Dopravní systémy budoucnosti: Nákladní metro i potrubní pošta pro osobní přepravu

Ostatně, vzpomeňme si, jak dlouho na časové ose vývoje lidské společnosti trvala cesta do vzduchu. Od první myšlenky, že by člověk vůbec mohl někdy vidět svět jinak než z naší pozemské perspektivy, přes fázi připustit, že by mohly létat stroje těžší než vzduch, a navíc ovladatelné, až po dnešek, kdy se po nebi prohánějí letouny několikanásobně překračující rychlost zvuku a lidstvo překročilo hranice vesmíru. Období od “nemožného” po leteckou dopravu a éru kosmických výprav dělí pouhá necelá dvě století. A technické a technologické možnosti, které jsou k dispozici dnes, jsou s tím, co mohli využít např. bratři Montgolfiérové či jejich moderní pokračovatelé, sourozenci Wrightovi o století později, zcela nesrovnatelné.

Helvétská podzemní dálnice  
Švýcarsko je zemí proslulou nejen čokoládou, sýry a vyspělým průmyslem přesného strojírenství, ale také tunelovou velmocí. A proto je vcelku logické, že právě tam se zrodila myšlenka přesunout pozemní dopravu - v hornatém terénu komplikujícím rozvoj a rozšiřování tradiční silniční a železniční sítě značně náročnou - prostě pod zem. Do tunelů propojujících významné dopravní uzly obdobně jako síť metra ve světových metropolích. Ovšem místo lidí by jeho tunely proudil neustále se rozrůstající objem nákladů zboží. Projekt s označením CST - Cargo Sous Terrain (Podzemní nákladní doprava) si klade za cíl - přesně jak napovídá jeho název - přesunout veškerou nákladní dopravu ve Švýcarsku pod zem. Předpokládá to jen maličkost: vybudovat rozsáhlou síť “nákladního metra”, kde by zboží rozvážely v krátkých intervalech konstantní rychlostí 30 km.h-1 elektrické rychlovlaky v nonstop provozu. Pokud by se vše podařilo podle harmonogramu, který představili autoři projektu, měla by po roce 2030 už zůstat pozemní doprava výhradně doménou osobní přepravy. Tím by se dnes silně přetěžované železnici a silnicím výrazně ulevilo.
Projekt se zrodil už před třemi lety a po detailní přípravné studii proveditelnosti začala letos jeho příprava potřebných prováděcích a schvalovacích předpisů a hlavně shánění investorů. Od roku 2018 by měla začít 5letá fáze projektování, po níž by v roce 2022 měla odstartovat 7letá realizační fáze výstavby. Během ní mají vzniknout v hloubce zhruba 50 m pod zemí mimo dosavadní inženýrské a technické sítě tříkolejné, 6 m široké tunely se soustavou kolejištních terminálových uzlů. V nich by jezdily soupravy tvořené přepravními moduly s uzavřenými krytými paletovými kontejnery, dopravujícími nejrůznější náklady od čerstvé zeleniny a ovoce přes běžné zboží až po např. tříděný odpad a recyklované věci. Na stropě tunelů by byly zavěšené kolejnicové dráhy pro přepravu menších zásilek (např. balíků), kde by (rovněž v tříkolejném režimu) mohly putovat zásilky rychlostí až 60 km.h-1. Na tunely by navazoval systém městských přepravních hubů, které budou prodloužením páteřní přepravní trasy k místu určení. Systém by byl plně automatizovaný a řízený počítačem, náklad by byl v příslušných stanicích dopravován výtahy na povrch do distribučních center (hubů) a z nich následně elektromobily až na cílové místo určení. Stejným způsobem by opačně putovalo zboží ke svým adresátům od dodavatelů. Celý systém CST by měl fungovat s využitím energie dodávané ze 100% obnovitelných zdrojů, takže by nevykazoval žádnou uhlíkovou stopu a emise jako konvenční současné přepravní systémy. Projekt už podporují jak velké švýcarské společnosti včetně státních železnic, pošty a řady významných firem, tak prodejní řetězce a sítě supermarketů a rovněž e-shopy.  
V první fázi by měl vzniknout zhruba 70km testovací úsek ve středním Švýcarsku na trase Härkingen/Niederbipp - Zürich, který by fungoval i jako pilotní projekt a ověřil schopnosti a funkce systému. V další fázi by následovalo plánované rozšíření mezi městy Bode a Ženevským jezerem s odbočkami na Basilej a Lucern, až po celkové pokrytí území konfederace.
Samotná myšlenka využít metro pro cargo přepravu není zase tak úplnou novinkou, např. v Tokiu se tamní podzemní dráha již běžně používá k nočnímu zásobování obchodů - přes den vozí cestující a v noci až 60 % všeho zboží. Stejně tak se již běžně používá řada prvků, které bude systém CST obsahovat. Nová je však, jak zdůrazňují tvůrci CST, kombinace s logistickou koncepcí uceleného přepravního řetězce (jednotná společná logistiky pro všechny huby v každém městě, všechny dopravce, dedikovaná infrastruktura pro bezproblémové spojení 24 h denně) a přímé spojení mezi výrobou a obchodem a zajištění přesně časovaných dodávek - od palet až po jednotlivé balíky.

Od Tesly k pneumatické hromadné dopravě 
Zatímco nákladní metro je sice nákladný, technicky náročný, ale nikoli nepředstavitelný projekt, v počítačích (dříve by se řeklo na rýsovacích prknech konstruktérů) už se rodí další pozoruhodná dopravní vize, která se může mnohým zdát jako z jiného světa. Jde o projekt s názvem Hyperloop, jehož autorem je charismatický vizionář Elon Musk, který stojí za elektromobily Tesla, či kosmickým programem Space X. Ostatně i ty jsou dnes už realitou, přestože ještě nedávno měli o nich mnozí pochybnosti právě proto, že překračovaly meze aktuálních možností.
Unikátní dopravní systém by měl umožnit cestování vysokou (prakticky těsně podzvukovou) rychlostí. Tvořen bude pylony s vyvýšenou tubusovou dráhou, v níž bude výrazně snížený tlak, a kterou budou na vzduchovém polštáři prolétávat speciálně navržené kapsle. Maximální rychlost (až 1300 km.h-1) by se ovšem využívala jen pro nákladní přepravu, lidé by cestovali nižší, zhruba 5násobně pomalejší rychlostí. Součástí každé kapsle by byl kompresor, jehož úkolem je odsávat vzduch natlakovaný před kapslí a doplňovat z něj vzduchový polštář, na němž se příslušná kapsle pohybuje. Zbytek vzduchu by byl vypouštěn za kapslí, čímž je řešen hlavní technický problém systému: aerodynamika kapslí a jejich obtékání vzduchem v potrubí. Tím by se mělo podařit obejít jednu ze základních fyzikálních překážek, tzv. Kantrowitzův limit. Podobně jako v potrubní poště totiž předměty v pneumatickém dopravním systému před sebou tlačí vzduch, který jejich pohyb brzdí. Takže mezi ním a stěnou potrubí musí být určitý prostor umožňující obtékání, aby se předmět mohl potrubím pohybovat, ale zas ne příliš velký, aby tlak pohánějící ho kupředu byl účinný.
Na rozdíl od konvenční potrubní pošty by však Hyperloop připomínal spíše hybridní systém kombinující pneumatické řešení a dopravní prostředky typu Maglev - pohyb kapslí využívajících aerodynamického vztlaku a působení stlačeného vzduchu by obstarávaly rovněž indukční lineární elektromotory na stěnách tubusu. Ty by pokrývaly zhruba jedno procento tunelu a kapsle na jejich trase urychlovaly. Nebo magnety zakomponované do tubusu a přepravních kapslí (což je zase princi připomínající tzv. elektromagnetické dělo - railgun, s nímž nyní experimentují americké armádní složky). 
Původní projekt počítal s tubusem o průměru 2,3 m (a o metr širším průměrem pro nákladní variantu) v němž by byl vytvořen podtlak 100 pascalů, což odpovídá atmosférickému tlaku ca 45 km nad zemí. To je ekonomicky přijatelnější varianta, než vyvíjet technicky možná elegantnější, leč nepoměrně nákladnější soustavu pracující s úplným vakuem, tzn. zcela odčerpaným vzduchem. Elon Musk je sice vizionář, ale především realista, který má na paměti i byznysovou stránku svých projektů. 
Ani tak Hyperloop nebude levná záležitost, vzhledem k tomu, že systém musí být navržen tak, aby byl odolný nejrůznějším rizikovým faktorům od povětrnostních vlivů až po zemětřesení. Na druhou stranu obsahuje četné progresivní prvky, které by měly zajistit jeho maximální efektivitu s využitím energie z obnovitelných zdrojů a částečnou energetickou soběstačnost - přebytky získané solární, větrné a kinetické energie, přeměněné na elektrickou, se mají vracet do sítě a přispívat k jeho financování. Pro zájemce o detailnější seznámení s projektem je obsáhlá informace na: http://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha-20130812.pdf

Možná už za pár let...
Projekt samotný zaujal už několik firem a institucí, které se začaly seriózně zabývat jeho realizací. Asi největší náskok mají v současné době inženýrská výzkumná společnost Hyperloop Transport Technology (HTT) a Hyperloop Teechnologies (Hyperlooop Tech - HT). Jde o firmy nezávislé na Elonu Muskovi, nicméně v obou jsou zapojeni specialisté z jeho společnosti SpaceX.
Společnost Hyperloop Tech už shromažďuje peníze na zajištění 100 mil. dolarů k vybudování 8km zkušebního úseku Propulsion Open Air Test poblíž kalifornského Queer Valley mezi Los Angeles a San Franciscem (stavět by se měl začít už letos s dokončením už příští rok), jež má ověřit proveditelnost Muskovy vize. Maximální rychlost kapsle v okruhu bude dosahovat 540 km.h-1. Jak uvedl generální ředitel HT Rob Lloyd, do roku 2020 mají být dokončeny tři funkční demonstrační projekty.
Společnost už začala s vývojem testovacích zařízení (Blade Runner, Levitation Rig a Big Tube) a prvků pro výstavbu plánované trati, a má tak první reálné výsledky.

Blade Runner - je jediné zkušební zařízení svého druhu na světě, navržené a postavené týmem Hyperloop Teechnologies k testování zmenšených axiálních lopatek kompresoru a aerodynamických struktur v prostředí až do 1/1000 atmosférického tlaku. Se dvěma 2000 CFM vakuovými čerpadly umožňuje provádět dlouhodobé zkoušky a zároveň nastavování proměnných toku vzduchu, inovativní hrdlo s variabilní geometrií umožňuje testování v rychlostech od podzvukových po nadzvukové režimy.

Levitation Rig - levitační prstenec je dalším stěžejním testovacím prvkem. Tento unikátní testovací stand je umístěn v 18 m3 pokusné komory umožňující dosáhnout podtlak o hodnotě tisíciny atmosférického tlaku. Rotor dosahuje povrchové rychlosti vyšší než 300 m/s a simuluje tak rychlosti nezbytné pro otestování špičkových levitačních systémů, s jejichž adaptací se počítá pro využití v dopravních kapslích Hyperpod.

Big Tube - je největší hardwarová část projektu Hyperloop Tech. Jde o 15 m dlouhou nádobu o průměru 3,7 m z uhlíkové oceli o hmotnosti ca 31,8 t určenou k ověření designu potrubí a jeho součástí, vakuového těsnění a svarů, výrobní automatizace apod. Je prvním krokem k budování testovací smyčky a ústředním zkušebním prototypem pro vývoj veškerého budoucího klíčového hardware.
Součástí systému je i mobilní kontejnerová laboratoř Tube Lab, která disponuje nejmodernějším softwarovým vybavením a je určena k získávání a vyhodnocování provozních dat, monitorování, i konstrukčním a vývojářským pracím na projektu.

Také Hyperloop Transport Technology se chystá vybudovat svůj zkušební okruh, a to v Nevadské poušti, který plánuje na letošní rok. A projektu na svůj vlastní výzkum Hyperloopu se podle všeho zcela nevzdal ani samotný Elon Musk, i když původně dal po jeho představení přednost dalším prioritám - programu Tesla a SpaceX. Právě SpaceX zvažuje výstavbu vlastní testovací dráhy v Texasu, ovšem nepracuje na komerční verzi projektu, který by konkuroval ostatním, ale její snahou je urychlit vývoj funkčního prototypu. Na projekt podoby přepravních kapslí vhodných pro systém Hyperloop proto vyhlásila soutěž Hyperloop Pod Competition, do níž se zapojily stovky studentských týmů, které budou v létě soutěžit o šanci otestovat si své návrhy na připravované první testovací trati systému Hyperloop. Favority jsou zatím po dosavadním klání v průběhu tzv. Designérských víkendů zejména projekty týmů Massachussetského technologického institutu (MIT) a nizozemské Delftské technologické univerzity. V první pětce se umístily ještě Badgerloop (University of Wisconsin-Madison), Hyperloop univerzity Virginia Tech, a HyperXite týmu University of California Irvine.
 

Publikováno: 13. 5. 2016 | Počet zobrazení: 2073 464