Иновации в железопътния транспорт

Живеем във време на иновации и мащабен напредък. Непрекъснато се усъвършенстват материалите, правят се разработки за по-леки, по-здрави и по-екологични продукти. Стремежът е към повече ефективност и постигане на устойчиво развитие. Транспортът, и в частност железопътният транспорт, също не прави изключение от световните тенденции за внедряване на иновации, целящи подобряване на качеството и повишаване на експлоатационния живот на продуктите. Живеем във време на иновации и мащабен напредък. Непрекъснато се усъвършенстват материалите, правят се разработки за по-леки, по-здрави и по-екологични продукти. Стремежът е към повече ефективност и постигане на устойчиво развитие. Транспортът, и в частност железопътният транспорт, също не прави изключение от световните тенденции за внедряване на иновации, целящи подобряване на качеството и повишаване на експлоатационния живот на продуктите.

Железопътният транспорт е един от най-старите (първи доказателства за предшествениците на железниците датират от 6 век пр. н. е. в Гърция) и най-екологичен, безопасен и комфортен, с оптимално използване на пространството и превозване на повече пътници, икономически изгоден, особено за дълги разстояния. Загрижеността за околната среда обаче, опасенията относно енергийната сигурност и стремежът към оптимизиране на разходите за поддръжка и експлоатация са индикация, че и железопътният транспорт търси нови форми на развитие. Иновациите в сферата целят повишаване на енергийната ефективност, подобряване комфорта и безопасността, на пътниците, намаляване на експлоатационните разходи. Всичко това е свързано с внедряването на нови материали, използването на алтернативни източници на енергия, все по-широко приложение на дигиталните услуги и Интернет на нещата (IoT).

Повишаване на енергийната ефективност
Въпреки че железопътният транспорт е по-енергийно ефективен от повечето други видове транспорт, през последното десетилетие се полагат значителни усилия за по-нататъшно намаляване на потреблението на енергия. Подобряването на енергийната ефективност в най-общи линии се изразява в намаляване потреблението на енергия, намаляване разходите за поддръжка, намаляване на емисиите замърсители и СО2, увеличаване на броя пътници. Едно от ключовите средства за подобряване на енергийната ефективност е използването на усъвършенствани технологии в различните аспекти, имащи влияние към намаляване консумацията на енергия и подобряване качеството на услугата.

Изменението на климата става все по-важно както при планиране на инфраструктурата, така и при извършването на определени услуги. В този ред на мисли пътуването с влак вече има ново значение. Да, наясно сме, че използването на железопътния транспорт е по-щадящо околната среда, отколкото автомобилите, задвижвани с петрол, но освен това може да погледнем на този вид транспорт и като възможност за внедрявани на редица иновации, целящи намаляване потреблението на енергия и устойчива стабилност.

Използването на възобновяеми енергийни източници може да намали консумацията на енергии от една страна, от друга – да намали вредното въздействие върху околната среда. Електрическите влакове са най-добрата алтернатива за придвижване на дълги разстояния, при най-малко отделяни вредни емисии. Особено ефективни, когато захранването им идва от възобновяеми енергийни източници като слънчева енергия и вятър.

През 2015 година статистиката сочи, че 1.05% от световната енергия е произведена от слънчеви панели. Според Международната агенция по енергия обаче слънчевата енергия може да стане най-големият доставчик на електроенергия до 2050 година. През лятото на 2017г. Индийските железници пуснаха в експлоатация първия, соларно задвижван влак. Общо 16 слънчеви панела, всеки от които произвежда 300Wp енергия, са монтирани на шест вагона. Използването на слънчева енергия не е единственото решение за повишаване на енергийната ефективност. От началото на 2017г. всички холандски влакове, например, се захранват с вятърна енергия.

Друг възможен начин за по-екологичен и енергоефективен железопътен транспорт е използването на хибридни локомотиви, задвижвани от батерии. Чрез използването на хобридни агрегати, които ще са алтернатива на дизеловите двигатели, ще е по-екологично, а натрупаната спирачна енергия може да се използва за стартираме, ускоряване или захранване на уреди. В Германия стартира пилотен проект за придвижване с хибриден влак. Хибридният локомотив Siemens Desiro Classic VT 642 е оборудван с батерии и регенеративна спирачна система. Има 315-киловатови хибридни захранващи блока, които заменят действието на 275-киловатовите дизелови двигатели.

Роля на дигитализацията
Дигиталната революция слага отпечатък върху развитието на железопътния транспорт и подобренията в сферата. Железопътната мрежа преминава през цифрова революция с интернет на нещата (IoТ), позволяваща на бордовите сензори да предоставят анализ и мониторинг в реално време; сигнализира за проблеми, които могат да причинят закъснения; автоматизира поддръжката; точно определя на местоположението на влака във всеки един момент. Прилагането на IoT води до подобряване на оперативната ефективност и възвращаемостта на инвестициите от страна на операторите. Индустриалният интернет на нещата има голямо значение върху транспортната индустрия с появата на иновации като автономни транспортни средства и подобрения в управлението на товарите. Традиционната инфраструктура постепенно се заменя със системи за управление на трафика, в които влаковете се превръщат във взаимно свързани комуникационни центрове, получаващи инструкции от контролните центрове. Комуникацията от машина с машина, която става благодарение на облака, позволява на операторите да използват по-ефективно оборудването и станциите, като същевременно се повишава и безопасността.

Безопасността е основен елемент от приложенията и решенията на IoT. Едно полезно приложение е бордовото разположение и системите за откриване, чрез които се добива представа за местонахождението на други влакове по трасето и така могат да се избегнат сблъсъци. Позволява се на влаковете да се движат безопасно, когато са в непосредствена близост един до друг. В рамките на железопътния транспорт системите, които значително се възползват от възможностите на IoT, са системите за сигнализация и бликоровка. Системите за сигнализация контролират движението на влака чрез дистанционно регулиране на скоростта и спирането на влака. Следенето и контролът на скоростта са други важни приложения, които са в полза на безопасността. Системата за блокировка функционира съвместно със системата за сигнализиране, за да не позволи на влака да получи сигнал за продължаване, ако маршрутът се окаже несигурен.

Употребата на дронове в редица инфраструктурни проекти има своето приложение и в железопътния транспорт.

Вече се използват дронове за идентифициране на проблеми, за подпомагане работниците по поддръжката, също и за осигуряване на допълнителна сигурност.

Софтуерните решения са полезни и при оценка състоянието и степента на износване на колелата и релсите. За много оператори голям процент от разходите се генерират при поддръжка на връзката при колело релса. Rail CRC разработват софтуер, чрез който се следи промяната в шума при движение по релсите и сцеплението между колела и релси, сигнализираща за проблемни участъци от трасето. Различните звуци в резултат на контакта на колелото с релсата може да са сигнал за качеството на трасето. За подобни процедури са необходими около 2 до 4 седмици, в които се осъществяват непрекъснат мониторинг на всяко едно място от трасето, за да се преценят проблемни участъци на база шумови ефекти и промени.

Пътниците също разчитат на интернет технологиите, за да оптимизират пътуванията си. Чрез програма за планиране на пътувания може да се препоръча най-бързо и най-удобно пътуване, запознаване с условията, около пътуването, като: часове на пътуване, възможности за паркиране, натоварване, пътници, свободни места и т.н. В резултат на което пътниците могат да направят своя информиран избор.

Олекотяване на подвижния състав
Модернизации в подвижния състав целят няколко ефективни постижения. Разработките и тенденциите са насочени към олекотяване. По-леките влакови композиции имат някои предимства, като по-бързо ускоряване, по-кратък спирачен път, по-ефективна работа. Ускоряването и забавянето са важна част от цялото време за преодоляване на разстоянието от една точка до друга. Освен това, по-леките влакове причиняват и по-малко износване на релсите. Технологичният напредък и иновациите в сферата на материалите и разработването на ново сплави помага това да стане постижимо, и в същото време влаковете да отговарят на изискванията за устойчивост и безопасност. Има нови стоманени разработки с подобрено съотношение якост-тегло, с качества, отговарящи на най-добрите титаниеви сплави.

Повече комфорт за пътниците
Влаковете винаги са били чудесен начин за пътуване, предлагащи редица удобства, за да се чувстват пътниците добре по време на пътуването, но модерните влакове правят престоя в тях още по-комфортен. Ежедневието ни е динамично и забързано, често се налага в движение да се справяме с няколко задачи. Повечето модерни влакове вече предлагат пространства, оформени така, че да посрещнат нуждите на различни пътници. За тях се предлагат места, близо до маса, така че да улеснят служебните им задължения, дори с възможност за провеждане на бизнес срещи. Новите влакове ICE 3 на немската железопътна компания Deutsche Bahn са с интериор в кожа и дърво, луксозна бизнес обстановка, която да привлече повече пътници от корпоративния свят.

Наличието на контакти за зареждане и Wi-Fi са допълнително удобство. Някои модели влакове имат частни салони или конферентни зали. Специални помещения за децата, където могат да играят, също са сред екстрите, гарантиращи по-комфортно пътуване, особено за по-дълги дестинации. За максимален комфорт на пътниците се разработват влакове с по-големи прозорци, по-широки седалки, повече простор, климатизация във всички вагони.

Дребен на пръв поглед детайл, но с голямо значение за комфорта, е багажът и възможностите за неговото разполагане и сигурното му съхранение, така, че да не пречи на пътниците. За по-малките багажи са много удобни местата над главите на пътниците, а за по-обемните багажи е добре да са предвидени специални стелажи. Повечето съвременни влакове са оборудвани и със специални държачи за велосипеди.

Ролята на допълнително стъпало, което автоматично изравнява нивото между перона и пода на вагона, също не е за пренебрегване. Така се премахва необходимостта от изкачване на стълби, полезно за хора с увреждания и такива с багаж. Освен това, се избягва и продължителното изчакване, докато пътниците се качат, а това намалява времето за престой на гарата.

Високоскоростни влакове
В средата на миналия век въздушният транспорт става по-достъпен и ефективен при дълги разстояния. В градовете и на по-кратки разстояния автомобилният транспорт няма конкуренция. Железниците са изправени пред предизвикателство. Необходима е революционна промяна, която да запази железопътния транспорт, да предложи нови привлекателни възможности, да го направи предпочитан начин за придвижване на дълги разстояния. Така се появява първият високоскоростен влак, който развива скорост 200км/час (1964г. между Токио и Осака, Япония). Следват редица разработки и модернизация през годините, които позволяват достигането на все по-високи скорости. Съвременните високоскоростни влакове в редовна експлоатация развиват скорости до 350—400 km/h, а при тестови изпитвания дори по-високи. Железници, където оперират влакове с подобни скорости, са сериозна конкуренция на другите видове транспорт, като освен това при тези условия запазват другите, характерни за влаковете предимства - ниска себестойност на превозите при голям обем на превозените пътници. В Европа мрежата от високоскоростни влакове е приблизително 7400 километра, като очакванията са до 2025 година тя да се утрои.