Budoucnost dopravy? Dobíjení elektromobilů za jízdy nebo komunikace mezi auty podle Siemens Mobility nejsou sci-fi

Když se řekne Siemens, řadě lidí si zřejmě vybaví především velké průmyslové investiční celky. Siemens Mobility vznikla v rámci restruktualizace firmy jako samostatně spravovaná společnost. Můžete, prosím, stručně popsat, čemu se věnujete? 

Společnost Siemens Mobility působí celosvětově a nabízí komplexní řešení pro moderní dopravu. Nejde o nový obor, již od roku 1879 se společnost Siemens věnuje aplikované elektrotechnice v dopravě. Jedná se především o kolejová vozidla, automatizaci a elektrifikaci železnice, systémy na klíč. Zároveň jsme však aktivní v oblasti inteligentních dopravních systémů, včetně osvětlení, parkování a souvisejících služeb. Naše portfolio průběžně inovujeme a přinášíme promyšlená řešení pro standardní nasazení i řešení na míru pro nejnáročnější specifické podmínky.

Vysokou inovativnost nám umožňují silné nadnárodní vývojové útvary Engineeringu a R&D. K nim patří i vývojová oddělení, z nichž mohu zmínit oddělení vývoje a konstrukce kolejových vozidel v Praze, Ostravě a Plzni, které je 2. největší na světě v rámci naší společnosti. Najdete tu však i oddělení R&D železniční infrastruktury a R&D inteligentních dopravních systémů, které je dokonce největším v naší společnosti. Celkově je nás ve společnosti Siemens Mobility v ČR   více než 900 a toto číslo každý měsíc roste. Nepřestali jsme přijímat nové pracovníky ani v době pandemie. Jsem velmi rád, že našemu oboru lidé důvěřují a nacházejí v něm uplatnění.  

Přijde mi trochu paradoxní, hovořit o mobilitě v době, kdy se Česko nachází v zatím nejtvrdším lockdownu, který omezil pohyb například mezi okresy. Jak vnímáte aktuální situaci z pohledu odborníka na dopravu a její budoucnost?

Budoucnost dopravy bude taková, jakou společně vytvoříme. Stávající situace není jednoduchá pro nikoho, ani pro dopravce, ani pro cestující, ani pro výrobce.

Přeprava zboží a cestování jsou však nedílnou součástí aktivit lidské společnosti. Nutnost jejich proměny směrem k nižší spotřebě energie, k odklonu od závislosti na fosilních palivech a k nižší produkci emisí je zřejmá. Udržitelná, čistá a inteligentní mobilita se bude i nadále vydatně rozvíjet, jak také potvrzují avizované investice do dopravní sítě a vozidel napříč Evropou. Osobně věřím v rozvoj moderních způsobů přepravy osob a zboží. Naše společnost bude i v budoucnu poskytovat produkty a řešení, která jsou energeticky i emisně příznivá. Typicky jde o elektrická trakční vozidla v celé šíři kolejové dopravy od městské, přes konvenční železnice až po vysokorychlostní železnice.

Angažujeme se též v řešeních, která vedou ke snížení silniční dopravou produkovaných emisí, zdraví škodlivých látek a ke zvýšení plynulosti a bezpečnosti silniční dopravy. K nim patří například inteligentní řídicí systémy dopravy ve městech. Zabýváme se též vývojem a výrobou systémů zajišťujících bezpečnost a automatizaci železniční dopravy i moderních systémů elektrického napájení drah. Společným výsledkem vozidlové i traťové techniky je zvyšování výkonnosti a rychlosti přepravy zboží a současně i pohodlí a jistoty cestování osob.

V souvislosti s rozvojem dopravy se asi nejvíce hovoří o elektromobilech. Méně pak už o revolucích například na železnici. Prochází i tento segment nějakým vývojem? Jaké zde existují hlavní trendy?

Železnice je již ze své podstaty nízkého jízdního odporu výrazně méně energeticky náročná než doprava silniční a díky dlouhodobým investicím do elektrifikace je poměrně dobře připravená na výzvy týkající se udržitelnosti a ekologičnosti dopravy. Samozřejmě namítnete, že ne všechny tratě jsou elektrifikovány a i železnice musí řešit takovéto výzvy, kdy správci infrastruktury a dopravci po celém světě řeší postupné nahrazování spalovacími motory poháněných vozidel vozidly elektrickými. A to jak cestou rozvoje liniové elektrifikace tratí, tak i cestou vozidel se zásobníky energie. Velká část rozvojových aktivit společnosti Siemens Mobility proto tedy směřuje do vývoje alternativních pohonů, z praktických důvodů často do vozidel hybridních, kombinující napájení z troleje s trakcí dieselovou, či vozidel kombinujících napájení z troleje s pohonem na akumulátorové baterie, navíc s možností dobíjení během jízdy pod trolejí. Dalším tématem je pak pohon z vodíkových palivových článků.

Musíme mít také na mysli, že životnost kolejových vozidel je minimálně 30 let Proto je třeba počítat s faktem, že dnes nové vozidlo bude v provozu až do roku 2060. Proto inovace pro kolejová vozidla, pevná trakční zařízení i zabezpečovací a automatizační systémy musí být nadčasově moderní.

Siemens Mobility poskytuje řešení železniční a silniční dopravě například formou digitalizace. Co si pod tím představit? Jak v praxi například probíhá?

Růst světové populace, urbanizace, rostoucí objem dopravy a klimatické změny. To jsou charakteristické znaky doby, ve které žijeme. Zejména na přepravu osob i zboží jsou kladeny stále vyšší nároky. Doprava musí být co nejefektivnější, nejbezpečnější a v neposlední řadě ekologická. Stávající technologie zrychlujícímu se životnímu tempu přestávají stačit, a proto neustále hledáme atraktivnější řešení v oblasti osobní a nákladní dopravy i dopravní infrastruktury. V zásadě jde o aplikaci principů Průmyslu 4.0, například internetu věcí a služeb, v dopravě. Vozidla i zařízení dopravní infrastruktury komunikují s řídicími centry je možno kontrolovat jejich pozici i technickou kondici. Operativní řízení silniční dopravy již často používá prvky umělé inteligence, kdy se systém sám učí reagovat na některé dopravní situace bez zásahu operátora.

Lidé ale samozřejmě nestojí stranou možnosti využívání těchto nových technologií. Cestující naopak vyžadují propojenou intermodální dopravu od prvního do posledního kilometru. Digitalizace nám pomáhá zvládat tyto trendy a nepřetržitě zlepšovat způsob, jakým cestujeme.    

Využíváním inovativních technologií naše služby zefektivňují železniční a silniční provoz, a to na všech úrovních a v průběhu celého životního cyklu. Naše vize budoucnosti jsou města, ve kterých je veškerá dopravní infrastruktura digitálně propojena. Kde lze data shromážděná v reálném čase ze systémů řízení provozu použít k okamžitému vylepšení cestovního zážitku. Jedná se tedy především o práci s daty, napojení vozidel a infrastruktury do datové sítě, díky čemuž můžeme následně poskytovat služby jako jsou například vzdálený monitoring, preventivní údržba, vzdálená kontrola, umožňujeme komunikaci vozidel mezi sebou a vozidla a infrastrukturou. Tématem je například i převod stávajících železničních stavědel do cloudového prostoru. Patří tam však také inteligentní mobilní aplikace, které fungují jako skuteční společníci na cesty s integrovanou mobilní jízdenkou a plánováním výletů.

Vraťme se ještě k železnici. Jedním z vašich produktů je Railigent, určený právě pro železniční dopravu. Můžete prosím vysvětlit, o co se jedná?

Railigent je právě jedním z digitálních řešení. Je určen provozovatelům dopravy, kterým umožňuje porozumět železničním datům, generovat cenné informace a získat ze systémů více, než bylo doposud možné. Železniční doprava je efektivnější, spolehlivější a bezpečnější díky monitorování stavu v reálném čase, analýze dat a prediktivní údržbě.

Jedná se o otevřený ekosystém, do kterého je možné integrovat i řešení třetích stran. Díky nasazení Railigentu dosahují dopravci vyšší produktivitu a nižších nákladů na údržbu dochází ke snížení neplánovaných odstávek o 30-50 % a ke snížení zbytečných výjezdů z důvodu údržby o více než 30 %.

Je známo, že lídry v železniční oblasti jsou například Japonsko nebo Čína, v Evropě je pak průkopníkem vysokorychlostní železnice Francie. Nezaostává Česko v tomto segmentu? 

Situace se výrazně změnila. Modernizace národních tranzitních železničních koridorů na rychlost 160 km/h a nákup nových rychlých a pohodlných vozidel výrazně zvýšili kvalitu přepravní nabídky železniční dopravy v ČR. To se příznivě projevilo v růstu přepravní poptávky. Počet cestujících na železnici mezi Prahou, Olomoucí a Ostravou vzrostl v průběhu let 2010 až 2019 na téměř trojnásobek, mez Prahou a Brnem na skoro na pětinásobek. K trojnásobku se blíží i přeprava cestujících na relacích z Prahy do Plzně a Českých Budějovic. Motivace obyvatelstva používat rychlá a pohodlná železničí spojení vede k poklesu spotřeby energie ve srovnání s jízdou automobilem na zhruba jednu osminu. Pochopitelně je to spojeno s významným poklesem emisí oxidu uhličitého a s nulovými emisemi zdraví škodlivých látek. Avšak modernizované železniční koridory se stávají obětí vlastního úspěchu. Zájem dálkových i regionálních cestujících a zájem o přepravu zboží převyšuje jejich kapacitní možnosti.

Logickým řešením je doplnění tradiční sítě konvenčních železnic o novou síť vysokorychlostních železnic. Novými rychlými tratěmi získá železnice jak novou kvalitu, v podobě jízdy vlaků rychlostmi až 350 km/h, tak i novou kvantitu, v podobě dalších kolejí ve směru nejžádanějších relací.

Konvenční železniční tratě se po odklonění dálkových rychlíků na vysokorychlostní tratě uvolní pro regionální osobní dopravu a pro nákladní dopravu. A uleví se i přetížené dálnici D1, protože při cestovních časech vlakem Praha – Brno do 1 hodiny a Praha – Ostrava do 2 hodin sníží motivaci používat k těmto cestám automobil.

Ale ani automobil (časemelektrický a později i autonomní) neztratí v bezemisní inteligentní multimodální mobilitě svoji úlohu, v příměstských terminálech Nehvizdy a Vídeňská vzniknou přestupní uzly pro obyvatele středních Čech a jižní Moravy. Multimodální mobilita je založena na kooperaci (spolupráci) a komplementárnosti (doplňování se) jednotlivých druhů dopravy.

Výstavbu prvních tří pilotních úseků připravují MD ČR v radiálách z Prahy, Brna a Ostravy v rozmezí let 2025 až 2030. V následujících letech by měla propojit vysokorychlostní železnice jak některá krajská města v ČR, tak i ČR se zahraničím. A to v evropských osách severozápad – jihovýchod (Berlin – Dresden – Ústí na Labem – Praha – Jihlava – Brno – Wien /Bratislava) i sever – Jih (Warszawa – Katowice – Ostrava – Brno – Wien/Bratislava. Přínos vysokorychlostních železnic pro zkvalitnění vnitrostátní i mezistátní přepravy osob a spěchajícího zboží ve středoevropském regionu je zásadní. Právem jde o investiční prioritu EU i ČR.

Železnice nejsou pouze vlaky, ale i metro nebo tramvaje. Jak si stojíme v případě těchto způsobů dopravy v porovnání se světem?

V minulých letech byla provedena mezinárodní studie, která měla za cíl porovnat veřejnou dopravu v zemích po celém světě. Praha tenkrát skončila na pátém místě. České metropoli jen těsně uniklo nejlepší hodnocení, o vítězství přišla kvůli častým zácpám a znečišťování ovzduší. Veřejná doprava v České republice je na velmi vysoké úrovni, a to kvalitativně i kvantitativně. Co se týká zmíněného znečišťování ovzduší, i na tom již dopravní podniky pracují a postupně zavádí bezemisní vozidla. Například pražský dopravní podnik nakoupil nové elektrobusy, to samé řeší město Brno. Do Prahy se po padesátileté přestávce vrátí trolejbusy, chystají se i nové tramvajové tratě. Dále bych mohl zmínit plánované rozšíření pražského metra o linku D, kde by dokonce měly jezdit soupravy bez řidiče. Ostrava zvyšuje rychlost tramvají, Brno zpracovává studii podzemní dráhy, mnohá města se zabývají i bezemisní city logistikou. Všeobecně lze říci, že aktivity řady měst v ČR spontánně směřují k naplnění cíle Evropské komise, uvedeného ve Strategii pro udržitelnou a inteligentní mobilitu, tedy k převedení veřejné dopravy do roku 2030 na bezemisní.

Kam se lze v těchto typech městské přepravy rozvíjet? Z pohledu laika mě napadá například zvýšení rychlosti či posílení bezpečnosti, předpokládám ale, že jedním z diskutovaných témat bude zřejmě i automatizace?

Kolejové dopravní systémy jsou pro svoji vysokou výkonnost, nízkou energetickou náročnost a orientaci na elektrický bezemisní provoz přirozeným základem městské hromadné dopravy, vytvářejí její páteřové linky. Trendy zabezpečení jízdy vlaků a automatizace jízdy vlaků spolu úzce souvisejí. Základem je vlakový zabezpečovač (ATP – Automatic train protection), který dohlíží na jízdu vlaku (zda má vlak oprávnění jízdě, zda jede správným směrem po jemu určené koleji, zda nepřekračuje dovolenou rychlost, …, a to nezávisle na tom, zda vlak řídí strojvedoucí, nebo automat. Zařízení pro automatické vedení vlaku (ATO – Automatic train operation) řídí jízdu vlaku podle jízdního řádu. Automatizace provozu vlaků má čtyři stupně, z nich nejvyšší GoA 4 je provoz nejen bez strojvedoucího, ale bez doprovodu pracovníkem dopravce. Tento systém má řadu výhod (vysoká spolehlivost – odpadá problematické rozhraní člověk/stroj, flexibilní jízdní řád proměnný podle okamžité přepravní poptávky, krátké intervaly mezi vlaky i v období prázdnin, …) a proto je již všeobecně používán. Prakticky všechny po světě do provozu nově uváděné linky metra jsou již několik let řešeny ve stupni automatizace GoA 4, tedy pro provoz bez doprovodu.

Z důvodu vysoké náročnosti práce řidičů tramvají v rušných městských ulicích jsou aktuálně intenzivně vyvíjeny automatizační systému pro tramvaje. To je s ohledem na pestrost pouličního provozu složitá úloha.

Přesuňme se od železnic na silnice. Čemu všemu se v rámci osobní a nákladní automobilové dopravy věnujete?

V rámci společnosti hovoříme o inteligentních dopravních systémech a dopravních řešeních pro města a spojení mezi městy. Přesněji se jedná o technologie pro řízení provozu, simulace, správu tunelů, digitální služby řízené umělou inteligencí, sdílené autonomní řízení a mnoho dalšího, jako například chytré osvětlení, parkovací systémy či mýtné systémy. Patří sem i téma e-highway (elektrifikované dálnice), která umožňuje elektrické napájení a dobíjení elektrických automobilů přímo za jízdy, jelikož je osazena trolejemi podobně jako trolejbusová trať. Tyto technologie přináší výrazné zlepšení bezpečnosti, ale i plynulosti dopravy, ve výsledku pak mají i pozitivní ekologický dopad.

Jak podle Vás bude vypadat život na silnicích za 10, 20 let? Budeme nadále stát na červených semaforech, když široko daleko nebude žádné auto, pracně hledat volné parkovací místo v centru města nebo stát dlouhé desítky minut v ranních kolonách?

Již nyní je možné dopravní tok optimalizovat pomocí inteligentního dopravního modelu v kombinaci se zkušenostmi dispečerů a dopravních inženýrů. Současné řízení dopravy je dynamické a mění se podle konkrétní situace, semafory se tak chovají jinak v různých částech dne a v různých podmínkách. Je také stále více prediktivní, kdy dokáže odhadovat, co se bude dít dál. V brněnském oddělení vytváří algoritmy, kterými se systémy řídí a podle kterých se i učí. Důležité je dostat do systému co nejvíce dat a co nejvíce různých scénářů. Například jak to vypadá po skončení fotbalového zápasu a jak reagovat v řízení křižovatek. Podle týmů, které spolu hrály, se dá s pomocí historických dat velmi dobře odhadnout, kam auta zamíří a kde mohou vznikat problémy.

Budoucnost tohoto oboru je právě v komunikaci mezi auty navzájem a auty a infrastrukturou. Ta má v budoucnu umožnit i plně autonomní auta. Už nyní mohou nejmodernější vozy dostávat informace o dopravní situaci, nehodách, světelných křižovatkách či o tom, zda je někde náledí. S těmito informacemi se postupně učí pracovat.

Dalším ze segmentů dopravy, kterému se věnujete, je intermodální doprava, tedy systém dopravy využívající aspoň dva různé dopravní prostředky. Kde tady vidíte prostor pro zlepšení a inovace?

Použil bych raději pojem multimodální bezemisní doprava, tedy kombinující více dopravních prostředků při přepravě zboží a cestujících a zároveň udržitelná a ekologická. Společnost potřebuje mobilitu osob a věcí, nicméně je potřebné zvýšit její kvalitu, rychlost a výkonnost. V současné době dominantní role automobilů není úplně vhodná. Čas strávený řízením osobního automobilu znamená v ČR roční ztrátu 800 000 000 h, což je ekvivalentem ztráty 400 000 pracovních sil. Rozdělení přepravy na více módů umožňuje využívat jejich výhod a vyhnout se některým nevýhodám, které v rámci jednotlivých módů existují.

Cílem je vybudovat bezemisní udržitelnou multimodální mobilitu, která nabídne výkonnou, bezpečnou, spolehlivou, rychlou a pohodlnou dopravu osob a věcí, která se bude vyznačovat nízkou energetickou náročností, s výhradní orientací na obnovitelné zdroje, tedy s nulovou uhlíkovou stopou, s odpoutáním cestujících osob od nutnosti věnovat se řízení, tedy se 100% produktivním využitím času stráveného na cestě k práci, zábavě či odpočinku. Jednotlivé dopravní módy by měly kooperovat, to znamená, že energeticky úspornou, avšak investičně náročnou veřejnou hromadnou dopravu (zejména kolejovou) je třeba využívat tam, kde je silná a pravidelná přepravní poptávka, a energeticky méně úspornou, avšak investičně méně náročnou individuální dopravu (například automobilovou, ale i cyklistickou a pěší) využívat tam, kde je slabá a nepravidelná přepravní poptávka. Postupně se můžeme dostat až do fáze, kdy automobil či jiný prostředek nebudeme vlastnit, ale budeme ho sdílet, když zrovna bude potřeba. To již v některých městech funguje pod názvem car-, bikesharing.

O intermodální dopravě se často hovoří v souvislosti s přepravou nákladu, i lidé ale často využívají na jedné trase několik různých dopravních prostředků, typicky například v případě velkých měst, kde přestupují z jednoho vozidla MHD do jiného. Jak by chtěl Siemens Mobility tuto přepravu lidem zpříjemnit či ulehčit?

Nové nabídky dopravních služeb, jako jsou sdílení, přeprava na vyžádání nebo spolujízda, jsou na vzestupu. Pokud jsou správně používány mohou zvýšit efektivitu a ekologičnost mobility. Přinášejí však značnou složitost pro všechny zúčastněné strany, včetně řidičů, provozovatelů a obcí. Cestující při plánování, rezervaci a placení své cesty prochází bludištěm různých druhů dopravy a poskytovatelů služeb. Při plánování výletů a cest spoléhají cestující na své smartphony více než kdy jindy. Pro dopravní společnosti představují dopravní aplikace základní komunikační rozhraní pro jejich cestující.  

Zde vstupuje do hry Mobility as a Service (MaaS): Díky inteligentním aplikacím mohou všichni zúčastnění snadno a pohodlně najít svou individuální cestu. Umožňují to inteligentní algoritmy, bezproblémový prodej jízdenek a analýza velkých dat. Právě vývojem těchto aplikací se naše společnost zabývá. Možná jste již zaregistrovali mobilní či webovou aplikaci HAFAS, jejíž součástí je i jednoduchá a intuitivní verze pro děti.