z autoškoly budoucnosti?

U dopravních systémů,  které se od klasických individuálních nebo hromadných dopravních prostředků liší například zvláštní infrastrukturou, způsobem řízení, nebo pohonem, lze pozorovat dva protikladné přístupy: dopravní inženýři, zabývající se veřejnou a kolejovou dopravou, zpravidla s odkazem na nejrůznější předpisy a na náročnost každodenního provozu neberou nekonveční dopravní prostředky příliš vážně. Naopak nejrůznější techničtí fanoušci často vynalézají „ideální“ systémy na přepravu osob, o kterých ukvapeně vědí, že jsou schopné řešit všechny problémy kolem dopravy – stačí zpracovat proveditelné technické řešení a přesvědčit někoho, aby vystavěl předváděcí trať. Myslím, že stojí za to uvažovat i o fundamentálních inovacích ve prospěch ekologicky a sociálně udržovatelné dopravy a nepřenechávat například pole automatizovaného řízení vozidel jen automobilovému průmyslu. Pro hodnocení a srovnání různých inovativních dopravních prostředků je ale třeba důkladná analýza jak proveditelnosti, tak i účelnosti v dopravním systému. Relevantní otázky jsou:

• jakou roli má daný dopravní prostředek ve všeobecném dopravním systému hrát? Je určen pro…
  • krátké, střední či dlouhé vzdálenosti?
  • město, předměstí, venkov?
  • dopravní špičku nebo víkend, večer či dokonce hlubokou noc?
  • pro každého v jakékoliv situaci, či jen pro určité skupiny nebo účely cest?
• je návrh dopravního prostředku technicky proveditelný a splnuje vysoké bezpečnostní požadávky? Je s dostatečnou jistotou vyloučeno například vykolejení, kolize vozidel vzájemně nebo s osobami, zvířaty nebo předměty na dopravní cestě?
• je dopravní systém z hlediska vlivů na životní prostředí, bezpečnost a bezbariernost opravdu lepší, než individuální automobilová doprava?
• je dopravní systém pro cestující skutečně atraktivnější, než klasická veřejná doprava včetně dle potřeby jedoucích „Radiobusů“ atd. při srovnatelných nákladech?
• je dopravní prostředek ekonomicky proveditelný ? Jaký vyvolává investiční a provozní náklady a do jaké míry mohou tyto náklady být pokryty tržbami z prodeje jízdenek nebo úsporami výdejů za konveční veřejnou dopravu nebo za silniční infrastrukturu?

Největší potřeba inovaci v regionální dopravě

Právě poslední dvě z uvedených otázek jsou důvodem, proč se soustředit na regionální dopravu: Ve velkých městech je i klasická veřejná doprava schopná nabídnout uspokující kvalitu za přijatelné náklady. Vysoká hustota obyvatelstva umožňuje hustou síť linek a krátké intervaly a odůvodňuje investice do rychlých a kapacitních páteřních linek. Pro odlehčení měst od automobilové dopravy nejsou nutné technické inovace, ale spíše nepopulární omezení automobilové dopravy, protože velká část obyvatelstva jede autem prostě proto, že to nikdy jinak nedělala, neuvažuje o použitím MHD a ani si vůbec nevšimne, když se veřejná doprava zlepší.

Zcela jiná je situace ve venkovních a periferních regionech: Dlouhými intervaly a docházkovými vzdálenosti není veřejná doprava vůbec konkurenceschopná vůči autu. K tomu příjde problém, že na mnoha nějak druhotných relacích (ne z vesnice do velkého města, ale do jiné vesnice či lokálního střediska) vznikají často nepřijatelně dlouhé doby čekání na přípoje, a právě význam takových relací tendenčně rostě. Při obvyklých intervalech to řeší spičkový produkt veřejné dopravy, integrovaný taktový jízdní řád: Ten se sice skládá ze symetrických taktových uzlů, ve kterých jsou ideální přípoje (viz velký obrázek), vzdálenosti mezi těmito uzly však odpovídají jízdní době rovné půlce intervalů, to znamená v případě hodinového taktu zhruba 30 kilometrů.

    

Princip integrovaného taktového jízdního řádu

    

Problémy integrovaného taktu v regionu

Vzdálenost mezi jednotlivými sídly je samozřejmě mnohem menší, a tak dojde na regionálním úrovni ke špatným přípojům nebo k nutnosti zajížděk (viz malý obrázek). Jsou proto velmi žádoucí inovační řešení, které umožňují krátké intervaly nebo jízdy na požádaní bez pevného jízdního řádu. Aby to i při větší poptávce nevyvolávalo nepřiměřené náklady na řídicí personál jsou potřebné řešení s automatickým nebo samoobslužným řízením jízdy. Další výzvou je fakt, že případná nově potřebná infrastruktura musí mít velmi nízké měrné náklady, protože zatížení jednotlivých tras je na venkově řádově menší, než ve městě.

Kritéria nekonvečních dopravních prostředků

Následující tabulka ukazuje, podle jakých kriterií se mohou neobvyklé dopravní systémy vzájemně odlišovat:

Žádoucí: bezpečnost, bezbariernost a nízká spotřeba energie

Abychom se přiblížili k odpovědi na otázku, jaká z několika desítek tisíc teoreticky možných kombinaci kritérií z tabulky mohou být smysluplné, musíme vyjít nejdřív z nedostatků individuální automobilové dopravy:

• Málo diskutovaný, ale možná nejvážnější nedostatek auta je vysoké nebezpečí úrazu. Žádný jiný dopravní prostředek a ani žádná jiná obvyklá (každodenní) činnost nezpůsobí tolik zranění a úmrtí osob, než automobilová doprava. Nebezpečnost automobilové dopravy se nadprůměrně týká právě venkova, proto největší riziko je na silnicích mimo obce. Přítom je třeba úvezt dvě souvislosti s níže projednanou energetickou problematikou:
  1. Stejně jako spotřeba energie roste i nebezpečí úrazů resp. vážnost důsledků s rychlostí, kinetická energie a brzdná dráha dokonce s její druhým stupněm.
  2. Aby byla vozidla odolnější pro případ srazů či nárazů, musí být zase těžší.
• Důsledkem nebezpečnosti je další nevýhoda automobilové dopravy: auto smí řídit jen dospělé osoby s řidičským oprávněním, které zase ještě nejsou tak staré, aby měly například špatný zrak či pomalou reakci, a které nejsou pod vlivem alkoholu či různých léků, nejsou příliš unavené a pokud možno zrovna nemají pozornost odvrácenou intenzivními myšlenkami. Toto omezení způsobuje, že v regionech mimo příjatelnou veřejnou dopravu jsou značné části obyvatelstva docela immobilní a rodiče starších dětí a mládeže stráví hodně času přepravou dětí, aby se mohly zúčastnit společenského života.
• Třetí a asi nejvíc diskutovaný nedostatek automobilové dopravy je znečistění ovzduší včetně emisí CO₂ a závislost na ropě jako neobnovitelného zdroje energie. Jako řešení tohoto problému se často doporučují pohonné systémy na základě nějakých zdánlivě čistých nositelů energie jako elektřina, vodík nebo biopalivo. Ve skutečnosti má však otázka nositele energie druhotný význam a důležitější je, aby byla nízká celková spotřeba energie, protože potenciál relativně levných obnovitelných zdrojů energie je velmi omezen a čím víc (alternativní) energie za rok spotřebujeme, tím rostě i její specifická cena. Již povinné domíchání malého podílu biopaliva do pohonných hmot nešlo bez importů odpovídajících surovin. Kdybychom přestavěli všechna auta na elektrický pohon (s baterií nebo vodíkem jako zásobníkem), tak to by zvýšilo spotřebu elektříny minimálně o polovinu, možná i na dvojnásobek. Vzhledem k tomu, že většina elektřiny v Evropě již teď nepřichází z obnovitelných zdrojů samozřejmě není reálné, aby mohla být taková dodatečná spotřeba pokryta za příjatelnou cenu výhradně z jiných než fosilních a jaderných zdrojů. I větší účinnost elektrického motoru není žádná výhra, když elektřina je stejně zrátově vyrobená z primárních nositelů energie. Spotřeba energie dopravního prostředku se skládá z odporu aerodynamického a valivého a ze spotřeby energie pro rozjezd a jízdy nahoru. Na velikosti těchto odporů mají vliv:
  • Rychlost, které je proporcionální aerodynamický odpor a energie, která je potřebná pro rozjezd,
  • Hmostnost vozidla, která má vliv na valivý odpor a na spotřebu energie pro rozjezd a pří jízdě nahoru,
  • Velikost a tvar vozidla ovlivňuje aerodynamický odpor (čelní plocha a jiné prvky, brzdící proudění vzduchu)
  • Jestli má vozidlo elektrické motory a vhodnou elektroniku může část energie být rekuperovana při brzdění nebo pří jízdě dolů
  • Materiál kol a dopravní cesty ovlivňuje valivý odpor

  Právě poslední z uvedených bodů je známá výhoda železnice: specifický valivý odpor ocel-ocel je desetkrát menší, než guma-asfalt. Tato výhoda bývá však přeceněna oproti ostatním vlivům na energetickou náročnost dopravních prostředků: například nespotřebuje autobus na místokilometr více energie než vlak, protože je lehčí a má hustější úspořádání sedadel. Proto je i omyl, že by stačilo postavit auta na koleje a při přepravě aut v autovlaku je spotřeba energie srovnatelná s tím, kdyby jela auta na silnici. Při špatném vytížení je spotřeba energie dokonce horší. K docílením nízké spotřeby energie může přispívat hlavně splnění co nejvíc následujících kritérií:

  1. Čistě technická efektivnost (motor a pohon, aerodynamický design)
  2. Nízký valivý odpor
  3. Málo hmotnosti a čelní plochy v přepočtu na místo k sezení
  4. Vysoké vytížení přepravní kapacity (stupeň obsazení, průměrný podíl obsazených sedadel)
  5. Nízká rychlost

  Příčemž lze uvažovat i o systémech, které jsou sice energeticky méně efektivní, ale slouží jen pro překonání krátkých vzdálenosti v návaznosti na efektivnější dopravní prostředek. Vzhledem k tomu, že takový dopravní prostředek by byl použit jen pro nízký počet najetých kilometrů denně, měl by být v první řadě i levným, zato naopak nevadí, když je relativně pomalý. Možným nedostatkem takové koncepce je zvýšený počet potřebných přestupů.

Význam vytížení přepravních kapacit

Důležitou roli při návrhování energeticky a ekonomicky efektivního dopravního prostředku hraje vytížení přepravní kapacity. Je třeba uvézt dvě příčiny špatného průměrného stupně obsazení:

• V automobilové dopravě jede většinou jedna samotná osoba, ale přesto má klasický auto o pěti místech k sezení, neboť jedno větší auto je mnohem levnější, než dvě malá a dvě dvoumístná auta například nejsou řešením, když jede jeden dospělý se dvěma dětmi.
• Veřejné dopravní prostředky bývají plné v dopravních špičkách, na nejzatíženějším úseku linky a ve směru špičky, které bývají v regionální a příměstské dopravě zpravidla jednosměrné (ráno z okraje do centra, odpoledně zpět). Na menší poptávku v jiných časech nebo na periferních úsecích lze do určité míry reagovat přízpůsobením intervalů či délky vlaků v případě železnice, jeden důvod špatného vytížení však každopadně zůstává: Po čas špičky musí být vozidla přepraveny zpět proti směru špičky, aby mohly zase přepravovat cestující ve směru špičky.

Z tohoto hlediska se ukazují dvě nová, klíčová kriteria dopravních prostředků: Individuálnost ve smyslu jízdy s nebo bez cizích spolucestujících, a vlastnictví a organizace vozidlového parku: patří každému uživateli jedno vozidlo, které zpravidla většinu času parkuje u něho doma nebo u cíle cesty, nebo existuje obecný pool vozidel, které jsou co největší podíl času na cestě, což sice sníží potřebný počet vozidel a parkovací kapacity, ale naopak vyžaduje častou přepravu (skoro) prázdných vozidel. Z těchto dvou kritérií lze najít souvislosti s několika jinými a tak lze charakterizovat dvě hlavní směry možného rozvoje nekonvenčních dopravních prostředků:

Otázky a úlohy pro výzkum a vývoj

Z více uvedených úvah vyplývají následující výzvy pro rozvoj technologicky pokrokových a ekonomicky udržitelných řešení:

• Vývoj spolehlivých systémů řízení a zabezpečování jízdy bez strojvedoucích je potřebný pro kategorie „hromadnějších“ dopravních prostředků: Na rozdíl od automatizovaného metra by byla stoprocentní ochrana dopravní cesty od nepovoleného přístupu osob či zvířat velmi náročná a taky ekologicky problematická. Bylo by ale přijatelným úspěchem, jestli je například díky lepšímu zabezpečení přejezdů a přechodů chráněno značně víc osob, než se stane obětí automatického provozu. Přítom je třeba zohlednit fakt, že i dnešní železnice, obsazena strojvedoucím jenom v příznivých případech může zastavit na dohled. Inovační zabezpečovací systémy mohou být užitečné i pro spontánní tvorbu vláčků či rychlejší jízdu osob bez řidičského oprávnění na zvláštní dopravní cestě v rámci individuálnější varianty.
• Pro individuálnější varianty je potřeba vývoj levných pedálových nebo nízkovýkonných elektrických vozidel, protože současně jsou microcars, elektromobily a kapotovaná jízdní kola vzhledem k jejích oblasti nasazení nepřiměřeně drahé. Jeden návrh z této oblasti je skládací třílkolka.
• Konečně je ale i třeba vymyslet přizpůsobené konstrukce kolejí či jiných systémů dopravní cesty se směrovým vedením a nízkým valivým odporem: Pro páteřní resp. mimoobecní úseky individuálnějších systémů je třeba velmi levná konstrukce pro nízké nápravové tlaky a nízké až střední rychlosti. Ale i hromadnější nekonvenční dopravní prostředky nebudou mít razantní úspěch, jestli jsou omezené na takové stávající železniční tratě, které nejsou potřebné pro dálkovou a nákladní dopravu: Jednak protože jich  je pro celoplošní obsluhu území relativně málo a k tomu jejich vedení často neodpovídá dopravním vztahům a vývoje sídelní struktury. Jinak ale i proto, že užitek lepších přípojů v integrovaném taktu se ukazuje jenom v husté síti a krátké intervaly nejsou k ničemu, jestli většina cestujících musí potom přestupovat na klasickou železnici v hodinovém intervalu. Myšlenka „stávající tratě jsou zdarma k dispozici“ je navíc omyl, protože náklady na údržbu jsou značné a se zohledněním periodických oprav je ekonomická životnost železničních tratí nikoliv věčná, ale v rozpětí 20-50 let. Lepší by proto byla celoplošná obsluha novým dopravním prostředkem, kterým je nahrazená nejen regionální autobusová doprava a osobní doprava na regionálních drahách, ale i osobní vlaky na páteřních tratích. Za to mohou být v kratším intervalu vedeny vlaky rychlé regionální dopravy, zastavující jenom ve větších stanicích, které mimochodem i zablokují méně traťové kapacity, než vlaky, které zastavují v průměru každé čtyři kilometry. Podmínkou pro takový revoluční rozvoj nové sítě dopravní infrastruktury by bylo zřejmě technické řešení s drasticky sníženými stavebními náklady. Jeden návrh, který by to eventuelně splnil a současně řešil bezpečnost přejezdů, je dráha kotevných bodů.

Vedle uvedených technických řešení by se měly případné výzkumné projekty v oblasti nekonvenčních dopravních prostředků zabývat i dvěma složitými prognostickými otázkami:

1. Jaké jsou realistické ceny vozidel ve souvislosti s potřebným technologickým vybavením, (ne)závislosti na historicky vzniklé standardy konvenčních dopravních prostředků a počtem ročně vyrobených vozidel?
2. Kolik cestujících, jak často a na jaké vzdálenosti budou používat dopravní prostředky, kvalita která se sice přiblíží městské dopravě, přičemž ale nejsou taková kapacitní omezení v individuální automobilové dopravě, jak jsou zpravidla ve městech?

Myslím, že hledání odpovědi na uvedené otázky by stálo za to – abychom věděli, zda nekonvenční dopravní systém může existovat a přinést užitek i v reálném svetě.

    

Ne všechno, co jezdí po kolejích, je efektivním dopravním prostředkem