Каким будет будущее общественного транспорта? Планируемые сегодня крупные проекты, такие как высокоскоростная железнодорожная сеть HS2 в Великобритании, принципиально не отличаются от того, что было построено за последние 30 лет. Поезда на магнитной подвеске в основном используются в нишевых проектах в Китае. Hyperloop остается недоказанным блеском в глазах Илона Маска и Ричарда Брэнсона.
Высокоскоростные HS2 могут обеспечить значительное улучшение пропускной способности сети, но за счет постепенных изменений в традиционных конструкциях, от железнодорожных путей до тележек поездов.
Железнодорожный сектор осторожно и медленно внедряет новые технологии из-за длительного времени, необходимого для планирования и строительства новых линий и транспортных средств.
Однако в разработке находится ряд технических инноваций, которые, если они будут приняты, могут сделать поезда завтрашнего дня быстрее и безопаснее.
Содержание:
1. Мехатронные переключатели
Отказ переключателя или точек является причиной почти 20% всех задержек пассажиров на железных дорогах Великобритании. Это происходит, когда возникает проблема с механизмом, который позволяет поездам переходить с одного пути на другой на перекрестке. Несмотря на частоту возникновения проблемы, технология, используемая в этих механизмах, практически не изменилась с момента появления первой конструкции почти 200 лет назад.
Но в рамках совместного исследовательского проекта были изучены радикальные альтернативные технологии. Например, одна инновационная конструкция под названием Repoint имеет три независимых двигателя, которые могут поднимать и сдвигать рельсы, полагаясь на силу тяжести, чтобы заблокировать их обратно на место и обеспечивая резервирование в случае отказа одного или двух двигателей.
Это контрастирует с существующими переключателями, которые сдвигают рельсы вбок и могут застрять на полпути, поэтому для снижения риска необходимо использовать дорогостоящие дополнительные уровни датчиков и протоколов. Мехатронные переключатели нового поколения призваны работать быстрее, упростить обслуживание и снизить риск выхода из строя резервных двигателей.
2. Активная подвеска
Обычные системы подвески ограничивают скорость поезда, когда он движется по криволинейному пути, ограничивая количество поездов, которые вы можете пропустить по маршруту. Эти системы подвески, по сути, работают как большие пружины, автоматически изменяя расстояние между колесами и кареткой, когда поезд движется по неровной поверхности, чтобы поездка была более плавной.
В настоящее время разрабатываются системы активной подвески, в которых используются новые датчики, исполнительные механизмы и контроллеры для более точного изменения расстояния между колесами и кареткой.
Что обеспечивает повышенный комфорт езды и позволяет поезду двигаться по поворотам с большей скоростью и стабильностью. Это можно комбинировать с системами для активного наклона поезда при повороте, что дает дополнительные преимущества.
3. Активное рулевое управление
В обычной колесной паре оба колеса заблокированы и связаны с фиксированной осью, предотвращая любое относительное вращение между ними. Когда поезд выезжает на поворот или расходящийся маршрут на перекрестке, он должен замедлить движение, чтобы колеса проходили по рельсам и предотвращали нежелательную вибрацию колес.
Исследователи железных дорог в настоящее время разрабатывают независимо вращающиеся колеса, чтобы включить отдельный приводной механизм, который может помочь управлять колесными парами на изогнутом маршруте.
4. Активный пантограф
Высокоскоростные электропоезда должны поддерживать хороший контакт с воздушными линиями электропередач через пантограф, установленный на крыше транспортного средства. На магистральной линии в Великобритании высота пантографа обычно варьируется примерно на 2 м для обеспечения безопасности соединения в различных областях, таких как туннели, железнодорожные переезды и мосты.
Исследователи начинают разрабатывать активные пантографы, высота которых и индуцированная вибрация, участвующая в передаче энергии, контролируется исполнительным механизмом. Эти активные пантографы могут улучшить контактное усилие и устранить проблемы потери контакта из-за быстрых изменений высоты воздушной линии и других факторов окружающей среды (например, ветра).
5. Виртуальное сцепление
Количество поездов, которые могут курсировать по маршруту (и, следовательно, пропускная способность линии), частично зависит от системы сигнализации. Большинство железных дорог используют систему фиксированных блоков, которая разделяет пути на участки. В каждой секции может находиться только один поезд, поэтому между поездами должен быть значительный промежуток.
Но некоторые железные дороги теперь начинают использовать систему сигнализации с подвижными блоками, которая определяет необходимый промежуток между поездами в зависимости от расстояния, которое требуется для их остановки в аварийной ситуации.
Но этот разрыв можно было бы еще больше сократить, если бы он основывался на информации в реальном времени о том, что делает впереди идущий поезд и где он остановится, если столкнется с тормозами.
Это известно как «виртуальное сцепление» и включает в себя передачу двумя поездами информации об их изменяющейся скорости и тормозной активности, чтобы они могли уменьшить или увеличить расстояние между ними до минимально необходимого. При коротких промежутках между ними, больше поездов могут безопасно работать на маршруте, увеличивая общую пропускную способность сети.
Благодаря таким нововведениям мы могли бы представить поезда, которые могут адаптироваться к изменяющимся характеристикам линии, чтобы поддерживать высокую скорость на протяжении большей части пути и избегать раздражающих периодов остановки и начала движения.
Расширение и нарушение границ существующей конструкции железных дорог таким образом позволило бы нам создать сеть следующего поколения со ступенчатым изменением производительности, подходящей для 21 века — без необходимости в дорогостоящих парящих поездах или вакуумных трубах.
Новые комментарии: