6 Иновации в железопътните технологии

Първата в света междуградска железница, задвижвана с пара и превозваща пътници и стоки, е открита преди почти 200 години и свързва Манчестър и Ливърпул в Обединеното кралство. В годините след това железопътната индустрия е видяла множество нови иновации в областта на железопътните технологии, които са довели до днешния ѝ облик, като например автоматична сигнализация, електрифицирани железопътни линии, автоматични полубариери и системи за предупреждение. В днешно време влаковете са една от най-разпространените възможности за транспорт и обикновено са най-подходящото средство за пътуване между градовете. През 2020 г. пътниците са пропътували около 378 милиарда километра с европейските железници.

И така, защо железопътната промишленост трябва да прави иновации?

Въпреки популярността си, железопътната промишленост все още не е перфектна и може да бъде подобрена по различни начини. Един от основните приоритети за инженерите и проектантите в железопътната промишленост е скоростта, която винаги може да бъде подобрена, когато се разработват по-добри технологии. Това е особено важно, когато търсенето на пътнически влакове е голямо, тъй като те могат да бъдат по-ефективни при транспортирането на по-голям брой хора. По-бързите влакове също могат директно да се конкурират с въздушния транспорт, което означава по-ниски нива на емисии.

ЕС има за цел до 2050 г. да бъде неутрален по отношение на въглеродните емисии, а железопътната индустрия има своята роля в подпомагането на постигането на тази цел. Някои технологии подкрепят използването на електрифицирани железопътни линии, което би намалило значително емисиите, отделяни от конвенционалните влакове. Друг аспект, който се подобрява с по-добрата технология, е безопасността, тъй като рискът от човешка грешка може да бъде заменен с автоматични процеси. През годините видяхме много иновации, които имаха за цел да се справят с тези проблеми, някои бяха успешни, а някои не. Разгледайте по-долу 6-те най-добри иновации в областта на железопътните технологии в момента.

Високоскоростна железница

Високоскоростната железница е най-бързият начин за пътуване между големите градове. Някои високоскоростни влакове като Shinkansen (влак-стрела) в Япония и TGV във Франция са в състояние да достигнат скорост до 320 километра в час. Това отговаря на нарастващото търсене на по-бързо и по-качествено пътуване от точка А до точка B и в градските райони, като намалява задръстванията и подобрява мобилността. При такива скорости този вид влакове предлагат конкурент на въздушния транспорт, като същевременно са около осем пъти по-енергийно ефективни, според Международната асоциация на железниците (UIC).

Високоскоростните влакове в момента се експлоатират само в 16 страни по света. Повечето страни имат специални релси и маршрути за високоскоростни железопътни линии, но те могат да работят и по конвенционални релси при намалени скорости. Монтираните на покрива пантографи и въздушните захранващи линии генерират енергия за задвижване на влаковете, които често имат по два синхронизирани двигателя от двете си страни.

Маглев, съкратено от магнитна левитация, се отнася за влакове, които левитират на около 10 см над земята. За разлика от традиционната железопътна технология, маглев влаковете нямат колела и вместо това използват електромагнитни сили за повдигане на влака над релсите. Магнитите, използвани за влаковете на Маглев, са свръхпроводящи, което означава, че когато се охлаждат до -450℉, те са в състояние да генерират магнитни полета десет пъти по-силни от обикновените електромагнити, което им позволява да повдигат и задвижват влака напред. Това означава, че при този тип влакове няма никакво триене, което му позволява да се движи с невероятни скорости. Всъщност най-бързата скорост, достигната от влак маглев, е 603 km/h.

Но не само високите скорости правят влаковете маглев толкова привлекателни. Използването на електронни задвижващи системи намалява използването на изкопаеми горива за захранване и ограничава емисиите. При липса на триене на релсите, маглев влаковете обикновено изискват по-малко енергия за поддържане на скоростта, а регенеративната спирачна система използва повторно енергията, която би била загубена в конвенционалните влакове. Без необходимост от контакт, това означава също, че трябва да се извършват по-малко работи по поддръжката на пътя и влаковете, тъй като рискът от износване на компонентите е значително намален.

Hyperloop: Бъдещето на железопътните технологии?

Концепцията за технологията Hyperloop е въведена за първи път през 18-ти век от британския изобретател Джордж Медхърст. Оттогава инженери и изследователи години наред проучват подобни концепции, които по-късно са подхванати от милиардера Илон Мъск през 2013 г., който разработва своя собствена идея за проекта Hyperloop Alpha. През 2021 г. глобалният пазар на Hyperloop е на стойност 1,2 милиарда щатски долара и се очаква да достигне 6,6 милиарда щатски долара до 2026 г., при комбиниран годишен темп на растеж от 40,4% през тези пет години. Все още обаче сме поне на 7-8 години от готовността на технологията Hyperloop Rail.

Какво представлява технологията Hyperloop?

Hyperloop позволява високоскоростен транспорт чрез използване на тръби с ниско налягане за транспортиране на капсули. Капсулите се движат чрез вакуум, който почти елиминира съпротивлението на въздуха, което позволява да се развиват невероятно високи скорости – до 1100 km/h. Капсулите ще бъдат транспортирани с помощта на технология за магнитна левитация, което означава, че въпреки че пътниците ще пътуват с бърза скорост, те все пак трябва да могат да се насладят на комфортно и тихо пътуване. В допълнение към това, с напълно електрически и енергийно ефективни операции, Hyperloop е устойчива форма на транспорт, която може да бъде ключова в плановете на Европа да стане неутрална по отношение на климата до 2050 г.

В момента много компании активно тестват и разработват технологията Hyperloop. Все още обаче сме поне на 7-8 години от готовността на технологията Hyperloop Rail. Единственото място за тестване на Hyperloop в Европа е в Мюнхен, Германия, наречено TUM Hyperloop. Усещането е, че щ мине много време преди да видим тази футуристично изглеждаща технология в действие, но когато започне да превозва пътници, тя може да се превърне в нова норма.

Автоматични влакови операции (ATO)

Системите ATO се отнасят до технологията, която позволява на влаковете да работят с малка или никаква човешка намеса. Системите използват комбинация от сензори, компютри и комуникационни платформи за контрол на скоростта, ускорението и спирането на влаковете. АТО допринасят за по-безопасна железопътна мрежа, като свеждат до минимум риска от човешка грешка, тъй като с прецизен контрол на скоростта на влака те могат да поддържат безопасни разстояния от други влакове и да предотвратяват сблъсъци. Те също така са по-енергийно ефективни, тъй като могат да оптимизират консумацията на енергия и да намалят отпадъците, като същевременно имат потенциал да включат регенеративни спирачни системи.

AR и VR

Добавената реалност (AR) и виртуалната реалност (VR) могат да бъдат използвани, за да предложат впечатляващи и ефективни решения за обучение на железопътния персонал. Резултатът е реалистична среда, която дава на машинистите, кондукторите и работниците по поддръжката опит в реална ситуация, което може да се направи в свободното време. AR и VR могат да се използват и при проектирането и планирането на нови мрежи, железопътни линии и инфраструктура или всякакви модификации на съществуващи мрежи, тъй като железопътните инженери и проектанти могат да ги използват за по-добро визуализиране и оценка на предложените проекти. Чрез използването на цифрови модели за представяне на идеи дава на заинтересованите страни или инвеститорите по-добра представа за това как ще изглежда крайният продукт.

Положителен контрол на влаковете (PTC)

PTC е усъвършенствана система за безопасност, която работи на принципите на автоматизацията. Чрез наблюдение на влаковете в реално време с помощта на GPS технология, PTC системите са предназначени да подобрят безопасността, като автоматично се намесват, ако бъдат открити или предвидени опасни условия, които биха могли да доведат до сблъсъци. С цялата информация, събрана в централизиран контролен център, PTC системите могат да наблюдават и контролират скоростите на влаковете въз основа на различни фактори като условия, криви на коловозите, наклони и др. Ако влакът превиши скоростта, системата може автоматично да задейства спирачките или да подаде звукови или визуални предупреждения на машиниста.