Στον 21ο αιώνα, το παγκόσμιο τοπίο των μεταφορών αλλάζει. Οι πολιτικοί, οι μηχανικοί και οι σχεδιαστές θέλουν όλοι να μετακινήσουν περισσότερους ανθρώπους, πιο γρήγορα, πιο καθαρά. Εν μέσω της φρενίτιδας καινοτόμων ιδεών, τα σιδηροδρομικά ταξίδια υψηλής ταχύτητας έχουν αναδειχθεί στο προσκήνιο. Είναι μια αθόρυβη επιτυχία και μια αξιόπιστη λύση για αποτελεσματική, βιώσιμη και γρήγορη υπεραστική και διακρατική διέλευση.
Από τις ακμάζουσες οικονομίες της Ευρώπης και της Ασίας μέχρι τις αναπτυσσόμενες αγορές της Μέσης Ανατολής και της Αμερικής, τα σιδηροδρομικά δίκτυα υψηλής ταχύτητας σχεδιάζονται, επεκτείνονται και αναβαθμίζονται με όποιο τρόπο κι αν κοιτάξετε. Χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός τρένων παραδοσιακής και μαγνητικής αιώρησης (maglev), που αγγίζουν ταχύτητες που κάποτε ήταν θέμα επιστημονικής φαντασίας. Καθώς στρέφουμε το βλέμμα μας προς το μέλλον, αξίζει να τραβήξουμε μια φωτογραφία της τρέχουσας κατάστασης των σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας, ενός πεδίου όπου η τεχνολογία, η μηχανική λαμπρότητα και τα οράματα για ένα πιο πράσινο αύριο συγκλίνουν.
ΤΡΕΝΟ ΜΑΚΡΙΑ
Το Μαρόκο διαθέτει ένα όμορφο σιδηροδρομικό σύστημα υψηλής ταχύτητας που λειτουργεί με τρένα Alstom με ταχύτητα έως και 305 km/h.
Όταν μιλάμε για σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας, διαφορετικές αρχές και δικαιοδοσίες χρησιμοποιούν διαφορετική ορολογία. Γενικά, ωστόσο, λίγοι άνθρωποι θα διαφωνήσουν με το να ταξινομείτε ένα σύστημα ως «σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας» εάν περιλαμβάνει ταχύτητες άνω των 250 km/h (155 mph). Στα τρένα που είναι γρήγορα, αλλά όχι τόσο γρήγορα, δίνεται ο υποκοριστικός τίτλος «σιδηρόδρομος υψηλότερης ταχύτητας» για να υποδείξει υπηρεσίες που λειτουργούν ταχύτερα από τους παραδοσιακούς σιδηροδρόμους, αλλά όχι υπερβολικά.
Η Ιαπωνία ήταν η πρώτη χώρα που ανέπτυξε ένα λειτουργικό σιδηροδρομικό δίκτυο υψηλής ταχύτητας σύμφωνα με τον σύγχρονο ορισμό, με τις παγκοσμίου φήμης γραμμές Shinkansen. Η χώρα ήταν ηγέτης στη σιδηροδρομική τεχνολογία για μεγάλο χρονικό διάστημα, με τα τρένα πρώτης γενιάς της Σειρά 0 ικανά να επιτύχουν 210 km/h στην υπηρεσία εσόδων ήδη από το 1964. Αυτό ανέβηκε σύντομα στα 220 km/h και σταδιακή βελτίωση συνεχίστηκε από τότε. Σήμερα, οι ταχύτερες γραμμές Shinkansen λειτουργούν με ταχύτητα έως και 320 km/h. Σε δοκιμές που έγιναν το 1996, ένα συμβατικό τρένο Shinkansen έφτασε σε τελική ταχύτητα 443 km/h, αλλά τα τακτικά δρομολόγια δεν προσεγγίζουν αυτό το υψηλότερο ποσοστό.
Οι σιδηρόδρομοι της Κίνας χρησιμοποιούν τρένα με ταχύτητα έως και 350 km/h σε τακτική λειτουργία. Νέοι συρμοί βρίσκονται υπό ανάπτυξη για να επιτύχουν τα 400 km/h τα επόμενα χρόνια.
Είναι ένα κοινό ρεφρέν σε άλλες υπηρεσίες σε όλο τον κόσμο. Το διάσημο TGV της Γαλλίας τρέχει με τελική ταχύτητα 320 km/h σε υπηρεσία, όπως και η γραμμή ONCF Al Boraq στο Μαρόκο. Η Ισπανία και η Κορέα εκτελούν τα αντίστοιχα δίκτυά τους με μέγιστη ταχύτητα 310 και 305 km/h αντίστοιχα. Τα γερμανικά τρένα στο σύστημα Intercity Express επιτρέπεται να κινούνται με ταχύτητα έως και 330 km/h, αλλά μόνο για να ξεπερνούν τις καθυστερήσεις στη γραμμή Φρανκφούρτης προς Κολωνία. Διαφορετικά, το εθνικό μέγιστο είναι ομοίως 320 km/h.
Αρκετές απόπειρες ρεκόρ έγιναν από το SNCF χρησιμοποιώντας διάφορα τρένα TGV όλα αυτά τα χρόνια. Αυτές οι προσπάθειες περιελάμβαναν υπέρταση του δικτύου, βαριά τροποποίηση των τρένων και χιλιάδες ώρες μηχανικής. Οι σιδηροτροχιές σαρώνονταν συχνά με ταχύτητες έως και 350 km/h από ένα κανονικό τρένο TGV για να εξασφαλιστεί μια καθαρή διαδρομή για προσπάθειες ρεκόρ.
Ωστόσο, στην Κίνα αρέσει να τρέχει τα πράγματα λίγο πιο γρήγορα. Η χώρα έχει ερωτευτεί τον σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας τις τελευταίες δεκαετίες. Με βάση τα χιλιόμετρα, φιλοξενεί πλέον πάνω από τα δύο τρίτα όλων των σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής ταχύτητας στον κόσμο. Οι συρμοί CR Fuxing της χώρας τρέχουν τακτικά με ταχύτητα έως και 350 km/h και ήταν τα πρώτα μοντέλα που παράγονται στην εγχώρια αγορά χωρίς ιδιόκτητη αδειοδοτημένη τεχνολογία από ξένους κατασκευαστές. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών σημείωσαν ταχύτητες έως και 420 km/h. Τα τρένα CRH Hexie της χώρας τρέχουν με την ίδια ταχύτητα, αλλά ήταν ακόμη πιο γρήγορα στις δοκιμές, με ένα μη τροποποιημένο παράδειγμα που καταγράφει μέγιστη ταχύτητα 487 km/h.
Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι σιδηροδρομικοί φορείς έχουν προσπαθήσει να μεγιστοποιήσουν τα τρένα υψηλής ταχύτητας κάποια στιγμή. Η γαλλική SNCF είναι γνωστή για το ότι τρέχει πολύ τροποποιημένα τρένα TGV για να κυνηγήσει τη δόξα, διεκδικώντας το απόλυτο ρεκόρ ταχύτητας σιδηροδρομικών σιδηροτροχιών από χάλυβα το 2007. Ένα βαριά τροποποιημένο TGV POS πέτυχε ένα ισχυρό ποσοστό 574,8 km/h, εξοπλισμένο με μεγαλύτερους τροχούς και τρέξιμο σε εναέρια γραμμή με υπέρταση από 25 kV σε 31 kV. Ο συρμός ονομάστηκε V150, για την ταχύτητα στόχο των 150 μέτρων ανά δευτερόλεπτο (540 km/h).
ΟΡΙΑ ΤΟΥ ΧΑΛΥΒΑ
Γεγονός είναι ότι οι περισσότεροι σιδηρόδρομοι υψηλής ταχύτητας διαθέτουν τρένα ικανά για πολύ υψηλές ταχύτητες πράγματι, αλλά τα τακτικά δρομολόγια εκτελούνται με πιο ήρεμο ρυθμό για διάφορους λόγους. Ενώ είναι δυνατό για πολλά τρένα υψηλής ταχύτητας να υπερβούν τα 400 km/h, αυτές οι ταχύτητες δεν επιτυγχάνονται ποτέ σε τακτικά δρομολόγια.
Η γαλλική ιστορία της καταδίωξης ρεκόρ υπογραμμίζει ορισμένες από τις προκλήσεις στη λειτουργία τρένων σε σιδηροτροχιές από χάλυβα σε υψηλότερες ταχύτητες. Για παράδειγμα, τα καλώδια του αλυσοειδούς που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα. Τα καλώδια διεγείρονται με μια κυματοειδή διαταραχή από την επαφή του παντογράφου του τρένου. Αυτό το κύμα ταξιδεύει με την ταχύτητα που καθορίζεται από τη μάζα του σύρματος ανά μονάδα μήκους και την τάση του. Εάν το τρένο ταξιδεύει αρκετά γρήγορα για να πιάσει αυτό το κύμα, μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλες κατακόρυφες ταλαντώσεις του καλωδίου της τροφοδοσίας, προκαλώντας ζημιά ή απώλεια της παροχής ισχύος στο τρένο. Μια απόπειρα ρεκόρ του 1990 αύξησε μαζικά την τάση στα καλώδια της τροφοδοσίας για να αποφευχθεί αυτό το πρόβλημα, αυξάνοντας την κρίσιμη ταχύτητα του τροφοδοτικού. Ακόμα και ακόμα, οι μετρητές κατέγραψαν τα καλώδια της τροφοδοσίας να ταλαντώνονται κατά σχεδόν 30 cm καθώς το τρένο έφτασε σε ταχύτητες 515 km/h.
Ένα πιο κοινό πρόβλημα για τα τρένα υψηλής ταχύτητας είναι η μπούμα της σήραγγας, που προκαλείται από το φαινόμενο του εμβόλου. Καθώς ένα τρένο μπαίνει σε μια σήραγγα, ο αέρας μπροστά δεν έχει πού αλλού να πάει, αποκλείοντας το μικρό κενό μεταξύ του τρένου και της ίδιας της σήραγγας. Το τρένο καταλήγει να λειτουργεί σαν έμβολο σε έναν κύλινδρο, πιέζοντας τον αέρα μπροστά. Για τρένα υψηλής ταχύτητας, αυτό μπορεί να δημιουργήσει ένα ωστικό κύμα που δημιουργεί μια μεγάλη έκρηξη όταν φτάσει στην έξοδο της σήραγγας. Η ισχύς του κρουστικού κύματος αυξάνεται με τον κύβο της ταχύτητας του τρένου, έτσι οι υψηλότερες ταχύτητες δημιουργούν πολύ υψηλότερα σοκ. Οι τεχνικές για τη μείωση αυτού περιλαμβάνουν αεροδυναμική διαμόρφωση τρένων και εξαερισμό σηράγγων, παρόμοια με την τοποθέτηση ενός σιγαστήρα σε ένα πυροβόλο όπλο. Ανεξάρτητα από αυτό, αυτό το ζήτημα μαστίζει τις προσπάθειες στην Ιαπωνία, την Ισπανία, τη Γαλλία και αλλού, να ωθήσουν τις γραμμές υψηλής ταχύτητας τους σε μεγαλύτερες ταχύτητες λειτουργίας.
Επιπλέον, οι ίδιες οι ατσάλινες ράγες πρέπει να είναι τέλεια ευθυγραμμισμένες για να υποστηρίζουν το τρέξιμο υψηλής ταχύτητας. Για παράδειγμα, το δίκτυο TGV ευθυγραμμίζει τις ράγες σε ανοχή μόλις 1 mm. Η επίτευξη και η διατήρηση αυτού σε ένα ολόκληρο δίκτυο είναι δαπανηρή. Οι υψηλότερες ταχύτητες απαιτούν μικρότερες ανοχές και πιο τακτική συντήρηση, καθώς ένα ταχύτερα κινούμενο τρένο αναγκαστικά προκαλεί μεγαλύτερη φθορά καθώς ρίχνει περισσότερη ενέργεια στην τροχιά.
Σε γενικές γραμμές, οι σιδηροδρομικοί φορείς έχουν κάνει τα ποσά για τα οφέλη της ταχύτερης λειτουργίας σε σχέση με το σχετικό κόστος. Οι περισσότεροι έχουν προσγειωθεί με κανονικές επιχειρησιακές ταχύτητες στην σφαίρα των 300 έως 350 km/h. Αυτό είναι αρκετά γρήγορο για να κάνει τις υπηρεσίες τους ελκυστικές, αλλά αρκετά λογικό για να διατηρήσει τις γραμμές λειτουργίας με βιώσιμο τρόπο.
ΠΑΜΕ ΠΙΟ ΓΡΗΓΟΡΑ
Η Κίνα λειτουργεί επί του παρόντος ένα σχετικά βαρετό τρένο maglev προς το Διεθνές Αεροδρόμιο Pudong στη Σαγκάη. Είναι ικανό να φτάσει τα 430 km/h, αλλά δεν θα το καταλάβατε βλέποντάς το. Πίστωση: Alex Needham, δημόσιος τομέας
Ως ο νέος παγκόσμιος ηγέτης στους σιδηροδρόμους υψηλής ταχύτητας, η Κίνα έχει μια σειρά από έργα για να ωθήσει τα σιδηροδρομικά της δίκτυα σε όλο και μεγαλύτερες ταχύτητες. Ο όμιλος China State Railway Group δημοσίευσε προσωρινές προδιαγραφές για το νέο του σύνολο τρένων CR450, το οποίο προορίζεται να φτάσει σε επιχειρησιακές ταχύτητες έως και 400 km/h. Αυτό το επίπεδο λειτουργίας θέτει νέες προκλήσεις λειτουργίας, απαιτώντας νέα πρότυπα για συστήματα σηματοδότησης και παρακολούθησης τροχιάς. Επιπλέον, καταβάλλεται μεγάλη προσπάθεια για τη μείωση του θορύβου στην καμπίνα. Συνήθως, ένα τρένο που ταξιδεύει με 400 km/h είναι κατά 3 dB πιο δυνατό από ό,τι στα 350 km/h. Οι δοκιμές έχουν ήδη δει δύο σύνολα δοκιμών κρεβατιού CR400BF-J να τρέχουν σε αντίθετες κατευθύνσεις με ταχύτητα 435 km/h για να προσδιορίσουν τυχόν κινδύνους που ενέχονται σε υψηλές ταχύτητες διέλευσης. Το παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας κλεισίματος των 870 χλμ./ώρα επιτεύχθηκε χωρίς επεισόδια.
Η Κίνα επενδύει επίσης μεγάλα ποσά στην τεχνολογία maglev, η οποία υπόσχεται υψηλότερες ταχύτητες με τρένα που επιπλέουν μαγνητικά ενώ εξαλείφει την απογοήτευση των συρμάτων, των σιδηροτροχιών και των τροχών. Το Shanghai Maglev βρίσκεται σε εμπορική λειτουργία από το 2004 και επιτυγχάνει τακτικά μέγιστη ταχύτητα 430 km/h. Τρέχει μόνο σε μια σύντομη πίστα 29,9 χλμ., με διαδρομή που διαρκεί μόλις 8 λεπτά. Ανεξάρτητα από αυτό, ασπάζεται όλους τους σιδηροδρομικούς ανταγωνισμούς όσον αφορά την κανονική λειτουργική μέγιστη ταχύτητα. Η γραμμή ήταν κάποτε προγραμματισμένη για επέκταση, αλλά οι τακτικές σιδηροδρομικές υπηρεσίες εμπόδισαν τις προσπάθειες να την ωθήσουν πέρα από την τρέχουσα διαδρομή της που εξυπηρετεί το Διεθνές Αεροδρόμιο Pudong.
Ωστόσο, η Κίνα έχει πιο σοβαρές φιλοδοξίες maglev, καθώς πρόσφατα κυκλοφόρησε ένα δοκιμαστικό τρένο που φέρεται να είναι ικανό να έχει τελική ταχύτητα 600 km/h. Το τρένο βασίζεται στην τεχνολογία maglev Transrapid από τη Γερμανία. Αρχικά αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία έως το 2025, τα τρέχοντα σχέδια για ένα λειτουργικό δίκτυο maglev παραμένουν ασαφή. Ορισμένοι σχολιαστές αναμένουν ότι το νέο τρένο θα χρησιμοποιηθεί πρώτα στους διαδρόμους μεταξύ Guangzhou και Shenzhen και Shanghai και Hangzhou , όπου οι ροές επιβατών αναμένεται να είναι αρκετά υψηλές για να υποστηρίξουν τα έξοδα κατασκευής της προηγμένης «τροχιάς» maglev.
Το maglev της σειράς L0 κατέχει το απόλυτο ρεκόρ ταχύτητας τρένου στα 603 km/h. Υπάρχουν συγκεκριμένα σχέδια για να μπει σε εμπορική υπηρεσία πριν από τη λήξη της δεκαετίας.
Αν και στερείται επιχειρησιακής δημόσιας γραμμής maglev, η Ιαπωνία ίσως εξακολουθεί να είναι πρωτοπόρος σε αυτόν τον τομέα. Η χώρα έχει αναπτύξει το τρένο maglev της σειράς L0, το οποίο κατέχει σήμερα το παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας για σιδηροδρομικά οχήματα με 603 km/h. Υπάρχουν σταθερά σχέδια για ένα δίκτυο maglev, με την κατασκευή να ξεκινά το 2014. Το αρχικό τμήμα που συνδέει το Τόκιο με τη Ναγκόγια αρχικά αναμενόταν να ανοίξει το 2027, αν και η ημερομηνία έναρξης της εμπορικής υπηρεσίας δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί. Το τμήμα Ναγκόγια-Οσάκα αναμένεται να ακολουθήσει το 2037. Τα τρένα αναμένεται να κινούνται με επιχειρησιακή ταχύτητα 500 km/h, μειώνοντας το χρόνο ταξιδιού μεταξύ Τόκιο και Οσάκα σε μόλις 67 λεπτά. Είναι μια μεγάλη εξοικονόμηση χρόνου σε σύγκριση με το ταξίδι 4 ωρών που πέτυχαν τα πρώτα τρένα Shinkansen το 1964.
Η Αυστραλία δεν έχει κατασκευάσει ποτέ σιδηροδρομική γραμμή υψηλής ταχύτητας, αν και το Electric Tilt Train έφτασε τα 210 km/h σε δοκιμαστική διαδρομή. Τα τακτικά δρομολόγια περιορίζονται στα 160 km/h. Αυτό τον τοποθετεί σταθερά στην κατηγορία των σιδηροδρομικών σιδηροδρομικών γραμμών υψηλότερης ταχύτητας, αναδεικνύοντας την εθνική αμηχανία που είναι το σιδηροδρομικό δίκτυο της χώρας.
Επί του παρόντος, η Ασία προηγείται με τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες και τους περισσότερους σιδηροδρόμους, ενώ η Ισπανία έχει σπάσει τον κώδικα για φθηνούς σιδηροδρόμους υψηλής ταχύτητας, τόσο όσον αφορά τις τιμές των εισιτηρίων όσο και την κατασκευή . Εν τω μεταξύ, το Μαρόκο έφερε τον σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας στην Αφρική, με χώρες όπως το Ιράν και η Χιλή να επιθυμούν να συμμετάσχουν στο κόμμα. Οι ΗΠΑ υστερούν, με την Καλιφόρνια να αφιερώνει το χρόνο της για να εδραιώσει μια πορεία , αλλά είναι καθ' οδόν. Εν τω μεταξύ, οι Αυστραλοί χαμογελούν καθώς η ιδέα εμφανίζεται χωρίς νόημα ως κουκκίδα κάθε φορά που γίνονται νέες εκλογές .
Σε παγκόσμιο επίπεδο, ωστόσο, το μέλλον των σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας είναι λαμπρό. Υπόσχεται καθαρή και αποτελεσματική διέλευση σε ταχύτητες που είναι αρκετά γρήγορες ώστε να κάνουν τα αεροπορικά ταξίδια λιγότερο επιθυμητά. Καθώς ο κόσμος θέλει να μειώσει τις εκπομπές και να μετακινήσει περισσότερους ανθρώπους από ποτέ, ο σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας υπόσχεται να συνεχίσει να προσφέρει. Η Ιαπωνία, η Κίνα και η Ευρώπη προσφέρουν ένα λαμπρό παράδειγμα της αξίας της. Όσοι επιθυμούν να το αποκτήσουν χρειάζεται μόνο να βρουν κατάλληλους διαδρόμους και την πολιτική βούληση να υπογράψουν τις επιταγές. Ευκολότερο να το λες παρά να το κάνεις!
Επιλεγμένη εικόνα: “ CR400BF ” από N509FZ.Δημοσιεύτηκε στο Hackaday Columns , Transportation Hacks
/hackaday.com
sidirodromikanea.blogspot.com
