Kādi izskatīsies nākotnes pasažieru vilcieni?

Kad skotu ķīniešu zinātnieks Džeimss Legge 1873. gada pavasarī aizbrauca no Šanhajas uz Pekinu, ceļojums viņam ilga divas nedēļas. Vispirms viņš ar laivu nokļuva Tjandzjinā, bet pēc tam ar mūli uz Ķīnas galvaspilsētu. Mūsdienās tas pats 1200 km brauciens ar ātrgaitas dzelzceļu aizņem nedaudz vairāk par četrām stundām. Lidojums starp abām pilsētām ilgst divas stundas un 20 minūtes. Runājot par Eiropu, no Milānas uz Romu kursē ātrgaitas Frecciarossa vilcieni, kas galamērķi var sasniegt mazāk nekā trīs stundās, bet no Tokijas uz Osaku - ātrgaitas Shinkansen vilcieni - divarpus stundas.

Cilvēki nekad nav ceļojuši tik ātri un viegli kā šodien. Taču šīm ērtībām ir jāmaksā: transports rada 20% no pasaules oglekļa dioksīda emisijām, un pēdējo trīs desmitgažu laikā transporta radītā oglekļa dioksīda emisiju līmenis ir palielinājies ātrāk nekā no jebkura cita avota. Tas ir īpaši patiesi gaisa transports, kuru emisijas pieauga straujāk nekā no dzelzceļa vai autotransporta. Šajā sakarā rodas jautājums: vai ir iespējams ceļot lielā ātrumā, nenogalinot planētu? Un ja jā, tad kā?

Ātrāks, tīrāks, zaļāks un ar progresīvām tehnoloģijām aprīkots dzelzceļš ir vienīgais transporta veids, kam šobrīd ir visas iespējas kļūt par pamatu mūsu nākotnes mobilitātes vajadzību apmierināšanai. Tuvojoties pirmā pasažieru dzelzceļa 200. gadadienai 2025. gadā, vilcieni ir svarīgāki nekā jebkad, lai nodrošinātu ilgtspējīgu mobilitāti pasaulē, kas saskaras ar izaicinājumiem, ko rada klimata pārmaiņas, pieaugošā urbanizācija un iedzīvotāju skaita pieaugums. Pasaules pilsētu iedzīvotāju skaits pieaug ar ātrumu divi cilvēki sekundē, katru dienu radot 172800 90 jaunu pilsētnieku. Lai gan dažos pasaules reģionos, piemēram, Eiropā un Japānā, iedzīvotāju skaits samazinās, paredzams, ka XNUMX% no iedzīvotāju skaita pieauguma notiks jaunattīstības valstu pilsētās un megapilsētās.

Lai šīs strauji augošās pilsētas, reģioni un metropoles varētu pārvietoties, efektīvs sabiedriskais transports ir ne tikai vēlams, bet arī nepieciešams.

Cik ātri var būt ātrvilcieni?

Gludi jauni "ātrvilcieni" bieži nonāk virsrakstos, jo līniju tīkls Eiropā un Āzijā turpina augt, un jaunas līnijas tiek plānotas vai jau tiek būvētas tādās valstīs kā Francija, Vācija, Spānija, Indija, Japāna un daudz plašākā mērogā, Ķīnā, kur ātrgaitas tīkls līdz 2025. gadam sasniegs 50000 XNUMX km.

Kad 2030. gadu sākumā budžeta pārtēriņa un neaizsargāto ainavu dēļ tiks pabeigta pretrunīgi vērtētā High Speed 2 (HS2) līnija, Anglijā būs pasaulē ātrākie regulārie vilcieni, kas parasti brauc ar ātrumu 362 km/h, bet var palielināt ātrumu. līdz 400 km/h.

Apvienojot Japānas ātrgaitas vilcienu tehnoloģiju ar britu dizainu, 2 miljardu dolāru vērtā HS2,5 flote radīs revolūciju tālsatiksmes braucienos starp Londonu un Anglijas Midlendu un ziemeļu pilsētām. Nododot tālsatiksmes pakalpojumus uz HS2, tiks atbrīvota arī tik ļoti nepieciešamā jauda uz esošajiem dzelzceļiem, lai pārvadātu vairāk vietējo pasažieru un kravu.

Tomēr pēc vairāku gadu desmitu ilgas darbības tādas valstis kā Francija, Japāna un Ķīna ir secinājušas, ka ieguvumi no ātrvilcienu ekspluatācijas ar ātrumu virs 320 km/h atsver ievērojami augstākas uzturēšanas un enerģijas izmaksas, kas tiem rodas. Tagad atzītie ātrvilcienu līderi Japānā un Ķīnā neaprobežojas ar "tērauda uz tērauda" tehnoloģiju, bet izstrādā vilcienus, kas spēj attīstīt ātrumu līdz 600 km/h.

Koncepcija par ātrgaitas vilcieniem, kas kursē pa īpašām sliedēm, izmantojot magnētisko levitāciju (maglev), vairāk nekā 50 gadus tiek reklamēta kā "ceļošanas nākotne", izņemot dažas eksperimentālas līnijas un Ķīnas maršrutu, kas savieno Šanhajas centru ar lidostu. , tā tas ir palicis pārsvarā teorētisks.

Bet ne uz ilgu laiku. Japāna iegulda 72 miljardus dolāru Chuo Shinkansen projektā, kas būs kulminācija vairāk nekā 40 gadus ilgajai maglev izstrādei. 286 kilometrus garā līnija savienos Tokiju un Nagu tikai 40 minūtēs, un tā galu galā paplašināsies līdz Osakai, saīsinot 500 kilometrus garo ceļu no galvaspilsētas līdz 67 minūtēm. Būvniecība sākās 2014. gadā, un sākotnēji bija paredzēts, ka tā tiks pabeigta līdz 2027. gadam (līnija Nagoja-Osaka tika atvērta desmit gadus vēlāk), taču problēmas ar atļaujas saņemšanu līnijas posmam nozīmē, ka atklāšanas datums pašlaik nav zināms. Kavēšanās un milzīgais izmaksu pārsniegums daudziem ir licis apšaubīt projekta ekonomisko vērtību.

Maz ticams, ka šādas grūtības radīsies Ķīnā, kas arī būvē magnētiskās transporta līnijas kā alternatīvu tuviem aviopārvadājumiem un nodrošina zibens ātru ceļošanu pa blīvi apdzīvotām pilsētu teritorijām. Ķīna plāno izveidot "trīs stundu satiksmes apļus" ap savām lielākajām pilsētām, pārvēršot pilsētu kopas par ekonomikas lielvarām.

Vairāk nekā 120 miljoni cilvēku jau dzīvo pasaules visvairāk apdzīvotās valsts dienvidos, Pērļu upes deltas reģionā, kas aptver Honkongu, Guandžou un Šenženu. Ķīnas plānotāji cer apvienot deviņas pilsētas reģionā, lai izveidotu pilsētu aglomerāciju 26000 XNUMX kvadrātkilometru platībā. Magnētiskā spilvena maršruti ir paredzēti maršrutiem Šanhaja-Hangdžou un Čendu-Čuncjina, kā arī daudziem citiem, ja tie izrādīsies veiksmīgi.

Citās pasaules valstīs milzīgās izmaksas un integrācijas trūkums ar esošajiem dzelzceļiem var kļūt par šķērsli Maglev tehnoloģiju tālākai izplatībai. Jau tagad cīnoties ar sastrēgumiem un piesārņojumu savās blīvi apdzīvotajās pilsētās, Ķīna 2021. gada decembrī vien atvēra 29 jaunas metro līnijas, kuru kopējais garums ir 582 km. Daudzām citām valstīm ar augošām pilsētām drīz būs jāseko šim piemēram, ja tās nevēlas būt satriektas.

Tomēr, lai izpildītu šīs cerības, dzelzceļa nozarei būs ātri jāvirzās vairākos virzienos, lai nodrošinātu ievērojami lielāku jaudu, lielāku efektivitāti, uzticamību un pieejamību.

Bezpilota vilcieni

Automatizētā satiksme pastāv jau vairākus gadu desmitus — Londonas metro līnija Victoria ir daļēji darbojusies kopš tās atklāšanas 1967. gadā, taču parasti tā ir ierobežota ar autonomām līnijām ar identiskiem vilcieniem, kas kursē noteiktos intervālos.

Pēdējos gados Ķīna ir līdere bezvadītāju dzelzceļu jomā, jo īpaši ieviešot pasaulē vienīgos ātrgaitas autonomos vilcienus, kas no Pekinas līdz 300. gada ziemas olimpiskajām spēlēm kursē ar ātrumu līdz 2022 km/h. Japāna arī eksperimentē ar "ložu vilcieniem", kas var autonomi pārvietoties no termināļiem uz depo, lai veiktu apkopi, tādējādi atbrīvojot vadītājus, lai tie varētu vadīt izdevīgākus vilcienus.

Tomēr bezvadītāju vilcienu vadīšana autonomās līnijās ir viena lieta. Nodrošināt to drošu ekspluatāciju uz tradicionālajiem jauktas izmantošanas dzelzceļiem, kur tiek sajaukti ļoti dažādu raksturlielumu, ātruma un svara pasažieru un kravas vilcieni, ir daudz grūtāk.

Lielie dati un tā sauktais lietu internets ļaus transporta veidiem mijiedarboties savā starpā un ar vidi, paverot ceļu integrētākiem, vairākveidu ceļojumiem. Viedajiem robotiem būs lielāka loma tādas infrastruktūras kā tuneļu un tiltu pārbaudē, kā arī efektīvā novecojušo konstrukciju uzturēšanā.

Ietekme uz vidi

Neraugoties uz savu pierādīto videi draudzīgumu salīdzinājumā ar aviāciju, dzelzceļiem vēl ir daudz darāmā, lai samazinātu oglekļa emisijas un dīzeļdzinēju radīto piesārņojumu. Saskaņā ar Apvienoto Nāciju Organizācijas klimata pārmaiņu mērķiem daudzas valstis ir apņēmušās pakāpeniski atteikties no dīzeļvilcienu izmantošanas līdz 2050. gadam vai pat agrāk.

Eiropā un daudzviet Āzijā lielākā daļa noslogotāko līniju jau ir elektrificētas, taču situācija atšķiras no gandrīz 100% elektrifikācijas Šveicē līdz mazāk nekā 50% Apvienotajā Karalistē un gandrīz nulles dažās jaunattīstības valstīs. Ziemeļamerikā dominē dīzeļdegviela, īpaši uz dominējošajiem kravu dzelzceļiem, un Eiropā un Āzijā nav tādas pašas elektrifikācijas vēlmes.

Šķiet, ka akumulatoru tehnoloģijai būs svarīga loma, lai atteiktos no "netīrajiem dīzeļiem" gan smagos pārvadājumos, gan klusos pasažieru maršrutos, kur pilnīga elektrifikācija nav attaisnojama. Pašlaik tiek testēti vai izstrādes stadijā daudzi ar baterijām darbināmi prototipi, un, tehnoloģijai attīstoties, dzelzceļa atkarībai no dīzeļdegvielas vajadzētu sākt samazināties līdz šīs desmitgades beigām.

Citiem ūdeņradis ir liela cerība uz dzelzceļa transporta dekarbonizāciju. Zaļo ūdeņradi, kas radīts īpašās ražotnēs, izmantojot atjaunojamos elektroenerģijas avotus, var izmantot kurināmā elementu darbināšanai, kas darbina elektromotorus.

Francijas vilcienu ražotājs Alstom ir līderis ar savu ūdeņraža-elektrisko vilcienu Coradia iLint, kas pārvadāja pirmos pasažierus 2018. gadā, paverot ceļu sērijveida versijām, kas pašlaik tiek būvētas vairākās Eiropas valstīs.

Dzelzceļi visā pasaulē saskaras arī ar problēmām, kas saistītas ar dabas katastrofām. Jauni un rekonstruēti dzelzceļi arvien vairāk tiek projektēti, ņemot vērā mainīgo klimatu: uzlabotai meliorācijai, vides aizsardzībai un dabas ainavu atjaunošanai ir nozīme dzelzceļa drošības un uzticamības paaugstināšanā.

Tikmēr apzināšanās par gaisa satiksmes radīto kaitējumu videi jau ir izraisījusi pārvietošanās ar vilcienu uz nakti atdzimšanu Eiropā.

Hyperloop: nākotnes vilciens. Vai nē?

Runājot par nākotnes vilcieniem, protams, mums vajadzētu runāt par Hyperloop tehnoloģiju. Vakuuma izmantošana, lai pārvietotos ar ātrumu vairāk nekā 1000 km stundā – par to mēs runājam. Pēc daudzu domām, tas mainīs mūsu pārvietošanās veidu. Bet ir pamatotas šaubas. Vienkārši sakot, tas ir vilciens caurulē. Tas darbojas, novēršot divus faktorus, kas palēnina transportlīdzekļu darbību: gaisu un berzi. Hyperloop sistēma sastāv no diviem galvenajiem elementiem: caurulēm un kapsulām. Caurules ir gandrīz vakuuma. Kapsulas ir spiediena transportlīdzekļi, kas pārvietojas caurulēs. Ideja ir izmantot pastāvīgos magnētus transportlīdzeklī.

Tāpat kā motorvagoni, arī pākstis pārvietojas karavānās. Kamēr vilcienu vagoni savienojas viens ar otru, Hyperloop kapsulas var ceļot uz dažādiem galamērķiem. Tāpat kā braucot pa šoseju, katrs no tiem var nobraukt no ceļa un mainīt kustības virzienu. Tās var pievienoties kolonnām vai atstāt tās atkarībā no virziena, kurā tie virzās. Hyperloop transporta sistēmas ir pilnībā elektriskas. Papildus motoriem kapsulu stumšanai ik pēc kilometra tiek izmantots magnētu komplekts. Gandrīz pilnīga gaisa pretestības un berzes neesamība nozīmē, ka nav nepieciešama pastāvīga piedziņas sistēma. Līdz ar to ir nepieciešams mazāk enerģijas.

2013. gadā Elons Musks publicēja tehnisko dokumentu, kurā viņš aprakstīja vakuuma cauruļu transportēšanas sistēmas darbību. Kopš tā laika vairākas komandas visā pasaulē ir sākušas strādāt pie šīs mobilitātes koncepcijas.

Hyperloop joprojām ir milzīgs inženierijas izaicinājums. Lai gan tas ir pierādīts uz papīra, praksē ir daudz vairāk izaicinājumu. Papildus ievērojamajām palaišanas izmaksām cauruļu blīvēšanai būs nepieciešamas ievērojamas uzturēšanas izmaksas. Hyperloop kāpurķēdes ir izgatavotas no tērauda, ​​kas izplešas un saraujas atkarībā no ārējās temperatūras. Tā rezultātā locītavas kļūst vaļīgas. Tas var radīt ievērojamas uzturēšanas izmaksas. Vēl viens punkts ir zemes iegāde. Turklāt vēl ir jāizdomā daudzi drošības aspekti – ceļošana var būt daudz bīstamāka, ja rodas kļūmes. Tik liels ātrums var izraisīt reiboni pasažieriem, kuriem brauciena laikā būs arī ierobežota pārvietošanās vieta.

Vairākas grupas Eiropā un pasaulē strādā pie Hyperloop lietojumprogrammām. Tomēr problēmas, kas jāpārvar – finansējums, drošība un zeme – joprojām ir galvenie šķēršļi Hyperloop izvietošanai. Kamēr tie netiks atrisināti, ideja par ceļošanu caurulē paliks sapnis.

Višnovki

Tiek lēsts, ka līdz 2050. gadam pasažieru un kravas dzelzceļi veidos mūsu transporta tīklu mugurkaulu, un tālsatiksmes maršruti starp multimodālajiem mezgliem būs daļa no vietējiem tīkliem. Ar nepieciešamo politisko un tehnisko atbalstu dzelzceļš ieņems arvien lielāku lomu arī starptautiskajos pārvadājumos, nodrošinot kvalitatīvu alternatīvu autotransportam un tuviem aviopārvadājumiem.

Pārskatāmā nākotnē investīcijas visā pasaulē joprojām lielā mērā balstīsies uz tradicionālajiem tērauds uz tēraudu dzelzceļiem. Nav iemesla šaubīties, ka tas turpinās definēt dzelzceļa transporta nākotni nākamajās desmitgadēs — tāpat kā gandrīz 200 gadus.

Šie ir visi veidi, kā mēs kādu dienu varam apiet, nekaitējot videi. Bet pagaidām nākotne jau ir klāt: ātrgaitas dzelzceļš piedāvā ātru un zemu oglekļa emisiju veidu, kā pārvietoties starp pilsētām. Ja Džeimss Legge šodien dotos uz Pekinu, viņam nebūtu vajadzīgs kuģis, un viņam noteikti nebūtu vajadzīgs mūlis. Viņš vienkārši iekāptu vilcienā.

Lasi arī:

• Kādas izskatīsies nākotnes pasažieru lidmašīnas
• 6 starpkontinentālās ballistiskās raķetes (ICBM), kas var izbeigt pasauli