Budoucnost železnic | Vysokorychlostní železniční sítě vznikají po celém světě navzdory technickým problémům

s„Lidé nikdy nepovažovali železnici za ekvivalent ve složitosti něčemu jako jaderná elektrárna,“ říká Russell Jackson, ředitel globální dopravy ve společnosti Aecom. „Ale vzhledem k rozsahu, počtu dotčených komunit, environmentální bezpečnosti a spolehlivosti a regulačním rozhraním pro zúčastněné strany, když se podíváme na projekty vysokorychlostní železnice, je to opravdu docela složité.“

Systémy vysokorychlostních železnic nejsou běžné železnice. Mezinárodní železniční unie (UIC) definuje vysokorychlostní železnici jako „infrastrukturu nových železničních tratí navržených pro rychlosti 250 km/h a vyšší nebo modernizaci stávajících tratí pro rychlosti do 200 km/h nebo dokonce 220 km/h. km/h“.

Vyžadují rovnější silnice než jejich protějšky s nižší rychlostí. Velké stavby, jako jsou tunely, musí být také schopny odolat aerodynamickým tlakovým zatížením způsobeným vlaky, které jimi projíždějí rychlostí někdy přesahující 300 km/h.

Zpochybňováním těchto schémat nabírá spouštění vysokorychlostních železnic celosvětově na síle. UIC Rail Atlas 2022 uvádí celkovou délku nových tratí ve výstavbě v pěti světových regionech v loňském roce něco málo přes 19 700 kilometrů.

Aktualizace cestování

Z nich britský High Speed ​​​​2 (HS2) přitahuje mezinárodní zájem a plánuje provozovat služby rychlostí až 360 km/h mezi Londýnem a severozápadem. Vlaky budou zpočátku zastavovat v Londýně a Birminghamu a později v Manchesteru, než budou pokračovat ve stávající síti do Skotska a jinam.

HS2 bude postaven ve třech fázích: Fáze 1, která je ve výstavbě; Fáze 2a, jejíž zmocňující legislativa získala královský souhlas v roce 2021; a fáze 2b, kterou vláda přezkoumává.

První fáze s rozpočtem 44,6 miliardy liber na rok 2019 spojuje Londýn a West Midlands prostřednictvím 215 km tratí, 50 km tunelů a 16 km mostů. Očekává se, že její služby začnou fungovat mezi Birmingham Curzon Street a Old Oak Common v Londýně v letech 2029 až 2033 a budou se rozšiřovat, jak budou vybudovány nové části sítě.

S náklady stanovenými na 5,2 až 7,2 miliardy GBP v roce 2019 prodlouží 58 km dlouhá fáze 2A linku do Crewe v Cheshire s cílovým datem dodání 2030 až 2034. Fáze 2B je navržena , která nemá potvrzený rozpočet, je v současné době na 85 km západní části Crewe do Manchesteru. Existují plány na rozšíření východní části fáze jedna do Midland Parkway v Nottinghamshire. Cílové datum dodání je mezi 2040 a 2045.

AhojV těchto mega projektech se musíte vypořádat se spoustou komponentů, od stanic po železniční systémy, jako jsou koleje a nadzemní vedení a dokonce i tunely.

Další projekty se realizují po celé Evropě. Ve Francii má být v roce 2024 zahájena výstavba téměř 200 km dlouhé tratě LGV do Toulouse za cenu 8,7 miliardy liber a dokončení je plánováno na rok 2030. Vlaky tak budou jezdit rychlostí 320 km/h. Je součástí projektu Grand Projet Ferroviaire du Sud-Ouest (GPSO) v jihozápadní Francii v hodnotě 14 miliard eur (12 miliard liber). GPSO spojí vysokorychlostní trať mezi Paříží a Bordeaux s linkou Bordeaux do Toulouse a linkou z Bordeaux do Dax.

Vysokorychlostní trať Turín-Lyon spojuje Francii a Itálii v délce 270 km. Z odhadovaných celkových nákladů ve výši 21,5 miliardy GBP bylo 7 miliard GBP přiděleno na přeshraniční úsek, jedinou část trati, na které byly zahájeny práce.

Tento úsek, projekt Lyon Turín, zahrnuje výstavbu 65kilometrové železnice mezi Susou v Piemontu v Itálii a Saint-Jean-de-Maurienne v Savojsku ve Francii. Z toho 57,5 ​​kilometru trati povede tunelem Mont Cenis Base Tunnel, který bude po dokončení v roce 2032 nejdelším železničním tunelem na světě. Tunelářské práce jsou rozděleny do tří kontraktů v celkové hodnotě 2,58 miliardy GBP se společností Evag, Vinci a Implenia se chystají provést práce v roce 2021.

V Itálii se také na Sicílii staví 178 km dlouhá trať za 2,9 miliardy liber, která spojuje Palermo a Catanii. To bylo rozděleno do několika smluv, přičemž WeBuild-Ghella JV vyhrál v květnu kontrakt na 1,04 miliardy liber a v červnu kontrakt na 1,14 miliardy liber.

Na severu se pod Brennerským průsmykem na italsko-rakouské hranici staví Brennerský primární tunel za 13,2 miliardy liber, který má být otevřen v roce 2032. Jeho hlavní tunel mezi Innsbruckem v Rakousku a Fortezzou v Itálii bude mít při propojení se stávajícími tunely délku od 55 do 64 kilometrů a umožní vlakům jezdit mezi oběma zeměmi rychlostí 250 kilometrů za hodinu.

A v severovýchodní Evropě železniční síť pobaltských států o délce 870 km v hodnotě 5 miliard liber, která má být dokončena v roce 2030, propojí Estonsko, Lotyšsko a Litvu a další spojení s Finskem a Polskem.

V červnu Evropská komise udělila 55 milionů liber (64 milionů eur) na vývoj projektových dokumentů pro první úsek 140 kilometrů dlouhého vysokorychlostního železničního systému mezi Varšavou a polským Lodzinem. Zahájení výstavby je naplánováno na začátek roku 2024.

Česko také staví vysokorychlostní železnice. V srpnu 2022 byla zakázka na projekt na 67kilometrovou vysokorychlostní trať z Prahy do Lofosis za 4,6 miliardy liber zadána konsorciu zahrnujícímu Valby a Mott MacDonald. Zahájení výstavby této linky se očekává v roce 2030.

Jinde plánovaná 286 km dlouhá vysokorychlostní železnice Mersin-Adana-Gaziantep plánovaná pro jižní Turecko zlepší spojení mezi velkými městy a Mersinem, druhým největším tureckým přístavem.

Marocká vláda nedávno oznámila plány na spuštění nového projektu vysokorychlostní železnice, Maghrib Line, 200 km dlouhého spojení mezi hlavním městem Rabatem a Fezem.

Vlády Severní Ameriky také vyvíjejí schémata vysokorychlostní železnice. A v USA bude ve dvou hlavních fázích vybudován vysokorychlostní železniční systém v Kalifornii v hodnotě 128 miliard dolarů (100 miliard liber) o délce 1300 km. První etapa se bude táhnout 840 kilometrů přes Central Valley spojující San Francisco do Los Angeles. Druhá fáze prodlouží trasu v Central Valley na sever do Sacramenta a kolem východního Los Angeles do San Diega přes San Bernardino a Riverside.

V Kanadě existují také návrhy na 800 km dlouhé spojení mezi Quebecem a Ontariem, přičemž zahájení provozu je naplánováno na polovinu 30. let 20. století.

V Číně zprovoznily China Railways v roce 2022 více než 2000 kilometrů vysokorychlostní železnice. Mezitím vlaky dorazily po nově dokončené indonéské vysokorychlostní železnici dlouhé 142 kilometrů z Jakarty do Bandungu rychlostí 350 kilometrů za hodinu během posledního testy v červenci.

V Austrálii byl v červnu zřízen nový úřad pro vysokorychlostní železnice, který má dohlížet na rozvoj sítě podél východního pobřeží země. Zahajovacím projektem je plánované 85 km dlouhé spojení mezi Sydney a pobřežním městem Wollongong v Novém Jižním Walesu.

Výzvy a lekce

Vedoucí účtu Mott MacDonald v HS2, Neil Henderson, říká, že lekce z projektů vysokorychlostní železnice se neustále vyvíjejí. V případě HS2 je zachycen platformou Learning Legacy společnosti HS2 Ltd, kam mohou účastníci projektu a odborníci z oboru nahrávat a sdílet znalosti.

Příkladem technického postřehu odkazu je pochopení aerodynamických efektů ve vysokorychlostních železničních tunelech.

Tunely HS2 jsou navrženy s větší plochou průřezu, aby se snížil dopad složitých vrtáků.Vzory indukovaného tlaku v tunelech

Když vysokorychlostní vlak vjede do tunelu, vzduch v něm v blízkosti vchodu se rychle stlačí, což způsobí, že se tunelem šíří tlaková vlna.

Tlakové vlny jsou také generovány, když ocasní část vlaku vstoupí do tunelu a když přední a zadní část opouštějí tunel, což způsobuje překrývající se a odrážející se vzory vln. Větší průřez tunelů HS2 tyto vzory zmírňuje.

Vedoucí oddělení železničního inženýrství UK Rail Mott MacDonald, John Bittles, cituje Crossrail jako projekt, který se naučil ze systému HS2. Crossrail nebyl plán pro vysokorychlostní železnici, ale inkubátor znalostí v oblastech, jako je využití systémového inženýrství.

Crossrail lekce

Bittles vysvětluje: „V Crossrail jsme se naučili, jak implementovat včasné myšlení o tom, jak používat mnoho různých systémů. To zahrnovalo integraci stanic a kolejí s tratí a testování všeho, takže jsme měli spolehlivý systém od prvního dne otevření. Tento přístup fungoval dobře v HS2.

Konzultanti, včetně Mott MacDonald a Aecom, budují své znalosti v parametrickém návrhu schémat vysokorychlostní železnice.

MVšechny projekty vysokorychlostní železnice po celém světě stále zjišťují, jak efektivně integrovat všechny tyto různé výzvy.

Tento přístup využívá algoritmy k vytváření opakovaně použitelných a přizpůsobitelných návrhů, což vede k rychlejšímu dodání návrhu hlavní architektury. To přináší výhody, protože zatímco nízkorychlostní železnice může sledovat pozemní tratě, požadavek vysokorychlostních železnic na přímější tratě zvyšuje potřebu mostů, nadjezdů, zářezů a tunelů, což zvyšuje náklady a čas na výstavbu.

Jackson dodává, že odbornost společnosti Aecom v oblasti kolaborativního doručování byla zásadní pro její vysokorychlostní železniční schémata. Koncem roku 2022 byl konzultant jmenován, aby zajišťoval programové řízení pro projekt kalifornské vysokorychlostní železnice. Kolaborativní dodávka eliminuje izolované myšlení v celém schématu, říká Jackson.

Dodává: „V těchto mega projektech se musíte vypořádat se spoustou komponentů, od stanic přes železniční systémy, jako jsou koleje a nadzemní vedení, až po tunely.

„Myslím, že mnoho projektů vysokorychlostní železnice po celém světě stále zjišťuje, jak všechny tyto různé výzvy efektivně integrovat, a to je obtížné.“

Jackson uznává, že projekty vysokorychlostní železnice často čelí značnému nárůstu nákladů, ale dodává: „Myslím, že čím více projektů vysokorychlostní železnice uděláme, tím lépe se nám podaří je realizovat, zejména v oblastech, jako je odhad nákladů.“

Výzvy týkající se nákladů HS2 se často objevují v titulcích. V roce 2019 byl rozpočtován na 51,8 miliardy GBP, ale nedávné odhady přibližují náklady 155 miliardám GBP, přičemž mezi ztrátami v systému souvisejícími s náklady bylo kontroverzní rozhodnutí pozastavit výstavbu terminálu Euston.

Nicméně, Jonathan Sharrock, Arcadis HS2 Account Manager a Mobility UK and Ireland, říká, že dlouhodobé přínosy by mohly být také Zdůvodnění vysokých nákladů na HS2 a další systémy. Na závěr dodává: „Mluvíme o infrastruktuře, která bude po desetiletí přinášet výhody národní ekonomice jakékoli země.“

Jako to, co jsem četl? Chcete-li dostávat denní a týdenní zpravodaje nového stavebního inženýra, klikněte zde.