نگاهی به فناوری جدیدترین ترن‌های جهان

امروزه صنعت حمل و نقل ریلی صنعتی توسعه یافته است و خطوط راه آهن به درجه ای از نوآوری رسیده که برای بسیاری از مردم ناشناخته مانده است. خطوط آهن به نوآورانی که قصد انجام مدیریت کامپیوتری در امور حمل و نقل داشته اند، بسیار کمک کرده است و آنها توانسته اند از طریق آن، کالای بیشتری را با سرعت بالاتر و هزینه کمتر جابه جا کنند.
در حال حاضر حدود ۴۴ درصد جابه جایی بار در ایالات متحده امریکا به وسیله قطارها انجام می شود و این به معنای ۵ میلیارد تن جابه جایی بار در روز است که در یک شبکه ۲۲۵ هزار کیلومتری صورت می گیرد. اما نوآوری هایی که در چند سال آینده به جهانیان ارائه خواهد شد، تمامی آنچه را که در گذشته به انجام رسیده است، تحت تاثیر قرار خواهد داد. یکی از مهمترین آنها تغییرات و دگرگونی در زمینه بهبود راندمان قطارها و ظهور ابرقطارها است. امروزه تلاش زیادی توسط صدها مهندس و تکنسین در کارخانه جنرال الکتریک در فضایی به وسعت ۳۶۰ هزار مترمربع در شمال شیکاگو صورت می گیرد تا به این هدف دست یابند.
ابزار های پنوماتیکی و جرثقیل های غول پیکر وظیفه جابه جایی و مونتاژ لوکوموتیوهایی را که بیش از ۱۸۰ تن وزن دارند، عهده دار هستند. به محض اینکه کارکنان فنی کارخانه، تجهیزات الکترونیکی حساس را بر روی شاسی لوکوموتیو نصب می کنند، جرثقیل های غول پیکر جای گذاری اتاقک های لوکوموتیو را آغاز می کنند. این لوکوموتیوها حدود ۲۳ متر طول و نزدیک به ۵ متر ارتفاع دارند. به این ترتیب لوکوموتیو شکل می گیرد. جدیدترین لوکوموتیوی که توسط جنرال الکتریک ساخته شده، سوپرترن «اولوشن» نام دارد که لوکوموتیوی است هوشمند، فوق العاده سریع و از نظر میزان آلایندگی به گونه ای تجهیز شده که استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست امریکا را رعایت می کند.
در سوپرترن اولوشن، یک سیستم کنترل جدید، یک پیشرانه دیزلی ۱۲ سیلندر که قادر است همان نیروی موتورهای ۱۶ سیلندر را تولید می کند و نیز یک سیستم خنک کننده هوا به هوا (air to air) که برای انجام احتراق بهتر و سالم تر به موتور بسیار کمک می کند، طراحی شده است. تفاوت عمده این ابرقطار نسبت به قطارهای دیگر این است که در زمان حیاتش حداقل ۲۰۰ هزار گالن سوخت، کمتر مصرف می کند.
جالب تر اینکه در تمام طول زمانی که اولوشن در مراحل ساخت قرار داشت، مهندسان جنرال الکتریک بسیار جدی بر روی طرح اولیه یک ابرقطار دیگر کار می کردند که این ابرقطار از نوع هیبریدی (دوگانه سوز) با توان تولیدی بسیار بالا است و بخشی از انرژی خود را مانند خودروهای هیبریدی از سیستم ترمز خود تامین می کند.
موتورهای دیزلی این ابرقطار جدید قادرند دینام ها را به منبع تولید انرژی برای موتورهای برقی تبدیل کنند، علاوه بر آن سیستم ترمزهای بادی به سیستم ترمز دینامیکی تبدیل می شوند، به طوری که با تبدیل انرژی حرکتی چرخ ها به انرژی برق، به توقف سریع تر قطار بسیار کمک می شود اما در ترن های فعلی این انرژی به هدر می رود. باتری هایی که در این سوپرترن نوظهور نصب خواهد شد می تواند به میزان ۱۵۰۰ کیلووات ساعت انرژی در خود ذخیره کند که این میزان می تواند برای یک شبانه روز کامل، انرژی ۵۰ خانه را در امریکا تامین کند. چنانچه از برق ذخیره شده در این باتری ها استفاده شود، نیرویی که برای سوپرترن تولید می شود، معادل دو هزار اسب بخار است و مهندسان انتظار دارند با استفاده از این تکنولوژی، مصرف سوخت این سوپرترن را نسبت به اولوشن، ۲۰ درصد کاهش دهند.
‌● کنترل دیجیتالی ترافیک
یکی از راه های افزایش ظرفیت حمل و نقل، بهینه کردن خطوط آهن است. به این معنا که در یک مسیر مشخص با افزایش سرعت حرکت بتوان ترن های بیشتری را عبور داد. به همین منظور شرکت جنرال الکتریک در حال تهیه یک سیستم حرکت برنامه ریزی شده با استفاده از کامپیوتر است که بار زیادی را از دوش مسوولان ترافیک برمی دارد.
سیستم جنرال الکتریک که در حال حاضر در ایالت جورجیا در حال آزمایش است، به طور مرتب برنامه کاری و حرکتی هشت ساعت بعد را تنظیم کرده و هر ۳ دقیقه یک بار آن را کنترل می کند. نام این سیستم PTC است که یک تکنولوژی ارتباطی بوده و جریان اطلاعات را بین کارکنان قطار و مرکز کنترل برقرار می کند.
این سیستم از آخرین وضعیت مسیرهای حرکت باخبر است و هر نوع تغییری را بلافاصله از طریق علایم دریافتی اعلام می کند. چنانچه خطری در مسیر حرکت و جلوی قطار باشد و قطار به هشدار سیستم توجه نکند، سیستم PTC به صورت خودکار قطار را متوقف می کند. جنرال الکتریک هم اکنون در حال نصب یک سیستم تمام خودکار برای قطارهای زیرزمینی نیویورک است که مجموعه ای از سیستم های PTC است و بین ۲ تا ۱۰ میلیارد دلار هزینه برداشته است.
● کنترل قطار به وسیله ماهواره
هنگامی که قطار از جلوی یکی از هزاران حسگر نصب شده در مسیر شبکه سراسری عبور می کند، موقعیت آن به طور دقیق به مرکز کنترل و فرماندهی اعلام می شود. سیستم های اسکنر در طول مسیر حرکت، هر نوع عیب و نارسایی را تشخیص داده و آن را به مرکز اطلاع می دهند. بنابراین برای کنترل بهتر قطارها می بایست یک سیستم پیشرفته و جامع GPS تدارک دید.
امروزه خطوط راه آهن پیشرفته در امریکا مجهز به سیستم GPS است و بنابراین امکان ردیابی انواع و اقسام قطارهایی که بارهای ارزشمند یا خطرناک مثل مواد شیمیایی حمل می کنند، وجود دارد. علاوه بر این شرکتی به نام (lat-lon) با استفاده از یک سیستم GPS که به وسیله نور خورشید فعال می شود می تواند وضعیت بار و محموله ترن های تحت پوشش خود را لحظه به لحظه از نظر دمای کالا و ضربات وارده به آنها، فشار داخلی و بسیاری از اطلاعات دیگر زیر نظر داشته باشد و چنانچه تغییر غیرعادی روی دهد، بلافاصله اطلاعات مربوطه به آن به تمامی ایستگاه های بین راه مخابره می شود. شرکت lat-lon در حال حاضر کنترل ماهواره ای ۲۶۰۰ واگن یخچال دار به علاوه تانکرهای جابه جایی مواد خطرناک را عهده دار است.
● سامانه های مدیریت ابرقطارها
در ژوئن ۲۰۰۵، ساعت ۲ بعدازظهر که یکی از مهندسان خطوط ریلی آستراک به سیاتل با قطار در حرکت بود، با این وضعیت مواجه شد که یک تانکر سوخت در محلی نزدیک خط آهن پارک کرده است و این مهندس بلافاصله متوجه شد که فضای کافی برای عبور ندارد. او بی درنگ ترمز کرد ولی امکان توقف قطاری با سرعت ۱۱۰ کیلومتر در ساعت، وجود نداشت. بنابراین برخورد اجتناب ناپذیر بود و انفجار رخ داد.
امروزه قطارها به سیستم های ترمز بادی مجهز هستند که از طریق شلنگ های طولانی، هوای فشرده مورد نیاز را به سیستم ترمز انتقال می دهند. لوکوموتیوران برای متوقف کردن قطار هوای فشرده مورد نیاز را از قسمت جلوی ترن رها کرده و این هوای فشرده از هر واگن به واگن دیگر حرکت می کند تا فشار لازم برای به حرکت درآوردن لنت های ترمز ایجاد شود.
این فرآیند برای هر واگن یک ثانیه طول می کشد، در حالی که برخی قطارها ۱۵۰ واگن دارند در ابرقطارهای جدید از سیستم های کنترل پنوماتیکی و کنترل الکترونیکی استفاده شده که شیوه توقف قطار را تغییر داده است. در این سامانه جدید، تمامی سوپاپ های ترمز به طور همزمان فعال می شوند و طول مسیر توقف تا ۸۰ درصد کاهش پیدا می کند. این کار با نصب سیستم ECP در ابرقطارها صورت می گیرد و تمامی واگن ها به این سخت افزار مجهز می شوند.
● آینده قطارها
با توجه به فعالیت هایی که در زمینه انتقال فناوری و بهره گیری از آنها در حمل و نقل ریلی در دست انجام است، به نظر می آید که در راه خودکار شدن قطارها و تولید ابرقطار هیچ مانعی وجود نداشته باشد. البته در حال حاضر هواپیماهایی ساخته شده که قادرند بدون خلبان و به صورت کنترل از راه دور از زمین بلند شده و پس از انجام ماموریت، مجدداً روی زمین فرود آیند، ولی در مورد لوکوموتیوها، کنترل از راه دور به نوع دیگری است.
زیرا این کار خطر بیشتری در پی دارد. پیش از تولید سامانه های کنترل از راه دور، افرادی که در خطوط راه آهن مشغول فعالیت بودند، از طریق رادیو و امواج رادیویی با لوکوموتیوران در ارتباط بودند ولی درسامانه جدید ابرقطارها عملیات تعویض سوزن و تغییر مسیر حرکت از داخل لوکوموتیو انجام می شود.
مدیریت سامانه حمل و نقل ریلی در ایالات متحده تصمیم قطعی گرفته که با استفاده از ابرقطارها، بار و مسافر بیشتری را جابه جا کند و برای رسیدن به این هدف هر کاری که لازم باشد انجام خواهند داد.

Popular technology.com

منبع : روزنامه شرق