6 Inovații în tehnologie feroviară

Prima cale ferată interurbană cu abur din lume, care transportă atât pasageri, cât și mărfuri, a fost deschisă în urmă cu aproape 200 de ani, legând Manchester și Liverpool în Marea Britanie.În anii care au trecut, industria feroviară a văzut tone de noi inovații ale tehnologiei feroviare, care au făcut ca aceasta să fie ceea ce este astăzi, cum ar fi semnalizarea automată, căile ferate electrificate, semibariere automate și sisteme de avertizare. În zilele noastre, trenurile sunt una dintre cele mai comune opțiuni de transport disponibile și sunt de obicei cel mai potrivit mijloc de a călători între orașe. În 2020, pasagerii au călătorit în jur de 378 de miliarde de km pe căile ferate europene.

Deci, de ce are nevoie industria feroviară să inoveze?

În ciuda popularității sale, industria feroviară nu este încă perfectă și poate fi îmbunătățită într-o varietate de moduri. Una dintre prioritățile principale pentru inginerii și proiectanții din industria feroviară este viteza, care poate fi întotdeauna îmbunătățită atunci când este dezvoltată o tehnologie mai bună. Acest lucru este deosebit de important atunci când cererea de pasageri pentru trenuri este mare, deoarece acestea pot fi mai eficiente în transportul unui număr mai mare de persoane. De asemenea, trenurile mai rapide pot concura direct cu călătoriile aeriene, ceea ce înseamnă niveluri mai scăzute de emisii.

UE are misiunea de a fi neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon până în 2050, iar industria feroviară are un rol de jucat în a ajuta UE să atingă acest obiectiv. Unele tehnologii sprijină utilizarea căilor ferate electrificate, ceea ce ar reduce semnificativ emisiile produse de trenurile convenționale. Un alt aspect care este îmbunătățit cu o tehnologie mai bună este siguranța, deoarece riscul de eroare umană poate fi înlocuit prin adoptarea unor procese automate. De-a lungul anilor, am văzut o mulțime de inovații care au urmărit să abordeze aceste probleme, unele au avut succes și altele nu. Aruncă o privire mai jos la cele mai bune 6 inovații în tehnologie feroviară chiar acum.

Feroviar de mare viteză

Trenul de mare viteză este cel mai rapid mod de a călători între marile orașe. Unele trenuri de mare viteză, cum ar fi Shinkansen (trenul glonț) din Japonia și TGV din Franța, sunt capabile să atingă viteze de până la 320 de kilometri pe oră. Acesta răspunde cererii tot mai mari pentru călătorii mai rapide și mai bune de la A la B și în jurul zonelor urbane, reducând aglomerația și îmbunătățind mobilitatea. La astfel de viteze, aceste tipuri de trenuri oferă un concurent călătoriilor aeriene, în timp ce sunt de opt ori mai eficiente din punct de vedere energetic, potrivit Asociației Internaționale a Căilor Ferate (UIC).

Trenurile de mare viteză funcționează în prezent doar în 16 țări de pe glob. Majoritatea țărilor au linii și rute dedicate pentru calea ferată de mare viteză, cu toate acestea, pot funcționa și pe șine convenționale la viteze reduse. Pantografele montate pe acoperiș și liniile aeriene de alimentare generează puterea de a conduce trenurile, care au adesea două motoare sincronizate de fiecare parte.

Maglev, prescurtare pentru levitație magnetică, se referă la trenurile care levitează la aproximativ 10 cm deasupra solului. Spre deosebire de tehnologia feroviară tradițională, trenurile maglev nu au roți și în schimb folosesc forțe electromagnetice pentru a ridica trenul deasupra șinelor. Magneții folosiți pentru trenurile cu maglev sunt supraconductori, ceea ce înseamnă că atunci când sunt răciți la -450 ℉, sunt capabili să genereze câmpuri magnetice de zece ori mai puternice decât electromagneții obișnuiți, ceea ce le permite să ridice și să conducă trenul înainte. Aceasta înseamnă că nu există nicio frecare implicată cu aceste tipuri de trenuri, permițându-i să se deplaseze la viteze incredibile. De fapt, cel mai rapid parcurs de un tren maglev este de 603 km/h.

Dar nu doar vitezele mari fac trenurile maglev atât de atractive. Utilizarea sistemelor electronice de propulsie reduce utilizarea combustibililor fosili pentru putere și limitează emisiile. Având în vedere absența frecării pe șine, trenurile maglev necesită, în general, mai puțină energie pentru a menține viteza, iar sistemul de frânare regenerativă reutiliza energia care s-ar pierde în trenurile convenționale. Fără a fi nevoie de contact, înseamnă, de asemenea, că trebuie efectuate mai puține lucrări de întreținere pe calea de ghidare și trenuri, deoarece riscul de uzură și rupere a componentelor este redus semnificativ.

Hyperloop: Viitorul tehnologiei feroviare?

Conceptul de tehnologie Hyperloop a fost introdus pentru prima dată în secolul al XVIII-lea de către inventatorul britanic George Medhurst. De atunci, inginerii și cercetătorii au explorat concepte similare de ani de zile, iar mai târziu a fost preluat de miliardarul Elon Musk în 2013, cu propria sa interpretare a ideii pentru proiectul său Hyperloop Alpha. În 2021, piața globală de hiperloop valora 1,2 miliarde de dolari SUA și este de așteptat să ajungă la 6,6 miliarde de dolari până în 2026, la o rată de creștere anuală compusă de 40,4% în acei cinci ani. Cu toate acestea, suntem încă la cel puțin 7-8 ani până când tehnologia feroviară hyperloop să fie pregătită.

Ce este tehnologia hyperloop?

Hyperloop permite transportul de mare viteză prin utilizarea tuburilor de joasă presiune pentru a transporta păstăile. Păstăile călătoresc prin aspiratoare, ceea ce aproape elimină rezistența aerului, permițând viteze incredibil de mari de până la 1.100 km/h. Podurile vor fi transportate folosind tehnologia de levitație magnetică, ceea ce înseamnă că, deși pasagerii vor călători cu viteză rapidă, ar trebui să se poată bucura totuși de o călătorie confortabilă și liniștită. În plus, cu operațiuni complet electrice și eficiente din punct de vedere energetic, Hyperloop este o formă de transport durabilă și una care ar putea fi esențială în planurile Europei de a deveni neutre din punct de vedere climatic până în 2050.

În acest moment, o mulțime de companii testează și dezvoltă în mod activ tehnologia Hyperloop. Cu toate acestea, suntem încă la cel puțin 7-8 ani până când tehnologia feroviară hyperloop să fie pregătită. Singura locație de testare Hyperloop din Europa se află în Munchen, Germania, numită theTUM Hyperloop. Se pare că e mult timp până când vom vedea această tehnologie cu aspect futurist în acțiune, dar atunci când începe să transporte pasageri, ar putea deveni noua normă.

Operațiuni automate cu trenuri (ATO)

Sistemele ATO se referă la tehnologia care permite trenurilor să funcționeze cu puțină sau deloc intervenția umană. Sistemele folosesc o combinație de senzori, computere și platforme de comunicație pentru a controla viteza, accelerația și frânarea trenurilor. ATO contribuie la o rețea feroviară mai sigură, reducând la minimum riscul de eroare umană, deoarece cu un control precis al vitezei trenului pot menține distanțe de siguranță față de alte trenuri și pot preveni coliziunile. Sunt, de asemenea, mai eficiente din punct de vedere energetic, deoarece pot optimiza consumul de energie și pot reduce risipa, având în același timp și potențialul de a încorpora sisteme de frânare regenerativă.

AR și VR

Realitatea augmentată (AR) și realitatea virtuală (VR) pot fi adoptate pentru a oferi soluții de instruire captivante și eficiente pentru personalul feroviar. Rezultatul este un mediu realist care oferă șoferilor, conducătorilor și lucrătorilor de întreținere experiența unei situații reale care poate fi realizată în timpul lor. AR și VR pot fi, de asemenea, utilizate în proiectarea și planificarea de noi rețele, căi și infrastructură sau orice modificări aduse rețelelor existente, deoarece inginerii și planificatorii feroviari le pot folosi pentru a vizualiza și evalua mai bine proiectele propuse. Folosind modele digitale pentru a prezenta idei, oferă părților interesate sau investitorilor o imagine mai bună a modului în care va arăta produsul final.

Control pozitiv al trenului (PTC)

PTC este un sistem avansat de siguranță care funcționează pe principiile automatizării. Prin monitorizarea trenurilor în timp real folosind tehnologia GPS, sistemele PTC sunt concepute pentru a îmbunătăți siguranța, intervenind automat în cazul în care sunt detectate sau prezise condiții nesigure care ar putea duce la coliziuni. Cu toate informațiile colectate la un centru de control centralizat, sistemele PTC pot monitoriza și controla vitezele trenurilor pe baza unei varietăți de factori, cum ar fi condiții, curbe ale căii, pante și altele. Dacă un tren depășește viteza, sistemul poate aplica automat frânele sau poate semnala șoferului avertismente sonore sau vizuale.