To, co je v letectví běžná praxe, se v kolejařině postupně klube na světlo

Po čtyřiceti letech nepřetržitého provozu kompletně zmodernizovali zkušebnu dynamického testování nadrozměrných konstrukcí. Dnes se řadí k nejmodernějším provozům tohoto druhu na světě a podvozky kolejových vozidel si u nich nechávají testovat výrobci z celého světa. „Díky desítkám let praxe disponujeme jedinečným know‑how, díky kterému se nám daří pronikat na mezinárodní trhy na východ i západ od České republiky,“ říká Stanislav Martínek, výkonný ředitel VZÚ Plzeň, nástupce ŠKODY VÝZKUM.

Ve světovém měřítku patří certifikát k nejpřísnějším a z VZÚ je vysoce uznávaným kdekoliv na světě. V Plzni se testují podvozky nových modelů lokomotiv, železničních vozů, nákladních vagonů, tramvají nebo metra, které pak jezdí po kolejích v Austrálii, Severní Americe nebo i v Praze, Ostravě či Plzni.

„Zkušebna byla v době své výstavby na počátku 80. let na špičkové úrovni. Bohužel v průběhu následujících let byly výrazně podceněny investice, což nevyhnutelně vedlo k postupnému zaostávání a zastarávání testovací infrastruktury. Je to po čtyřiceti letech provozu zdaleka nejvýraznější zásah do zefektivnění a modernizace zkušebny. Vedle samotné renovace fyzického provozu jsme přistoupili také k výrazným inovacím v oblasti digitalizace a následné automatizace provozu, stejně jako rozšiřujeme propojení životnostního zkušebnictví s datovou vědou,“ konstatuje Martínek.

Výrazně se rovněž zvýšila kapacitní prostupnost pracoviště, tedy počet zkoušek, které se mohou ve zkušebně paralelně realizovat. „Byla to jedna z hlavních motivací k zahájení modernizace. Zatímco dříve běžela jedna velká zkouška a zároveň mohla probíhat pouze jedna menší, dnes mohou paralelně běžet dvě zkoušky velkých rámů a k tomu tři menší,“ říká Martínek.

Dvouletá modernizace, která ve finále až ztrojnásobila prostupnost dynamické zkušebny, probíhala ve dvou fázích. První zahrnovala vlastní budovu, včetně vnitřní obslužné části, druhá se zaměřila na měřicí a řídicí systémy, chladicí soustavu, hydraulický systém a modernizaci zázemí a řídícího centra – velínu. Dokončení posledních stavebních prací je plánováno na listopad.

„Dokázali bychom i další navýšení kapacity a zefektivnění provozu, vyžaduje to však významný zásah do původních masivních základů zkušebny. Je to organizačně i finančně náročné, přesto věříme, že v příštích pěti letech bychom toho mohli dosáhnout,“ poodhaluje Martínek další plány.

Fyzické testování i práce s daty

„Nejvýraznější trend v oblasti testování životnosti je bezesporu ve stále užším provázání ­fyzického zatěžování s konečně prvkovými simulacemi a vyhodnocováním výstupních dat pomocí neuronových sítí. Posilování propojení fyzického zkušebnictví s pokročilou datovou vědou je také naše největší ambice do budoucna, zejména v oblasti našich výzkumných projektů zaměřených na náhradu ocelových konstrukcí za kompozitní materiály,“ zmiňuje Martínek.

VZÚ Plzeň připravuje také novou službu vi­zuální inspekce technologií a stavebních struktur za pomoci leteckého dronu, který je speciálně konstruován pro vnitřní prostředí. S dronem je možné kontrolovat těžko přístupná místa, jako jsou například jeřábové dráhy, závěsy potrubí nebo třeba ocelové konstrukce a jejich šroubové nebo svarové spoje. „Dokonce jsme schopni provádět i průlety uvnitř dostatečně velkých potrubí a ověřovat tak jejich integritu zevnitř. Takto provedenou vizuální inspekci pak předložíme materiálovým specialistům. Ti posoudí, jaký defekt dle definovaných ukazatelů hrozí, případně již nastal, a budou schopni doporučit nápravná opatření,“ uvádí Martínek a pokračuje: „Kombinace těchto aktivit přináší na český trh zcela unikátní službu, kterou navíc využijeme i pro interní potřeby. Konkrétně připravujeme pilotní projekty v halách dynamické zkušebny a žárových nástřiků.“

Vlastní výzkum

„Kromě spolupráce v oblasti certifikačních životnostních zkoušek pro průmyslové zákazníky věnujeme svoji kapacitu řadě výzkumně‑vývojových tuzemských i mezinárodních projektů,“ objasňuje Martínek. Vlastní výzkum moderních nehomogenních materiálů na bázi kompozitů, které ve fázi návrhu konstrukce umožňují naladit její výsledné vlastnosti podle reálných provozních požadavků a potřeb, se pomalu začíná prosazovat také v oblasti kolejového průmyslu.

To, co je v letectví již běžná praxe, se v „kolejařině“ postupně klube na světlo. Kompozitní materiály se však objevují spíše na těch částech konstrukcí, které více vynikají moderní ergometrií a aerodynamikou kolejového vozidla než na jejich funkčně a pevnostně exponovaných místech. Světlou výjimku představuje mezinárodní výzkumně vývojový projekt Dynoforce, jehož je VZÚ přímým účastníkem. V jeho rámci se již na Dynamické zkušebně provádějí rozsáhlé testy prototypu kompozitového podvozku s úzkým rozchodem, vyrobeného ze skelných vláken pro společnost WHR (Welsh Highland Railway).

Budoucnost železnice

Každé dva měsíce si najmeme firmu, která má za úkol prolomit náš bezpečnostní systém

22. 9. 2022 ▪ 10 min. čtení

„Po odladění prototypu bude dalším stupněm vývoje podobný podvozek ve skutečném měřítku,“ představuje ambiciózní cíle řešitelského konsorcia Martínek. „Tvrdou inženýrskou práci potom vystřídá možná ještě náročnější fáze schvalování a homologace,“ dodává s jistými obavami, zda jsou schvalovací autority již dostatečně připraveny na revoluční proměny kolejového průmyslu.

Náš byznys je o obrovské důvěře

Přestože je evropská akreditace pro VZÚ velkou výhodou, staví podle Martínka tato služba s unikátní přidanou hodnotou především na důvěře. „Rozhodující je, zda výrobce kolejových vozidel dané zkušebně svůj produkt svěří. Tato důvěra se buduje léta a často vychází z mnoha menších společných projektů. Velmi často je i tak celý proces návrhu a realizace zkoušky fyzicky dozorován ze strany zákazníka. Speciálně němečtí výrobci kolejových vozidel, jako například Siemens, jsou extrémně nároční a neváhají investovat do procesu realizace zkoušky množství vlastní kapacity a zdrojů,“ vysvětluje Martínek. Nicméně přítomnost odborníka za stranu zákazníka přináší vzájemné obohacení, kdy se učí jeden od druhého. Pakliže při tom vznikne důvěra, další zakázky na sebe navazují.

Pokud se na rámu podvozku v průběhu testování objeví trhliny, laboratoř je schopna pomocí expertních analýz zjistit příčiny selhání a rám posílá zpátky výrobci spolu s doporučením, co se konstrukčních úprav týče, pro zvýšení spolehlivosti produktu. Toho si cení hlavně výrobci ze zemí, kde vývoj a výroba kolejových vozidel nemají tak dlouhou tradici, jako tomu je v České republice nebo v Německu.

Budoucnost železnice

Stáhněte si přílohu v PDF

Podíl úspěšných a neúspěšných testů je v posledních třech letech výrazně na straně těch úspěšných. O výsledku zkoušek často rozhoduje schopnost výrobce udržet ji na požadované úrovni kontinuálně. Cena za její nedodržení je vysoká a přináší výrobci značné komplikace. I proto se snaží přes testovací a certifikační fáze vývoje podvozku úspěšně projít co nejrychleji. Tím se jim uvolní výrobní proces a mohou začít vyrábět. Odpovědnost za další, již netestované výrobky, úspěšným typovým testem ze sebe ale sejmout nemohou. Proto se výrobcům vyplácí dodržet postupy použité pro výrobu testovaného produktu i během komerčního výrobního cyklu všech ostatních sérií.

V minulém roce zajišťoval VZÚ služby pro více než 350 zákazníků, kde mezi ty nejvýznamnější patří ČEZ, Škoda Transportation, Siemens, GE Aviation, Doosan Škoda Power nebo Bombardier.

Dynamická zkušebna VZÚ sídlí na severním okraji Plzně v areálu ŠKODA JS, a.s., postavena zde byla v roce 1981 a sloužila výhradně potřebám Koncernu Škoda Plzeň. Samotný VZÚ byl založen v roce 1907 pod původním názvem Pokusný ústav Škodových závodů. VZÚ Plzeň je dnes součástí silné technologické Skupiny ÚJV.

Článek byl publikován ve speciální příloze HN Budoucnost železnice.