Nedávno kompletně zrekonstruovaná Slovenská strela z roku 1936 byla na tehdejší dobu skutečnou raritou kombinující výhody elektrického a mechanického přenosu výkonu. Díky tomu dokázala zdolat trasu dlouhou 400 km za 4 hodiny a 20 minut, cesta tedy trvala o zhruba hodinu méně než parním vlakem. Avšak ruku v ruce s tímto technologickým pokrokem a postupným zahušťováním železniční dopravy bylo také nutné od základu změnit pohled na bezpečnost na železnici. A to platí vlastně dodnes.
Když lokomotiva dosáhla rychlosti zhruba 82 km/h, systém se automaticky přepnul na přímý mechanický záběr. Hřídel motoru byla spojena s nápravou, takže jak se točil motor, tak se s ním točila i náprava bez dalšího převodového soustrojí,“ vysvětluje Jiří Střecha, ředitel Poštovního muzea a koordinátor restaurátorských prací. Tím, že byla lokomotiva sama o sobě lehká, dokázala zabrzdit na 560 m a k tomu navíc i rychle akcelerovala, byla v konečném důsledku rychlejší než parní lokomotivy s tendrem uhlí a mnoha vagony. „V tom bylo tajemství jejího úspěchu. Strela měla maximální povolenou rychlost 130 km/h, provozní rychlost byla o něco nižší, ale díky svým vlastnostem dokázala na své cestě uspořit více než hodinu času v každém směru.“ Velkou inovací byla i vlastní regulace celého Sousedíkova systému. Při klasickém provozu se veškeré rozjíždění dělo automaticky, strojvůdce akorát přidával pákou plyn. Systém si řadil sám jízdní stupně až do toho posledního, kdy došlo k odpojení elektromotoru a přímému zapojení. Měl tedy levou ruku na plynové páce a pravou na brzdiči. O nic jiného se nemusel starat a mohl se tak plně soustředit na trať. V rámci zabezpečení lokomotivy byla Slovenská strela vybavena i tehdejší velkou technologickou novinkou — pedálem mrtvého muže. „Celou jízdu musel mít strojvedoucí sešlápnutý pedál. Pokud jej uvolnil, po určité době se spustila zvuková signalizace. Když na ni do určitého času nezareagoval opětovným sešlápnutím pedálu, vlak automaticky zastavil,“ vysvětluje dále Jiří Střecha a dodává, že tento pedál v dnešních vlacích nahrazuje tlačítko bdělosti. Lokomotiva ale neměla dnes již zcela běžný návěstní opakovač, takže strojvůdce musel mít neustálý vizuální kontakt se všemi návěstidly podél trati.
Rekonstrukcí se Strela přenesla v čase do 21. století
Obě Slovenské strely standardně jezdily z Bratislavy do Prahy a zpět od června 1936 do září 1938 a tento rok udělal zároveň definitivní tečku za celým zamýšleným projektem rychlých motorových vlaků křižujících republiku. Krátce byl pak provoz ještě obnoven na začátku roku 1939, ale Strely jezdily už jen do 15. března 1939. Válku trávily zakonzervované v dílnách v pražských Bubnech a na trať se vydaly znovu až v květnu 1945. „Zajímavostí je, že se začátkem norimberského procesu přepravovala mezi Prahou a Norimberkem jednou týdně československé zástupce, svědky i novináře. Zároveň ji využívali američtí vojáci k návštěvám západočeských lázní a mezi tím sloužila i pro běžnou potřebu,“ doplňuje dále koordinátor restaurátorských prací s tím, že od 50. let byly Strely nasazované čím dál méně a od roku 1952 už stála hlavně jako záloha v tehdy novém motorovém depu Praha-Libeň. 50. léta přežila pouze Strela číslo dvě, která se přestěhovala v roce 1959 do Tatry Kopřivnice. Tam stála nejprve na vlečce a posléze už byla jen vystavována na několika místech jako exponát. V roce 2018 začala její rekonstrukce, která trvala přes dva roky a skončila až v dubnu 2020. Aby se vůbec projekt mohl rozeběhnout, bylo potřeba získat nemalé finanční prostředky. Motorový vůz se tedy musel důkladně prohlédnout a autorizovaný restaurátor Ing. Jan Palas následně na míru jeho technického stavu sestavil restaurátorský záměr, který byl jedním z důležitých kroků k tomu, aby Tatra Kopřivnice získala 80 milionů korun z Integrovaného regionálního operačního programu na obnovu národních kulturních památek. Dalších 45 milionů korun přidala z vlastních zdrojů. „Po celou dobu rekonstrukce jsme byli v kontaktu s Drážním úřadem a konzultovali požadavky pro dnešní bezpečný provoz, i když jsme museli brát ohled i na to, aby se neporušila historická hodnota vozidla.“ Strelu by bylo možné provozovat i s původním zabezpečovacím systémem, ale výrazně by to komplikovalo její nasazení v reálném provozu, protože by ji svazovalo příliš mnoho bezpečnostních omezení. Slovenská strela proto v průběhu rekonstrukce dostala moderní zabezpečovací zařízení jako například dorozumívací zařízení s dispečinkem ve standardu GMS-R, a to včetně funkce generálního zastavení. Nechybí ani registrační rychloměr a moderní tlačítko bdělosti, bez nějž by vlak nemohl splňovat normy pro jednomužný provoz. Prostory, kde se nacházejí motory, jsou vybaveny speciálním hasicím systémem, nová je také veškerá elektroinstalace. „Avšak jedna věc Strele chybí: nemohli jsme instalovat návěstní opakovač, který v kabině strojvedoucího ukazuje informace o stavu dalšího návěstidla. Senzor se musí umístit zhruba 30 cm před první dvojkolí, což není u Strely z důvodu konstrukce možné. Proto má nyní omezenou provozní rychlost na maximálních 100 km/h, přestože jezdit by jinak dokázala rychlostí více než 140 km/h.“ Když byly na konci dubna 2020 všechny práce včetně renovace interiérů a zkušebních jízd hotové, Strela musela projít technicko-bezpečnostní zkouškou. Na tuto zkušební jízdu dohlíží certifikovaný komisař a její výsledky spolu se všemi dokumenty posuzuje Drážní úřad. „Na základě všech těchto dokumentů a protokolu o úspěšně vykonané technicko-bezpečnostní zkoušce už je zažádáno o přidělení Průkazu způsobilosti hnacího drážního vozidla, což je v podstatě něco jako velký technický průkaz pro motorová vozidla. Zatím ještě není vystaven, takže Strela nyní funguje ve fázi zkušebního provozu. Jakmile však tento průkaz získá, přejde do režimu klasického provozu drážního vozidla se všemi náležitostmi, které to má,“ uzavírá Jiří Střecha.
Liniový vlakový zabezpečovač jako základ moderního pojetí bezpečnosti
S jistou nadsázkou by se dalo říci, že Slovenská strela je vlastně spojením s naší vlastní minulostí. Jde o stroj s bohatou historií, který může i nadále uhánět po železnici řízený nejmodernějšími technologiemi spolu s dalšími, elektronikou naplněnými vlaky. S každou jízdou nám tak může připomínat, jaký pokrok železnice jako celek za těch více než 80 let udělala. Za tu dobu se vlaková doprava zahustila i zrychlila a její bezpečnost tak, jak ji znala Strela v době své největší slávy, už dávno nestačí. „Dnes máme perfektně zabezpečené stanice tratě pomocí elektronických stavědel, která jsou řízena počítači. Proměnila se technologická podoba návěstidel. Lokomotivy i vagony jsou osazené výpočetní technikou a jiné je i to, že doprava se dnes řídí centralizovaně ze dvou míst, pro Čechy z Prahy a pro Moravu z Přerova,“ říká Vladimír Kampík, ředitel pro evropské záležitosti ze společnosti AŽD. Dodává, že velkým skokem v oblasti bezpečnosti železnice byl liniový vlakový zabezpečovač, který vznikl v Československu v 60. letech, a dnes jsou touto technologií vybaveny všechny významné tratě. Systém liniového zabezpečovače se skládá z traťové a vozidlové části, přičemž traťovou část tvoří obvod s kodérem umístěným v blízkosti řídicích sysémů návěstidla. Toto zařízení vysílá kód, který se vede jednou kolejnicí proti vlaku, uzavírá se prvním dvojkolím a druhou kolejnicí se vrací do kodéru. Lokomotiva má před první nápravou snímače tohoto kódu, kde se informace vyhodnotí a převedou do kabiny na návěstní opakovač se čtyřmi možnými stavy. Červeným světlem pro stůj, žlutým mezikružím, žlutým světlem pro snížení rychlosti, žlutým výstražným světlem a zeleným světlem pro signál volno. Strojvedoucí tím tedy zjistí, jaký signál může očekávat na dalším návěstidle, které zatím nevidí. „Těchto elektrických obvodů je na trati nepočítaně, jsou rozděleny mezi stanicemi v úsecích dlouhých 1 200 m. Návěstidla vymezuje jeden úsek a zároveň informuje strojvedoucího o tom, zda může vjet do toho dalšího. Panuje mezi nimi závislost, posouvají se podle situace před vlakem, a proto se tomu dohromady říká automatický blok.“ Liniový zabezpečovač dokonce dokáže spustit nouzovou brzdu, pokud vlak nebude dostatečně snižovat rychlost před návěstidlem se signálem stůj. Systém má však také jednu zvláštní funkci, která se dá pochopit v okamžiku, kdy se na něj podíváme optikou doby jeho vzniku. Na určitých úsecích se totiž strojvedoucí mohl a dodnes může pomocí tlačítka bdělosti „promačkat“ zabezpečovačem a může tak projet návěst se signálem stůj. O zavedení této možnosti se při tvorbě zabezpečovače zasadilo přímo tehdejší federální ministerstvo dopravy. Jedním z důvodů bylo patrně velké množství nákladních vlaků, které převážely kriticky důležitou komoditu — uhlí. Kromě liniového zabezpečení existuje ještě bodové zabezpečení, které se užívá také, ale méně. „Vedle kolejí se v určitém bodě, většinou u návěstidla, umístí vysílač. Když jede lokomotiva kolem, přečte si pomocí snímače informaci vysílanou vysílačem a podle toho se zařídí. Avšak tuto informaci může získat pouze v daném bodě, pokud se po projetí situace na trati změní, strojvedoucí už to nezjistí,“ pokračuje dále Kampík.
Systém ETCS zdigitalizoval železnici
Existuje ovšem ještě jeden, daleko modernější způsob, jak zabezpečit železniční dopravu. Jde o systém ETCS, který se začal vyvíjet v 90. letech a od té doby urazil velký kus cesty. „Hojně se v posledních dvou dekádách nasazuje v celé Evropě a řekl bych, že jde skutečně o pravý a nefalšovaný zabezpečovač, protože už například nepovolí strojvedoucímu projet návěstidlo se signálem stůj.“ Tento systém dokáže také vlak automaticky zastavit, avšak na rozdíl od liniového zabezpečovače, který vlak zastavoval nouzovým brzděním, ETCS pracuje s provozní brzdou a zpomalování je tak plynulé. Zároveň technologie umožňuje neustálou komunikaci vlaku s Centrem řízení dopravy buď v Praze, nebo v Přerově pomocí radioblokové centrály, která pracuje se standardem GSM-R. Informace systému ale poskytují také další desítky různých počítačů a jednotek umístěných na trati či ve vozidle. Aby vůbec mohl v dnešní době vlak pokračovat od stanice v cestě, musí získat od centrály povolení k jízdě. Než se dostaneme k tomu, s jakými parametry systém počítá, je důležité si vysvětlit klíčové pojmy. Povolení k jízdě se skládá zejména z informací o rychlosti, přičemž v sobě zahrnuje statický i dynamický profil tratě. V prvním případě jde o maximální povolené traťové rychlosti na určitých úsecích, v druhém o brzdnou křivku, do níž vstupují faktory, jako je hmotnost a délka soupravy či procentně vyjádřená brzdicí schopnost. Zkombinováním obou těchto profilů systém ETCS získá výsledný profil pro daný vlak, který skrze radioblokovou centrálu pošle vlaku jako povolení k jízdě. „Vlak tedy ví, jak rychle může jet, aby byla jízda bezpečná. A aby těch křivek nebylo málo, existuje ještě takzvaná intervenční křivka. Jde o rychlost, kterou vlak nesmí překročit, aby nedošlo k zásahu do řízení, přičemž tato křivka kopíruje zespodu statický jízdní profil. Strojvedoucí tedy musí rychlost držet několik málo km/h pod ní. Jakmile by se rychlost zvýšila nad tuto intervenční křivku, systém na to upozorní. Pokud v ten moment strojvedoucí nezpomalí, začne ETCS vlak brzdit provozní brzdou pod povolenou rychlost a teprve v určitém bodě umožní strojvedoucímu manuální vypnutí brzdy,“ popisuje jednu z funkcí Vladimír Kampík. Druhým dechem hned doplňuje, že vlaky, které jsou vybaveny systémem automatického vedení vlaku, dokážou držet rychlost pod křivkou dynamického jízdního profilu samy a v režimu automatického vedení vlaku je tak intervenční křivka potlačena. „Takže strojvedoucí v uvozovkách nemusí téměř nic dělat a v kabině funguje v podstatě jen jako pojistka pro případy, kdy by došlo k výpadku systému automatického vedení.“
Cesta k plně autonomnímu řízení vlaku
Čímž se konečně dostáváme i k tématu, které je v dnešní době tolik skloňované, totiž k autonomnímu řízení. V automobilovém průmyslu je zatím plně autonomní jízda spíše hudbou vzdálenější budoucnosti, v kolejové dopravě však už do určité míry funguje. Historie automatického vedení vlaku se píše prakticky už od 60. let, kdy byla do provozu nasazena automatická regulace vlaku, zejména kvůli šetření palivem. Zavedl se automatický brzdný systém, systém na šetření spotřebovávané energie a regulátor rychlosti, tedy jednoduchý tempomat, jehož jedinou funkcí bylo udržování nastavené rychlosti. V 80. letech se pak provedly první testy automatického vedení a roce 1991 byly první příměstské jednotky 471 — City Elefant vybaveny počítačem, který automatické vedení vlaku umožňoval, i když je stále možné použít i manuální režim. „Všechny příměstské vlaky typu City Elefant mají tuto technologii přidanou už z výroby a denně ji využívají, i když samozřejmě manuální režim nechybí. Systém automatického vedení komunikuje se zabezpečovacím systémem, vlaky mají k dispozici mapy tratí a pozicují se nikoliv přes GPS, ale skrze magnetické majáky zabudované v kolejích.“ Jinými slovy, linky City Elefant a další jednotky a lokomotivy jsou již 30 let vedeny automaticky a strojvedoucí má na starosti prakticky jen dvě věci. Při rozjezdu dá dopředu jízdní páku a drží ji v poloze, dokud vlak nepřekročí rychlost 5 km/h. Je to kontrola toho, že je strojvedoucí v kabině. Dále pak strojvedoucí při příjezdu do stanice zkontroluje, že na nástupišti není žádná mimořádná událost, a povolí otevření dveří. „Automatizace vlaku má čtyři stupně, nyní jsme ve druhém. Třetí stupeň už je o plné automatizaci s přítomností člověka, který už zastává pouze funkci pojistky pro případ poruchy, aby bylo možné s vlakem dojet. Čtvrtý stupeň už nepotřebuje člověka vůbec. Vlak se bude schopen obsloužit i v případě poruchy. Odhaduji, že nejpozději do pěti let budeme bezpečně ve stupni tři. A možná to ani nepotrvá tak dlouho,“ odhaduje ředitel pro evropské záležitost a pro upřesnění dodává, že automatické vedení vlaku prozatím musí fungovat i s liniovým zabezpečovačem, protože ne všechny tratě již mají k dispozici systém ETCS. Systém automatického vedení vlaku byl až do roku 2020 spojován pouze s osobní vlakovou dopravou, protože ta je vázaná na pevný jízdní řád. Ve skutečnosti se však AŽD už roku 2016 účastnila mezinárodního projektu, jehož cílem bylo za pomoci automatického vedení rozjet i nákladní vlak. „Na projektu pracovalo mnoho společností z různých zemí. Šlo o to, aby bylo možné systém propojit s ETCS od jakéhokoliv výrobce, protože Evropa je propojená a ETCS je prakticky vzato evropským systémem. Naší prací tedy bylo vyvinout a osadit lokomotivu Siemens AŽD jednotkou řízení ATO, což se podařilo a ve Švýcarsku se celý projekt s úspěchem představil veřejnosti na světové premiéře,“ vzpomíná Vladimír Kampík na obrovský technologický milník. Podařilo se totiž propojit vlakovou část ATO s dispečerským řídicím systémem, který on-line poskytuje vlaku aktuální jízdní řád a mapu tratě. Jak jízdní řád, tak i mapu tratě lze kdykoliv modifikovat podle aktuální dopravní situace, čímž lze dosahovat výrazné časové optimalizace provozu a spotřeby energie. Všechny tyto úspěchy na poli automatizace spolu se stále zvyšující se vytížeností železnic také naznačují, kam se bude vlaková doprava ubírat v budoucnu. Už nyní vyjíždějí ve špičce vlaky na trať v tříminutových intervalech a frekvenci bude třeba ještě zvýšit až na 90 s. Bude tedy třeba zlevnit provoz, vytvořit bezúdržbovou infrastrukturu a vyřešit úzká hrdla, zejména na vjezdech do velkých měst. „Umím si představit, že na vedlejších tratích budou jezdit plně autonomní vlaky. Potřebujeme dopravu zhustit, ale strojvedoucích není nekonečný počet. A co se týče příjezdů do aglomerace, musí se postavit nejen perfektní jízdní řády, ale také propustnost a přesnost. Vlaky budou muset být na sekundu přesně tam, kde mají být. To znamená, že se budou muset sjednotit parametry jednotlivých souprav a zároveň bude muset pracovat automatické vedení vlaku, ať už se strojvedoucím, či zcela autonomní,“ říká na závěr Vladimír Kampík. /Kristina Kadlas Blümelová/Ve 20. letech 20. století byla na železnici běžná parní trakce, používalo se mechanické zabezpečení a doprava se řídila prakticky ručně. Od 30. let pak probíhala postupná rekonstrukce železnic, kdy se na mnohých tratích zesiloval kolejový svršek, mechanická zabezpečovací zařízení vlakových cest se začala nahrazovat elektromechanickými (i když elektromechanické zařízení se na našem území zavádělo už od 90. let 19. století), která bylo možné ovládat na dálku, a ve stanicích se vyměňovaly výhybky, aby přes ně vlaky mohly pojíždět v přímém směru rychlostí 100 km/h. Návěstidla byla v té době z valné většiny také mechanická, i když v nejmodernějších stanicích se už objevovala první světelná návěstí. Do řady míst však duch modernizace postupoval pomaleji a na výhybkách tak byla stále maximální pojezdová rychlost omezena na 40 km/h. Tyto rychlostní profily a fakt, že parní lokomotivy potřebovaly na brzdění i rozjezd více času, způsobovaly to, že bylo cestování vlaky všeobecně velmi zdlouhavé. A právě to měla díky své konstrukci změnit Slovenská strela.
Slovenská Strela byla výstavní skříní technického pokroku Ministerstvo železnic ve 30. letech spolu s postupující rekonstrukcí plánovalo i tvorbu systému rychlých motorových vlaků, které by propojovaly klíčová města ČSR, a pilotním projektem se stala stavba dvou Slovenských strel pro trasu Bratislava—Praha a zpět. Zakázku na stavbu vlaků získala Tatra Kopřivnice, která pro tento záměr navázala spolupráci se vsetínským továrníkem a elektromechanikem Josefem Sousedíkem, jenž pro Strelu navrhl unikátní systém přenosu výkonu pojmenovaný prostě a jednoduše Sousedík. „Celé zařízení bylo konstruováno jako soustava spalovacího motoru Tatra 67, k němuž byl připojen stejnosměrný generátor a trakční elektromotor. Spalovací motor roztáčel stator generátoru, který pak indukcí poháněl elektromotor.
