Milyenek lesznek a jövő személyvonatai?

Amikor James Legge skót kínai tudós 1873 tavaszán Sanghajból Pekingbe indult, az út két hétig tartott. Először Tianjinba jutott hajóval, majd öszvérrel a kínai fővárosba. Ma ugyanez az 1200 km-es út valamivel több mint négy órát vesz igénybe nagysebességű vasúton. A két város közötti repülés két óra 20 percet vesz igénybe. Ami Európát illeti, Milánóból Rómába gyors Frecciarossa vonatok indulnak, amelyek kevesebb mint három óra alatt érik el a célt, Tokióból Oszakába pedig - Shinkansen gyorsvonatok - két és fél óra alatt.

Az emberek soha nem utaztak olyan gyorsan és egyszerűen, mint manapság. Ennek a kényelemnek azonban ára van: a közlekedés a globális szén-dioxid-kibocsátás 20%-át teszi ki, és az elmúlt három évtizedben a közlekedésből származó szén-dioxid-kibocsátás mértéke gyorsabban nőtt, mint bármely más forrásból. Ez különösen igaz légi szállítás, amelynek kibocsátása gyorsabban nőtt, mint a vasúti vagy közúti szállításból. Ezzel kapcsolatban felmerül a kérdés: lehetséges-e nagy sebességgel utazni anélkül, hogy megölnénk a bolygót? És ha igen, hogyan?

A gyorsabb, tisztább, környezetbarátabb és fejlett technológiával felszerelt vasút az egyetlen közlekedési forma, amelynek jelenleg minden esélye megvan arra, hogy jövőbeli mobilitási igényeink kielégítésének alapjává váljon. Az első személyvasút 200. évfordulója közeledtével 2025-ben a vonatok minden eddiginél fontosabbak a fenntartható mobilitás biztosításában az éghajlatváltozás, a növekvő urbanizáció és a népességnövekedés kihívásaival küzdő világban. A világ városi lakossága másodpercenként két fővel növekszik, és naponta 172800 90 új városlakót hoz létre. Míg a világ egyes régióiban, például Európában és Japánban a népesség csökken, a népességnövekedés XNUMX%-a várhatóan a fejlődő országok városaiban és nagyvárosaiban fog bekövetkezni.

Ahhoz, hogy ezek a gyorsan növekvő városok, régiók és metropoliszok elköltözhessenek, a hatékony tömegközlekedés nemcsak kívánatos, hanem szükséges is.

Milyen gyorsak lehetnek a nagysebességű vonatok?

Elegáns, új "nagysebességű vonatok" gyakran felkerülnek a címlapokra, miközben az európai és ázsiai vonalhálózat folyamatosan növekszik, és új vonalakat terveznek vagy már építés alatt állnak olyan országokban, mint Franciaország, Németország, Spanyolország, India, Japán és egy sokkal nagyobb léptékű, Kínában, ahol a nagysebességű hálózat 2025-re eléri az 50000 XNUMX km-t.

Amikor a 2030-as évek elején a költségvetés túllépése és a sérülékeny tájak miatt elkészül a vitatott High Speed ​​​​2 (HS2) vonal, Angliában lesznek a világ leggyorsabb menetrend szerinti vonatai, amelyek általában 362 km/órás sebességgel közlekednek, de sebességet is képesek felmutatni. 400 km/h-ig.

A japán nagysebességű vonatok technológiáját a brit dizájnnal ötvözve a 2 milliárd dolláros HS2,5 flotta forradalmasítja a London és az angol Midlands és az északi városok közötti távolsági közlekedést. A távolsági járatoknak a HS2-re való áthelyezése a meglévő vasutak olyan kapacitását is felszabadítja, amely több helyi utas és áru szállítására szolgál.

Több évtizedes működés után azonban olyan országok, mint Franciaország, Japán és Kína arra a következtetésre jutottak, hogy a nagysebességű vonatok 320 km/h feletti sebességgel történő üzemeltetésének előnyei meghaladják a lényegesen magasabb karbantartási és energiaköltségeket. A nagysebességű vonatok elismert vezetői Japánban és Kínában már nem korlátozódnak az "acél az acélra" technológiára, hanem olyan vonatokat fejlesztenek, amelyek akár 600 km/órás sebességet is képesek elérni.

A mágneses levitációt (maglev) alkalmazó speciális vágányokon közlekedő nagysebességű vonatok koncepcióját több mint 50 éve az „utazás jövőjeként” emlegették, de néhány kísérleti vonaltól és a Shanghai belvárosát a repülőtérrel összekötő kínai útvonaltól eltekintve. , ez így is maradt többnyire elméleti.

De nem sokáig. Japán 72 milliárd dollárt fektet be a Chuo Shinkansen projektbe, amely több mint 40 éves maglev fejlesztés csúcspontja lesz. A 286 kilométeres vonal mindössze 40 percen belül köti össze Tokiót és Nagát, és idővel Oszakáig is meghosszabbodik, így az 500 kilométeres út a fővárostól 67 percre csökken. Az építkezés 2014-ben kezdődött, és eredetileg 2027-re kellett volna befejezni (a Nagoya-Oszaka vonalat tíz évvel később nyitották meg), de a vonal egy szakaszára vonatkozó engedély megszerzésével kapcsolatos problémák miatt a nyitás időpontja jelenleg nem ismert. A késések és a hatalmas költségtúllépések miatt sokan megkérdőjelezték a projekt gazdasági értékét.

Nem valószínű, hogy ilyen nehézségek adódnának Kínában, amely szintén mágneses közlekedési vonalakat épít a rövid távú légi közlekedés alternatívájaként, és villámgyors utazást biztosít a sűrűn lakott városi területein. Kína azt tervezi, hogy "háromórás forgalmi köröket" hoz létre nagyobb városai körül, és a városok klasztereit gazdasági erőművekké alakítja.

Már több mint 120 millió ember él a világ legnépesebb országának déli részén, a Pearl River Delta régióban, amely Hongkongot, Kantont és Sencsent foglalja magában. A kínai tervezők azt remélik, hogy a régió kilenc városát egyesítik egy 26000 XNUMX négyzetkilométeres városi agglomeráció létrehozásával. Mágneses párnás útvonalakat terveznek a Sanghaj-Hangzhou és a Chengdu-Chongqing útvonalakon, valamint sok más útvonalon is, ha sikeresnek bizonyulnak.

A világ más országaiban a hatalmas költségek és a meglévő vasutakkal való integráció hiánya akadályozhatja a maglev technológia további elterjedését. A sűrűn lakott városaiban már torlódásokkal és szennyezéssel küzdő Kína csak 2021 decemberében 29 új metróvonalat nyitott, összesen 582 km hosszúságban. Sok más, növekvő városokkal rendelkező országnak hamarosan követnie kell a példáját, ha nem akarja, hogy túlterhelt legyen.

Ahhoz azonban, hogy megfeleljen ezeknek az elvárásoknak, a vasúti ágazatnak több irányban gyorsan kell haladnia, hogy lényegesen nagyobb kapacitást, nagyobb hatékonyságot, megbízhatóságot és megfizethetőséget biztosítson.

Pilóta nélküli vonatok

Az automatizált forgalom évtizedek óta létezik – a londoni metró Victoria vonala 1967-es megnyitása óta részben így működik –, de általában az autonóm vonalakra korlátozódik, amelyeken meghatározott időközönként azonos vonatok közlekednek.

Az elmúlt években Kína élen járt a vezető nélküli vasutak területén, nevezetesen azzal, hogy bevezette a világ egyetlen nagysebességű autonóm vonatait, amelyek akár 300 km/órás sebességgel is közlekednek Peking és a 2022-es téli olimpia között. Japán is kísérletezik „bullet train”-okkal, amelyek autonóm módon tudnak közlekedni a termináloktól a depóig karbantartás céljából, így felszabadítják a sofőröket a jövedelmezőbb vonatok üzemeltetésére.

A vezető nélküli vonatok autonóm vonalakon történő üzemeltetése azonban egy dolog. Biztonságos működésük biztosítása a hagyományos vegyes használatú vasutakon, ahol nagyon eltérő tulajdonságú, sebességű és tömegű személy- és tehervonatok keverednek, sokkal nehezebb.

A nagy adatforgalom és az úgynevezett tárgyak internete lehetővé teszi, hogy a közlekedési módok kölcsönhatásba lépjenek egymással és a környezettel, megnyitva az utat az integráltabb, intermodális utazás előtt. Az intelligens robotok nagyobb szerepet fognak játszani az infrastruktúra, például alagutak és hidak ellenőrzésében, valamint az elöregedett szerkezetek hatékony karbantartásában.

A környezetre gyakorolt ​​hatás

Annak ellenére, hogy a légiközlekedéshez képest bizonyítottan környezetbarát, a vasutaknak még sokat kell tenniük saját szén-dioxid-kibocsátásuk és a dízelmotorok által okozott környezetszennyezés csökkentéséért. Az ENSZ éghajlat-változási céljaival összhangban számos ország kötelezettséget vállalt arra, hogy 2050-ig vagy még korábban kivonja a dízelvonatokat.

Európában és Ázsia számos részén a legforgalmasabb vonalak többsége már villamosított, de a helyzet a svájci csaknem 100%-os villamosítástól az Egyesült Királyság kevesebb mint 50%-áig, egyes fejlődő országokban pedig szinte nulláig változik. Észak-Amerikában a dízel dominál – különösen a domináns teherfuvarozási utakon –, és Európában és Ázsiában nem tapasztalható ugyanaz az étvágy a villamosításra.

Úgy tűnik, hogy az akkumulátortechnológia fontos szerepet fog játszani a „piszkos dízelektől” való eltávolodásban, mind a nehéz fuvarozási, mind a csendes személyszállítási útvonalakon, ahol a teljes villamosítás nem indokolható. Jelenleg számos akkumulátoros prototípus tesztelése vagy fejlesztése folyik, és a technológia fejlődésével a vasút dízeltől való függősége még az évtized vége előtt csökkenni fog.

Mások számára a hidrogén a vasúti közlekedés dekarbonizációjának nagy reménye. A megújuló villamosenergia-forrásokat használó speciális üzemekben létrehozott zöld hidrogén felhasználható az elektromos motorokat meghajtó üzemanyagcellák meghajtására.

A francia vonatgyártó Alstom élen jár a Coradia iLint hidrogén-elektromos vonatával, amely 2018-ban szállította első utasait, és megnyitja az utat a most készülő sorozatgyártású változatok előtt több európai országban.

A világ vasutak is szembesülnek a természeti katasztrófákkal kapcsolatos kihívásokkal. Az új és felújított vasutak tervezése egyre inkább az éghajlatváltozás figyelembevételével történik: a jobb vízelvezetés, a környezetvédelem és a természeti tájak helyreállítása szerepet játszik a vasutak biztonságának és megbízhatóságának növelésében.

Mindeközben a légi közlekedés által okozott környezeti károk tudatosítása már az éjszakai vasúti utazások újjáéledését eredményezte Európában.

Hyperloop: a jövő vonata. Vagy nem?

Ha a jövő vonatairól beszélünk, akkor természetesen a Hyperloop technológiáról kell beszélnünk. Vákuum használata több mint 1000 km/órás sebességgel – erről beszélünk. Sokak szerint forradalmasítani fogja a mozgásunkat. De vannak megalapozott kétségek. Egyszerűen fogalmazva: ez egy vonat a csőben. Úgy működik, hogy kiküszöböli a járműveket lassító két tényezőt: a levegőt és a súrlódást. A Hyperloop rendszer két fő elemből áll: csövekből és kapszulákból. A csövek szinte vákuumosak. A kapszulák a csövek belsejében mozgó, nyomás alatt álló járművek. Az ötlet az, hogy állandó mágneseket használjunk a járművön.

A motorkocsikhoz hasonlóan a hüvelyek is konvojban közlekednek. Míg a vasúti kocsik összekapcsolódnak egymással, a Hyperloop kapszulák különböző célpontokra utazhatnak. Ahogy az autópályán haladva, mindegyikük elhagyhatja az utat és megváltoztathatja a mozgás irányát. Csatlakozhatnak az oszlopokhoz, vagy elhagyhatják azokat attól függően, hogy milyen irányba tartanak. A Hyperloop szállítórendszerek teljesen elektromosak. A motorok mellett kilométerenként mágneskészlettel tolják a kapszulákat. A légellenállás és a súrlódás szinte teljes hiánya azt jelenti, hogy nincs szükség állandó meghajtórendszerre. Ezért kevesebb energiára van szükség.

2013-ban Elon Musk kiadott egy műszaki dokumentumot, amelyben leírta a vákuumcsöves szállítórendszer működését. Azóta világszerte több csapat kezdett el dolgozni ezen a mobilitási koncepción.

A Hyperloop még mindig hatalmas mérnöki kihívás. Bár papíron kivitelezhetőnek bizonyult, a gyakorlatban sokkal több kihívással kell szembenézni. A jelentős indítási költségek mellett a csövek tömítése jelentős karbantartási költségeket igényel. A Hyperloop sínek acélból készülnek, amely a külső hőmérséklettől függően kitágul és összehúzódik. Ez laza ízületeket eredményez. Ez jelentős karbantartási költségekhez vezethet. Egy másik szempont a földvásárlás. Emellett a biztonság számos szempontját még tisztázni kell – meghibásodások esetén sokkal veszélyesebb lehet az utazás. Az ilyen nagy sebesség szédülést okozhat az utasoknak, akiknek az utazás során szintén korlátozott mozgásterük lesz.

Európában és a világon számos csoport dolgozik Hyperloop alkalmazásokon. A leküzdendő kihívások – finanszírozás, biztonság és földterület – azonban továbbra is jelentős akadályok a Hyperloop bevezetése előtt. Amíg meg nem oldják őket, a csőben való utazás gondolata álom marad.

Visnovki

A becslések szerint 2050-re a személy- és tehervasutak képezik közlekedési hálózataink gerincét, a multimodális csomópontok közötti távolsági útvonalak pedig a helyi hálózatok részét képezik. A szükséges politikai és műszaki támogatással a vasút a nemzetközi fuvarozásban is egyre nagyobb szerepet fog játszani, magas színvonalú alternatívát nyújtva a közúti és a rövid távú légi közlekedéssel szemben.

A belátható jövőben a befektetések világszerte továbbra is nagyrészt a hagyományos acél-acél vasúton fognak alapulni. Nincs okunk kétségbe vonni afelől, hogy az elkövetkező évtizedekben továbbra is meghatározza a vasúti közlekedés jövőjét – akárcsak közel 200 évig.

Nos, ezek mind olyan módszerek, amelyekkel egy nap megúszhatjuk a környezet károsítása nélkül. Egyelőre azonban már itt van a jövő: a nagy sebességű vasút gyors, alacsony szén-dioxid-kibocsátású közlekedési módot kínál a városok között. Ha James Legge ma Pekingbe utazna, nem lenne szüksége hajóra, és biztosan nem lenne szüksége öszvérre sem. Csak felszállna a vonatra.

Olvassa el még:

• Milyenek lesznek a jövő utasszállító repülőgépei
• 6 interkontinentális ballisztikus rakéta (ICBM), amely véget vethet a világnak