24. března 2010
Zatímco lehká užitková vozidla jsou konstrukčně velmi příbuzná s osobními vozidly, střední a těžké nákladní automobily představují již zcela jinou kategorii, která využívá klasickou rámovou koncepci podvozku a nabízí výrobcům další možnosti pro zefektivnění dopravy i snižování emisí.
Typická nákladní vozidla v kategorii N2 představují nákladní automobily s celkovou hmotností obvykle 6500 až 12 000 kilogramů – z domácí produkce je jejich představitelem Avia řady D. Mezeru od 3,5 do 6,5 tuny v dané kategorii vyplňují v podstatě přerostlé dodávky, které mají obvykle jen zesílený podvozek s nápravami. Řidič však již musí mít řidičský průkaz pro skupinu C.
Klasický rámový podvozek
Zatímco v kategorii N1 (do 3,5 tuny) je rámový podvozek výjimkou, v kategoriích N2 a N3 převažuje výraznou měrou klasická rámová koncepce podvozku s pohonem zadní nápravy od vpředu podélně uloženého motoru s převodovkou. Jen tato koncepce totiž umož-ňuje snadnou montáž různých užitkových nástaveb a volbu více rozvorů náprav. Dnešní užitkový automobil této kategorie je vlastně jen velmi důmyslná stavebnice pro „velké kluky“.
Hmotnostní limity
Do hry však vstupuje také legislativa z oblasti stavebnictví, konkrétně dopravních staveb. Nekompromisně stanovuje nejvyšší přípustná zatížení jednotlivých náprav v závislosti na tom, zda se jedná o nápravy řiditelné, nepoháněné či poháněné. Celková hmotnost dvounápravového automobilu s pohonem 4 × 2 tak může dosáhnout nejvýše 18 000 kilogramů, což je právě hranice mezi středním a těžkým užitkovým automobilem. Při větším počtu náprav může být celková hmotnost vyšší než 18 000 kg, a pak se již jedná o velmi těžký automobil, například sklápěč 6 × 4.
Nákladní automobil a jízdní souprava
Ještě je třeba si uvědomit, že „to velké a těžké“, co se nejvíce vyskytuje ve vnitrostátní a mezinárodní silniční dálkové dopravě, většinou není nákladní automobil, ale jízdní souprava tvořená taž-ným vozidlem – tahačem – a přípojným vozidlem – návěsem. Celková hmotnost tzv. evropské soupravy tahače 4 × 2 (18 tun) a třínápravového návěsu nesmí přesáhnout 40 tun.
Naopak nákladní automobil je užitkové vozidlo s valníkovou, plošinovou nebo skříňovou nástavbou, k němuž může být připojeno přípojné vozidlo – přívěs, čímž vzniká jiný typ jízdní soupravy. Konfigurace jízdních souprav je variabilní a národní předpisy některých zemí, například ve Skandinávii, dovolují provoz souprav o délce až 25,25 metru s celkovou hmotností 60 tun, tvořených tažným a dvěma nebo třemi přípojnými vozidly. Proslulý australský silniční vlak (Road Train) je ovšem ještě mnohem větší. Zůstaňme však v Evropě a soustřeďme se na těžký užitkový automobil kategorie N3, tedy na vozidlo 4 × 2 o hmotnosti 18 tun.
Těžký nákladní automobil a tahač návěsů Koncepce tohoto vozidla je standardní – tvoří je obdélníkový rám sestavený z lisovaných ocelových profilů a tuhé nápravy, přední řiditelná a zadní poháněná. Odpružení zajišťují listová pera nebo vzduchové pružiny s příčnými zkrutnými stabilizátory a kapalinovými tlumiči. Brzdová soustava je dvouokruhová, vzduchem ovládaná s kotoučovými brzdami na všech kolech. Ústrojí pohonu tvoří vznětový motor přeplňovaný turbodmychadlem s chlazením plnicího vzduchu v uspořádání R6 (řadový šestiválec) nebo vidlicový motor V6 či V8, dále jednokotoučová suchá třecí spojka, automatizovaná dvanácti-stupňová převodovka (2 × 3 × 2), spojovací kloubový hřídel, rozvodovka s diferenciálem a hnací hřídele kol.
Elektronika se již prosadila naprosto nekompromisně nejen při řízení činnosti motoru (vstřikování paliva a regulace chlazení i přeplňování) a spojky s převodovkou, ale také v řízení činnosti brzd (ABS) a v součinnosti s motorem i ASR a EBD (protiprokluzové zařízení, závěr diferenciálu) a ESP (směrová stabilita). Systémy pro usnadnění rozjezdu ve stoupání, udržování rychlosti jízdy a odstupu vozidel v koloně či pro jízdu v jízdním pruhu výrobci nabízejí, když už ne přímo jako standardní výbavu, tak zcela určitě jako opce. Zvláštní kapitolu pak tvoří sofistikovaná palubní diagnostika, informatika a satelitní navigace.
Aktivní a pasivní bezpečnost vozidla
Důraz na bezpečnost silničního provozu představuje dnes velkou výzvu pro všechny výrobce vozidel, užitkových i osobních. Jedná se o prvky aktivní a pasivní bezpečnosti, k nimž u nákladních vozidel přistupují zábrany proti podjetí zezadu a ze stran, tedy do prostoru mezi nápravami pod nástavbou. Všechny prvky aktivní i pasivní bezpečnosti mají dnes vozidla všech předních výrobců, nicméně průkopníky v jejich zavedení byly a jsou především společnosti Daimler (Mercedes-Benz) a Volvo.
Důraz na ekologii
Na ekologii mají dopad emise hluku, spotřeba paliva (v návaznosti na omezenost zdrojů) a emise škodlivých látek ve výfukových plynech.
Hluk vozidla za jízdy vzniká nejen vyzařováním z ústrojí pohonu, ale i odvalováním pneumatik po vozovce a obtékáním karoserie (budky a nástavby) vzduchem – jedná se o tzv. aerodynamický hluk. Konstruktéři již snížili jejich hladinu na minimum a další zlepšování je velmi obtížné. Pokles hlučnosti v dB je evidentní u všech kategorií vozidel jak při rychlosti 50 km/h (ve městě), tak při rychlosti 90 km/h (mimo obec). Ve hře nadále zůstává aerodynamika a styk pneumatiky s vozovkou, kde je řešení spíše na stavařích (kvalita silnic) a chemicích (provedení pneumatik).
Snižování spotřeby
Podobně výrazně se snížila i spotřeba paliva, kterou lze pouze technickými prostředky již jen těžko dále ovlivňovat. Pozornost se tak nutně soustřeďuje na nejméně spolehlivý lidský faktor, na řidiče. Lze říci, že každý řidič má v sobě stále ještě potenciál pro zlepšení techniky jízdy. Zkušenosti ukazují, že i velmi dobrý řidič se po odborném proškolení může na konkrétním typu vozidla zlepšit a snížit spotřebu až o 10 procent. Základem je první školení u prodejce při předávání nového vozu zákazníkovi, avšak doporučuje se, aby obdobné, nejméně jednodenní školení absolvoval každý řidič z povolání.
Tlak na menší produkci emisí
K zajímavému vývoji došlo u hodnocení emisí škodlivin ve výfukových plynech spalovacích motorů. Zásadním problémem vznětových (naftových) motorů nejsou škodliviny typické pro zážehové (benzinové a plynové) motory (CO a HC), ale oxidy dusíku (NOx) a pevné částice (PM), mezi kterými převažuje uhlík (saze). Zde se technickými prostředky dosáhlo již výraz-ného pokroku. V současné době platí limity Euro 5, ale většina výrobců nabízí ještě „čistší“ motory EEV (Enhanced EnviromentalFriendly Vehicle), jejichž emise se přibližují navrhovaným hodnotám Euro 6, které by měly vstoupit v platnost v roce 2015. Pokud k tomu dojde, od 1. října roku 2015 bude možné homologovat pouze vozidla s motorem Euro 6 (ale ještě jeden rok, do 31. září 2016, bude možné přihlašovat do provozu nová vozidla s motory Euro 5 a EEV).
Problematika emisí CO2
Zdá se, že dnes všichni rádoby odborníci i politici sázejí na novou kartu – emise oxidu uhličitého (CO2), od nich odvozovaný tzv. skleníkový efekt a s ním spojené globální otep-lování. O škodlivosti CO2 pro zdraví člověka snad nejlépe svědčí skutečnost, že je přirozeně obsažen v minerálních vodách a jsou jím uměle syceny limonády, voda, a někdy dokonce i pivo či víno. V globálním měřítku je největším producentem oxidu uhličitého příroda sama. U spalovacích motorů přítomnost CO2 ve výfukových plynech svědčí o velmi dobrém spalování paliva, to znamená o vysoké účinnosti přeměny jeho chemické energie na mechanickou práci. Víceméně jediným prostředkem, jak snížit tyto emise u motorů, je snížení spotřeby paliva, kterého se dosahuje především zmenšováním zdvihového objemu motorů a vysokým stupněm přeplňování, tzv. downsizing. Dalšími možnostmi jsou již jen jiné způsoby pohonu.
Hybridní pohon
Hybridní pohon kombinující pohon spalovacím motorem a elektromotorem se již prosadil u osobních automobilů vyšší třídy (z cenových důvodů), o čemž svědčí například titul Car of The Year 2005 pro automobil Toyota Prius. Je celkem logické, že v případě kombinace dvou poháněcích jednotek s jejich potřebnou zásobou energie (palivová nádrž a akumulátory) narůstá nejen pořizovací cena, ale i vlastní hmotnost vozidla, a snižuje se tedy jeho užitečná hmotnost a prostor karoserie využitelný pro náklad. Z tohoto důvodu je uplatnění hybridních pohonů v užitkových automobilech poněkud pozadu. Jediným důvodem pro jejich využívání jsou tak legislativní opatření motivovaná snahou o zlepšení životního prostředí v městských aglomeracích.
Distribuční a komunální vozidla
Hybridní sériový pohon pronikl nejprve do kategorie lehkých užitkových automobilů pro rozvážkovou dopravu a do kategorie těžkých a velmi těžkých komunálních vozidel. V obou případech se předpokládá, že vozidlo je v historických přelidněných centrech měst nebo při pracovní činnosti poháněno pouze elektromotorem napájeným z akumulátorů; pohon spalovacím motorem je určen pro méně náročné přejezdy na relativně delší vzdálenosti.
Hybridní canter a atego
Tentýž trakční elektromotor ve funkci generátoru proudu navíc slouží při brzdění vozidla k rekuperaci energie (k dobíjení akumulátorů). Například v rámci koncernu Daimler se průkopníkem této koncepce stala jeho japonská značka Mitsubishi Fuso. Jen v Japonsku se v roce 2009 prodalo přes 800 lehkých užitkových vozů Canter Hybrid a letos prvních téměř sto dorazí do Austrálie. Stejný pohon je použit i u obdobného koncernového automobilu Mercedes-Benz Atego.
U komunálních vozidel se jedná o střední a těžkou kategorii (v případě vozidel se speciálními jednoúčelovými nástavbami, jako jsou žebříky či plošiny) a těžkou až velmi těžkou kategorii (v případě vozidel pro svoz odpadu). U všech těchto vozidel nejsou snížení užitečné hmotnosti a omezený dojezd vážnou překážkou. Místo vznětového motoru se v těchto kategoriích vozidel také často uplatňuje zážehový motor na plynné palivo, nejčastěji stlačený zemní plyn (CNG).
Vzhledem k požadavku na co nejvyšší užitečnou hmotnost, ložný objem a dojezd vozidla je hybridní pohon pro těžké automobily pro dálkovou dopravu zatím jen ve stadiu studií a funkčních vzorků. Současná těžká ekonomická situace podnikatelů v automobilové dopravě také nikterak nenahrává rychlejšímu a hromadnějšímu zavedení hybridních pohonů.
V podstatě lze konstatovat, že hybridní pohon představuje pouze mezistupeň k pohonu čistě elektrickému, kde se potřebná energie získává jen z akumulátorů nebo palivových článků.
Budoucnost pohonu
Krátkozrací ekologové si obvykle neuvědomují, že elektrická energie ve veřejném rozvodu nevzniká sama od sebe, ale je vyráběna v elektrárnách, takže problém exhalací se jen přesunuje z mobilní dopravy na stacionární zdroje. Zásoby fosilních paliv (plyn, ropa, uhlí) jsou omezené na dalších 30 až 80 let a ani energie ze solárních a větrných elektráren nepředstavuje definitivní řešení. Jako perspektivní zbývají jaderné elektrárny, u kterých dnes primárním problémem není bezpečnost, ale skladování vyhořelého paliva a omezenost jeho zdrojů. Pokud jde o palivové články, je již dnes prokázáno, že nejvhodnějším palivem pro ně je vodík (H2). Laici se domnívají, že vody jako suroviny je na světě dost. Avšak i vodík je nutno někde vyrobit a skladovat, což je zatím energeticky velmi náročné, respektive drahé. Potřebná energie je opět elektrická a tak se znovu dostáváme k jaderným elektrárnám.
Jakékoli odhady dlouhodobějšího vývoje jsou vždy jen věštěním z křišťálové koule, protože můžeme vycházet pouze z technologií a možností známých v současnosti. Lze však předpokládat, že v budoucnu se bude zřejmě uplatňovat více různých systémů pohonu, přizpůsobených zcela specifickým provozním podmínkám vozidel. Stále se také intenzivně pracuje na hledání způsobů výroby různých alternativních paliv, včetně tzv. biopaliv získávaných z přírodních zdrojů, z biomasy.
V současné době se odhaduje, že klasický spalovací motor i se svou nízkou tepelnou účinností (35 až 45 procent), kterou z fyzikálních důvodů již nelze zásadně zvýšit, se udrží jako pohonná jednotka silničních vozidel ještě zhruba třicet let.
Dalším možným řešením jsou různé systémy kombinované dopravy, kde ale na sebe vždy narážejí zájmy společnosti a jedinců.
Ing. Branko Remek, CSc., ČVUT Praha
