnou úpravu, která povede ke zlepšení jejich užitných vlastností a zpracovatelnosti. Součástí projektu je sestavení a ověření technologie pokládky a úpravy konstrukčních vrstev z těchto materiálů klasickými technologiemi (se sneseným kolejovým roštem).
Podstatou výzkumu je experimentální měření podélného odporu kolejového roštu ve štěrkovém loži, který je zatížen běžnou železniční dopravou. Cílem projektu specifického výzkumu je ověřit řešení uložení geotextilie odlišným způsobem, kde nedochází k překryvu geotextilie a eliminuje se tímto oblast zanášení.
Analýza dynamických jevů
Návrh je věnován analýze dynamických jevů probíhajících v železniční trati. Zvyšováním rychlostí na železničních tratích se zvyšují dynamické účinky působící na konstrukci koleje. Tyto účinky nepříznivě působí na kolej a vedou k rozvoji vad, které se následně projeví dalším zvyšováním dynamických účinků. Projekt zahrnuje teoretickou i experimentální část.
Čtěte také: Podrobný návod na stavbu plotu
Podstata projektu spočívá v aplikaci spekter vyšších řádů k analýze transientních dějů probíhajících v konstrukcích železniční tratě. Součástí bude teoretický rozbor, výběr nejvhodnějších postupů pro analýzu dynamických vlastností a návrh optimálního algoritmu výpočtu včetně softwarového řešení.
Podstata projektu spočívá ve využití nelineárních časově frekvenčních postupů založených na Wigner-Villeho transformaci k analýze nestacionárních a transientních signálů probíhajících v konstrukci železniční tratě. Součástí bude teoretický rozbor, výběr nejvhodnější transformace pro analýzu dynamických vlastností a návrh optimálního algoritmu výpočtu včetně softwarového řešení.
Podstata projektu spočívá v ověření použití lineárních časově frekvenčních transformací k analýze nestacionárních dějů probíhajících v železničním svršku. Zahrnuje teoretický rozbor vybrané skupiny lineárních časově frekvenčních postupů, porovnání a výběr vhodné transformace pro analýzu dynamických vlastností kolejového svršku a návrh algoritmu výpočtu včetně softwarového řešení.
Cílem projektu je prokázat, či vyvrátit spojitost některých vad železničního svršku s přebytkem převýšení. S tím souvisí též hodnocení různých sestav železničního svršku z hlediska odolávání vlivům přebytku převýšení.
Inteligentní diagnostické systémy a navigace
Autonomní diagnostický systém pro výhybky
Projekt je zaměřen na vývoj inteligentního autonomního diagnostického systému pro výhybky pro vysokorychlostní i konvenční železniční tratě. Systém bude založen na měření a vyhodnocení dynamických účinků od vlakových souprav projíždějících výhybkou. V cílovém stavu bude systém schopen pracovat zcela autonomně a bez zásahu obsluhy bude vyhodnocovat stav výhybky a generovat doporučení pro údržbu. V rámci matematických algoritmů se počítá s využitím metod tzv. umělé inteligence, jako jsou metody strojového učení, neuronové sítě apod. Plánuje se umístění měřicích čidel (např. snímače zrychlení, teploty, deformace, apod.) přímo na konstrukci výhybky tak, aby neomezovaly provoz a údržbu výhybky. Výstupy z čidel instalovaných do infrastruktury budou doplněny a porovnány s hodnocením dynamických účinků měřených na vozidlech. Hodnotící část systému bude pracovat se současně získávanými diagnostickými daty (revize výhybek, výstupy měřícího vozu a dalšími) i s nově získanými. Data budou prezentována v systému Kontrolně analytické centrum, který je zaveden v prostředí SŽDC a je na tento systém zaveden Provozní řád. Celý systém bude vyvíjen jako modulární a variabilní, aby bylo možné doplňovat, nebo ubírat měřicí body a hodnocená data.
Čtěte také: Baumit B20: Co potřebujete vědět
Projekt je zaměřen na rozšíření současných znalostí o dynamickém namáhání výhybek a přilehlé infrastruktury. V rámci projektu bude navržena vhodná metodika a vyvinut vhodný matematický aparát pro analýzu naměřených dat.
Měření teploty kolejnic a rychlosti vozidel
Náplní projektu je provedení funkčních úprav zařízení pro měření teploty kolejnic, které bylo vyvinuto a zkonstruováno v rámci projektu specifického výzkumu č. FAST-J-11-47/1443 na základě zkušeností z prvotních měření. V rámci projektu budou provedena samotná prvotní měření, která umožní návrh funkčních úprav zařízení.
Cílem projektu je vyvinout aparaturu pro kontinuální měření a následný záznam rychlostí železničních vozidel. Zařízení bude pořizovat záznam v délce několika dní bez ohledu na denní dobu, čímž se výrazně zvýší počet statisticky zpracovaných vozidel a bude možno dosáhnout reprezentativnějšího vzorku skladby rychlostí na daném zájmovém místě.
Navigační systém pro osoby s omezenou schopností pohybu
Projekt vytvoří nový systém navigace nejen pro nevidomé a slabozraké v železničních stanicích, zároveň doplní a zlepší současný systém a v neposlední řadě také ověří vyvinutý systém ve vybrané stanici. V průběhu projektu budou vyvinuty jednoduché a cenově dostupné navigační body, vytvořena aplikace pro mobilní telefon a databáze, ze které bude aplikace čerpat informace. Projekt může i malou měrou přispět k další digitalizaci železničního odvětví tím, že v novém systému bude možné měnit informace dynamicky a online a změna se ihned projeví v aplikaci. To současný systém neumožňuje a změny jsou komplikované. Cílem projektu není hned současný systém měnit, ale ověřit novou technologii a připravit se na novou generaci uživatelů zvyklých využívat chytré mobilní telefony.
Podstatou výzkumu je stanovení metodiky pro hodnocení stavebně - technického řešení výpravních budov po rekonstrukci s ohledem na osoby se sníženou schopností pohybu a orientace, požadavky cestujících a provozovatele. Dále se projekt bude zabývat hodnocením finanční náročnosti spojené s provozem a udržitelností. Výstupem projektu bude porovnání skutečného stavu s platnou legislativou včetně případného návrhu na úpravu prováděcí normy.
Čtěte také: Kronospan OSB desky: Podrobný technický list
Vysokorychlostní tratě a interoperabilita
Příprava a rozvoj VRT
Správa železnic učinila další významný krok v přípravě vysokorychlostních tratí (VRT). Po roce intenzivních prací dokončila Manuál pro projektování VRT ve stupni DÚR. Jedná se o důležitý milník, neboť umožní zpřesnění podoby vysokorychlostních tratí. Správa železnic manuál vytvořila ve spolupráci se SNCF International na základě smlouvy, kterou podepsalo nejvyšší vedení obou společností vloni v dubnu. Spolupráce spočívala ve zpřístupnění francouzského know-how v přípravě, výstavbě i provozování VRT. Za rok intenzivní spolupráce se uskutečnila celá řada workshopů, prezentací i praktických ukázek přímo na francouzské síti VRT. Manuál je komplexním materiálem, který bude vodítkem projektantů při návrhu VRT ve všech profesích. Bere také maximální ohled na životní prostředí a umožňuje trať v maximální možné míře přizpůsobit okolní krajině. Přitom je vše v souladu s celoevropskými specifikacemi pro interoperabilitu (TSI), které zajistí hladký provoz vysokorychlostních vlaků různých dopravců. Manuál zpracovalo samostatné oddělení přípravy VRT Generálního ředitelství Správy železnic. Kromě podkladů od SNCF International vycházelo také z konzultací s jinými zahraničními odborníky a při implementaci bralo v potaz připomínky specialistů ostatních složek Správy železnic. Na základě zkušeností z praktické aplikace může být manuál v budoucnu aktualizován. Přípravu krušnohorského tunelu vysokorychlostní trati z Prahy do Drážďan by mohla spolufinancovat Evropa. Správa železnic akceleruje v letošním roce přípravu desítek investičních akcí. Další desítky projektů postoupí do realizační fáze. Intenzivně pokračuje i projekt přípravy pilotních úseků vysokorychlostních tratí (VRT) a rekonstrukce nádražních budov. Dokončí se podrobnější diagnostika a statické posouzení železničních mostů.
Jsme odborníci na vysokorychlostní železnice. Ve společnosti AFRY pracujeme na velkých železničních projektech již desítky let. Jsme zapojeni do rozvoje evropského železničního systému a spolupracujeme na projektech vysokorychlostních železnic v několika evropských zemích včetně České republiky. Naše nabídka v oblasti přípravy vysokorychlostní železnice je široká. Kombinujeme znalosti místních podmínek s mezinárodním know-how. Známe místní zákony, pravidla, předpisy, víme, jaké jsou geografické podmínky a jaké jsou potřeby klienta. Naši odborníci rozmístění po celém světě jsou schopni spojit své síly a dodat poslední poznatky a know-how i v těch nejnáročnějších projektech. Jejich ochota učit se od sebe navzájem a sdílet své poznatky je pro úspěch našich klientů zásadní.
Interoperabilita a zabezpečovací systémy
Jednotný evropský vlakový zabezpečovač ETCS se stal pro společnost AŽD zásadním tématem ihned poté, co došlo k propojení „železničních světů“ západní a východní Evropy. V úrovni L2 je základním prvkem Radiobloková ústředna RBC TrainSWing REA. Tato technologie v současné době zajišťuje v České republice výhradní provoz ETCS na více než 850 km tratí a celkově na téměř 1 500 km tratí. Společnost AŽD je připravena na integraci dalších systémů. Aplikací, která zajišťuje poskytnutí potřebných provozních informací dopravním zaměstnancům, je Graficko-technologická nadstavba TrafficSWing GTN. Výchozím systémem, dlouhodobě ověřovaným v provozní praxi, je automatizační systém AVV pro řízení jízdy vlaku s přítomností strojvedoucího (GoA 2). Od roku 2000 je komerčně využíván na více než 400 vozidlech jezdících po více než 1 000 km tratí v ČR. Od roku 2015 působí společnost AŽD jako asociovaný člen společného podniku Shift2Rail, v jehož rámci mimo jiné realizovala testy ERTMS ATO na české infrastruktuře. V roce 2021 se AŽD stala zakládajícím členem nástupnického společného podniku Europe’s Rail Joint Undertaking (ER JU) a dnes má svého zástupce v jeho řídicím výboru. Aktivně se zapojuje také do činnosti systémového pilíře, kde spoluvytváří budoucí architekturu evropských železničních systémů, včetně definování referenčních architektur a systémových rozhraní. Pro demonstraci výstupů projektů využívá AŽD vlastní trať Kopidlno - Dolní Bousov. Nedílnou součástí současných technických řešení je oblast kybernetické bezpečnosti.
Tabulka 1: Vybrané oblasti technického rozvoje a jejich cíle
| Oblast rozvoje | Klíčové technologie/metody | Hlavní cíle/přínosy |
|---|---|---|
| Konstrukce pražcového podloží | Evoluční algoritmy, AI, měření v terénu | Získání dat o příčném odporu, optimalizace konstrukcí VRT |
| Materiály pro železniční spodek | Nové materiály, druhotné suroviny, úprava materiálů | Snížení ekologické zátěže, zvýšení odolnosti, snížení materiálové náročnosti |
| Diagnostika výhybek | Autonomní systémy, měření dynamických účinků, AI, strojové učení | Autonomní vyhodnocování stavu, doporučení pro údržbu |
| Navigace ve stanicích | Mobilní aplikace, navigační body, dynamické online změny | Nový systém pro nevidomé a slabozraké, digitalizace, ověření nových technologií |
| Vysokorychlostní tratě (VRT) | Manuál pro projektování VRT, mezinárodní know-how | Zpřesnění podoby VRT, hladký provoz, soulad s TSI |
| Zabezpečovací systémy | ETCS L2, Radiobloková ústředna RBC TrainSWing REA, automatizační systém AVV | Zajištění výhradního provozu ETCS, integrace systémů, kybernetická bezpečnost |
Odborná spolupráce a vzdělávání
Seminář bude organizován formou workshopu, cílem kterého je výměna zkušeností a hledání správných a funkčních řešení aktuálních problémů v železničním stavitelství. Doc. Ing. Ing. Ing. Ing. Ing. Jednotliví přednášející představí určitý okruh, o kterém budou účastníci předem obeznámeni (např. majetkoprávní vypořádání v rámci projektové přípravy staveb, zásady organizace výstavby, konstrukce pražcového podloží, nedostatky projektové dokumentace z pohledu stavbyvedoucího). Budou prezentovat předmětnou část projektové dokumentace, resp. fotodokumentaci stavby a následně se povede odborná diskuse nad přednesenou problematikou. Semináře jsou určeny pro stavbyvedoucí, vedoucí pracovníky v oblasti stavební výroby a technického dozoru, projektanty a osoby s oprávněním v oboru železnice.
V rámci projektu se uskuteční vědecké semináře z oblasti kolejové dopravy pro zainteresované studenty (max. 8 studentů z každého státu) i zúčastněné akademické pracovníky tak, aby získali přehled o železničním stavitelství a provozu jiného státu. Budou projednávána mj. následující témata: Testování kolejových vozidel a prvků železniční infrastruktury, interoperabilita v železniční dopravě, návrh železničních staveb s ohledem na osoby s omezenou schopností pohybu a orientace, železniční provoz, místní a městská kolejová doprava. Další témata zahrnují interoperabilitu v železniční dopravě, železniční provoz v elektrické trakci, konstrukce infrastruktury - železniční pražce, výhybky a výhybkové konstrukce, tunely a mosty, testování konstrukčních součástí kolejových drah a kolejových vozidel, analýza škod a návrh železničních staveb s ohledem na osoby s omezenou schopností pohybu a orientace.
Rozvoj regionů a udržitelná infrastruktura
Cílem projektu je návrh a posouzení možností obnovy železničního spojení mezi ČR a Rakouskem na trase Brno - Hevlín - Laa an der Thaya - Wolkersdorf - Wien. Snahou je navýšení dopravní kapacity přeshraničního spojení pro osobní i nákladní dopravu, která je v časech dopravní špičky na hranici svých možností. Obnovení trati Hevlín - Laa an der Thaya přispěje významnou měrou k rozvoji dotčených regionů, vzniku nových pracovních příležitostí, rozvoji podnikatelských aktivit a rozvoji turistiky.
Centrum pro efektivní a udržitelnou dopravní infrastrukturu (CESTI) je projekt zaměřený na technické inovace, jejichž cílem je odstranění nedostatků dnešní dopravní infrastruktury. Věnuje se silniční a kolejové dopravní síti, včetně mostů a tunelů. Průřezově řeší environmentální hlediska, aspekty bezpečnosti a spolehlivosti konstrukcí a systémy efektivního hospodaření.
Plán řízení rizik pro vybrané prvky dopravní infrastruktury zajistí přípravu kvalitní odezvy na zvládnutí závažných rizik, se kterými je třeba v dané lokalitě počítat; určením odpovědností odstraní zpoždění v nastartování odezvy. Poskytujeme služby, metody a řešení ve všech fázích vývoje železnice a podílíme se na plánování, projektování a zadávací dokumentaci, často v rámci velkých infrastrukturních projektů. Disponujeme technickými znalostmi pokrývajícími všechny součásti železniční infrastruktury, provozní zařízení a železniční vybavení, zabezpečovací systémy či sdělovací zařízení i trakční systémy. Zaměstnáváme také špičkové odborníky v oblasti speciálních inženýrských staveb, jakými jsou mosty a tunely. Naše služby zahrnují projektování a výstavbu nových železničních systémů a spojů i údržbu a rozvoj stávajících železničních sítí. Bezpečnost zvyšujeme za využití analýz dopravních toků nákladní a osobní dopravy. Cestou k tomuto cíli je využívání moderních technologií, které zajistí bezpečnost zvýšeného provozu a potřebnou plynulost založenou na dostupnosti veškerých dat o stavu infrastruktury.
tags: #technicky #rozvoj #zeleznicnich #staveb