Dificultăți și provocări în exploatarea trenurilor de mare viteză
Nu este deloc ușor să operați trafic de mare viteză. Mulți călători nici măcar nu sunt conștienți de efortul de depășire a obstacolului de 200 km/h. În cele ce urmează, sunt enumerate problemele cauzate de traficul feroviar de mare viteză și modul în care operatorii feroviari încearcă să le minimizeze.
Problema nivelurilor ridicate de zgomot
Acest lucru este cauzat de viteze mari și este mai ales o povară pentru rezidenți. În multe locuri, barierele fonice reduc poluarea fonică. Construirea de baraje în stânga și în dreapta traseelor și-a dovedit, de asemenea, valoarea. În Germania, de exemplu, balastul a fost înlocuit pe pistele de testare cu alte materiale, cum ar fi gazonul sau betonul cu amortizoare. Acesta din urmă poate fi găsit pe noua linie de la Frankfurt pe Main la Köln. Zgomotul apare nu numai din interacțiunea dintre roată și șină, ci și din pantograf. Pantografele optimizate aerodinamic sunt proiectate și utilizate pentru trenurile de mare viteză.
În Japonia, reglementările privind protecția mediului sunt atât de stricte încât, pentru o lungă perioadă de timp, trenurilor li s-a permis să circule doar cu 270 km/h. Doar cu seria 500 au fost autorizați 300 de kilometri pe oră în serviciul programat. Forma capului acestui tren Shinkansen se bazează pe pescariul și reduce aerul în mod liniștit la viteze mari. Pantograful este de asemenea interesant aici. Există proiectile pe balansoar pentru a reduce turbulența aerului. Tehnologia a fost copiată din aripile bufniței, despre care se știe că poate zbura practic în tăcere.
Când intrați într-un tunel, sunt generate unde de micro-șoc (numite și unde de micro-sunet, unde de micro-șoc sau boom sonor), care duc la o explozie puternică. Aici factura raței s-a dovedit evident că este o formă de cap pentru trenurile de mare viteză. Exemple sunt trenurile spaniole AVE-S 102 și trenurile Shinkansen din seria 700, Fastech 360S și derivatele sale E5 și E6.
Problemă de rezistență ridicată la aer
Problema uzurii ridicate
Roțile, șinele și pantografele sunt deosebit de afectate. Roțile se epuizează în timp și se micșorează. Deoarece merge repede, un tren acoperă distanțe mari într-un timp foarte scurt. Aceasta înseamnă că roțile, inclusiv axele, trebuie schimbate la intervale din ce în ce mai scurte.
Suprafețele de rulare ale roților și șinelor sunt ușor rotunjite când sunt noi. Chiar și fără flanșe, trenul abia deraia pe întinderi drepte sau curbe blânde. Cu timpul, însă, suprafețele de rulare ale roților și capetele șinelor se aplatizează și forțele laterale cresc - trenul începe să se rostogolească. Amortizoarele speciale de rola contracarează acest lucru.
O altă problemă cu bicicleta este că creează pete plate în decursul timpului. Roata nu mai este complet rotundă. Lovirea începe - la viteze mai mari puteți auzi un zgomot sau zumzet. Acest lucru se datorează prafului, care se așează inegal în interiorul roții, și șinelor care au fost deja deteriorate de alte roți non-rotunde și care dau acest „model” înapoi la alte roți.
Șinele se deformează nu numai la suprafață, ci și atunci când forțele laterale sunt prea mari. Acesta este cazul dacă un tren ar lua o curbă prea repede. După cum sa menționat deja, trenurile ar derula rapid pe călătorii de mare viteză dacă nu ar fi instalate amortizoare de rulare de înaltă calitate. Majoritatea sunt amortizoare pasive, în seria japoneză JR 500 de exemplu chiar și active. Forțele din vehicul sunt greu transferate pe șine, ceea ce le crește considerabil durata de viață. În schimb, erorile minore de urmărire nu au niciun efect asupra confortului pasagerului.
Problema patului de cale
Patul de balast este cel mai comun în lume, dar este potrivit doar într-o măsură limitată pentru trenurile care se deplasează rapid. Trenurile grele și rapide fac ca șinele și traversele să vibreze atunci când trec pe lângă ele. De-a lungul timpului, pietrele de balast, care sunt strâns împachetate între traverse, sunt literalmente întărite. Păstrarea atât de importantă a pistelor se pierde. Rezultatul: pistele încep să „înoate” și să se deplaseze lateral. Astfel de defecte de cale cresc riscul derapării și reduc confortul la volan. Deci, trebuie făcute o mulțime de lucrări de întreținere pentru o pistă cu balast.
Șinele de plăci sunt mult mai ușor de întreținut. Șinele sunt montate pe o cale de beton și nu se mai mișcă de la fața locului. Împreună cu amortizoarele de sunet între șenile, această metodă de fixare a șinelor are ca rezultat un confort maxim de conducere și o reducere a costurilor în întreținerea șinelor.
Dificultate de a trage electricitate
Când conduceți cu viteză mare, este dificil să mențineți întotdeauna un contact bun cu firul de contact. Datorită presiunii de contact a pantografului de la 100 la 120 Newtoni împotriva liniei aeriene, linia aeriană începe să vibreze. Dacă unda de vibrație a firului de contact este la fel de rapidă ca cea a trenului, pantograful pierde contactul. În cel mai rău caz, pantograful dărâma linia aeriană. Prin exercitarea unei forțe de tracțiune mai mari pe linie, viteza de propagare a undelor se schimbă. Cu toate acestea, dacă forța de întindere mecanică este prea mare, firul de contact se va rupe.
Dacă trenurile sunt în tracțiune (de ex. ICE 2), cele două pantografe nu trebuie să fie prea apropiate unele de altele pentru a nu crește excesiv presiunea pe linia aeriană. Acest lucru înseamnă că două autovehicule electrice ICE 2 nu pot fi cuplate niciodată și ambele au pantograful în partea de sus în același timp. Fie o singură mașină cu capăt electric poate fi conectată la o mașină de control, fie cuplarea a două mașini de control.
Liniile aeriene rulează întotdeauna în zig-zag peste pantograf. Acest lucru evită formarea canelurilor în benzile de contact cu carbon ale pantografului. În ciuda tehnologiei moderne, de exemplu, firul de contact de pe linia ocupată Tokaido - Sanyo trebuie reînnoit la fiecare trei ani. O bandă de contact pantograf are o durată de viață de doar trei zile!
Reducerea greutății trenului
Se fac eforturi pentru a economisi greutate, astfel încât șinele și suprastructura să nu se uzeze atât de repede. Cel mai important lucru aici este o sarcină redusă pe osie, care ar trebui să fie mai mică de 18 tone, dacă este posibil. În cazul trenurilor, locomotivele sau vagoanele electrice sunt încă cele mai grele componente ale unui tren. De aceea, Italia și acum Germania au construit așa-numitele unități multiple, în care componentele de acționare sunt distribuite pe întregul tren. În Japonia, sarcina pe osie ar putea fi chiar redusă la 11,5 tone. O notă interesantă pe lateral: deși sarcina statică pe osie a trenurilor TGV franceze (TGV-PSE și TGV-A) este mai mică decât cea a ICE 1, ICE are un impact mai mic asupra șinelor decât TGV datorită forțelor dinamice mai mici.
Utilizarea comutatoarelor speciale
Pe lângă limba de comutare, comutatoarele de pe liniile de mare viteză au și o broască mobilă. În cazul unui comutator pe partea dreaptă, acesta este situat la intersecția liniei de cale ferată dreaptă, dreaptă, cu linia de cale ferată din stânga care se rotește spre dreapta. Aceasta acoperă decalajul care altfel ar face ca roata să cadă și să deraieze trenul. Deci, este posibil să construiți prezențele subțiri și să mergeți în linie dreaptă cu 280 km/h sau mai mult, în linia de ramură cu 200 km/h, în Franța cu 230 km/h.
Costuri ridicate de construcție și întreținere
Noile linii din Germania sunt printre cele mai scumpe din lume datorită numeroaselor tuneluri și poduri. Traseele de mare viteză ar trebui să ruleze cât mai drepte posibil și să aibă doar ușoare pante, astfel încât să fie posibilă o operare mixtă cu trenurile de marfă. Cu toate acestea, în majoritatea celorlalte țări, numai trenurile de călători au voie să circule pe linii noi. Experții de la Deutsche Bahn au văzut acest lucru și noua linie „Frankfurt pe Main - Köln” a fost mai bine adaptată peisajului. Aparent paradoxal, acest traseu prin Westerwald este cel mai scump traseu ICE până în prezent. Cu siguranță, politicienii au contribuit foarte mult la acest lucru prin cererile lor ca oamenii să fie în afara Montabaur, Limburg și Siegburg. Dar ecologiștii au cerut și clădiri în care nu erau necesare, cum ar fi tunelul „Kluse” lung de 198 de metri.
Traseele Shinkansen din Japonia sunt ridicate în zone dens populate și mărginite de bariere împotriva zgomotului. În orașe, liniile convenționale sunt adesea exact mai jos. Această problemă spațială contribuie, de asemenea, la costul traseului. În plus, sunt frecvente cutremure în Japonia. Pentru a nu pune în pericol pasagerii din trenuri, sunt instalați senzori de-a lungul liniilor ferate de mare viteză care înregistrează orice activitate tectonică și, în caz de pericol, forțează trenurile să frâneze. Lucrările de întreținere pe traseu pot fi efectuate numai în câteva ore. Chiar și o înlocuire a pistei trebuie să aibă loc în acest timp extrem de scurt. Datorită numărului mare de trenuri Shinkansen, nu este posibil să circule pe o singură cale în niciun moment fără a fi nevoie să accepți întârzieri serioase.
Semnal complex și tehnologie de securitate
Un sistem de control al trenului este obligatoriu pentru viteze de peste 160 km/h. În plus față de tehnologia de semnalizare vizuală, trebuie utilizată și o opțiune asistată de computer pentru a oferi șoferului informații despre starea traseului și următorul semnal printr-un afișaj. În Germania, de exemplu, se folosește controlul trenului de linie (LZB).
Transport internațional
Fiecare țară are propria sa filozofie feroviară. De exemplu, dacă conduceți din Germania în Franța, trenul trebuie să fie echipat pentru o sursă de alimentare de 15 kV/16,7 Hz, precum și 25 kV/50 Hz. De asemenea, trenul trebuie să facă față sistemelor de semnalizare și monitorizare comune în Franța. Devine și mai dificil dacă se schimbă și lățimea pistei. Trenurile de la frontiera franco-spaniolă trebuie trecute de la ecartament standard la ecartament larg spaniol. În Japonia se încearcă re-urmărirea întregii unități multiple. Tehnologia este mult mai complexă decât vagoanele, deoarece axele mai multor unități sunt parțial antrenate. Platforme de diferite lungimi, înălțimi și distanțe față de pistă, problema utilizării internaționale.
Probleme politice
Politica nu trebuie discutată prea mult aici; Doar un pic de gândit: în Franța, traseele de mare viteză pot fi realizate mai repede decât în Germania. Dacă ceva este în „interesul public” în Franța, niciun cetățean nu se poate opune și poate depune un proces. De exemplu, dacă casa lui se află pe ruta viitoare, va primi valoarea casei sau a proprietății înlocuite și trebuie să plece. Pe de altă parte, în Germania, oricine poate acționa în justiție în instanță. Pe de o parte, acest lucru protejează drepturile individuale, dar este uneori exploatat fără milă, ceea ce costă timp și bani. Pentru a ajunge la un acord, soluțiile costisitoare, cum ar fi tunelurile artificiale, trebuie deseori acceptate.
rezumat
După cum puteți vedea, transportul feroviar de mare viteză nu este doar un sistem feroviar mai rapid, este un lux pe care puține țări și-l pot permite. Pentru a face față tuturor problemelor menționate, trebuie investiți o mulțime de bani în alee și vehicule. Traseele convenționale nu trebuie neglijate financiar. Dacă totuși doriți să știți ce tehnologie este într-un tren de mare viteză, sunt recomandate descrierile trenurilor pentru Eurostar sau ICE 3. Eurotunnel, a cărui construcție am descris-o în detaliu, contează, de asemenea, ca o capodoperă tehnică în construcția de tranzit rapid. De asemenea, este interesant să discutăm care sistem de trenuri este mai bun.
Trenuri basculante
De ceva vreme au existat și trenuri care asigură durate scurte de călătorie pe rutele convenționale, sinuoase și în același timp oferă un nivel ridicat de confort al trenurilor de mare viteză. Până în prezent, trenurile de mare viteză au avut întotdeauna dezavantajul de a-și putea folosi viteza maximă de la 250 km/h la 300 km/h numai pe liniile de mare viteză special echipate. Trenurile rapide sunt încetinite pe rutele convenționale și sinuoase. Prin urmare, nu este surprinzător faptul că primele vehicule de testare cu tehnologie de basculare au apărut la începutul anilor 1970. Tehnica de înclinare are ca efect că vagoanele trenului sunt înclinate de hidraulică, electronică sau mecanică, iar trenul se poate apleca în curbă ca un motociclist. Acest lucru face posibilă deplasarea trenului mai rapid prin curbe fără a reduce confortul pasagerilor datorită forțelor centrifuge.
Italia și Suedia oferă în special pasagerilor lor speedsterul pe mai multe rute. Trenurile basculante au început de curând să funcționeze în Germania și Elveția. În mod surprinzător, subiectul tehnologiei de înclinare a fost abordat destul de târziu în Franța. În jurul anului 1998, calea ferată de stat franceză SNCF a efectuat teste cu TGV-Pendulaire, un TGV-PSE modificat. Cu toate acestea, până acum nu a existat nicio producție de serie.
Cea mai faimoasă tehnologie de înclinare este cea a italianului Pendolino, fabricat de Fiat (astăzi: Alstom). Acest lucru poate fi găsit nu numai într-o formă dezvoltată în continuare în toate celelalte Pendolinos, ci și în ICE-T. Unitatea este hidraulică activă. Pentru trenul de testare TGV Pendulaire din Franța, a fost folosită mai întâi tehnologia activă de înclinare hidraulică, dar a fost apoi transformată într-o versiune electromecanică de la Alstom. Suedezul X2000 (X2) conține o dezvoltare de la ABB - de asemenea activ hidraulic. Siemens a oferit ICE-TD o tehnologie de basculare activă, electromecanică. În orice caz, tendința către mai multe trenuri Neitech se va intensifica pe măsură ce construirea de noi linii devine din ce în ce mai scumpă.
Trenuri de levitație magnetică
În plus față de trenurile de mare viteză și de basculare, pur și simplu, există și un al treilea tip de tren care permite călătoria de mare viteză. Vorbim despre trenul maglev. La nivel global, doar Japonia și Germania oferă trenuri care sunt deja operaționale, deși tehnologia din Germania este încă puțin înaintea tehnologiei japoneze. Cu toate acestea, diferența se micșorează considerabil, deoarece Transrapidul german este un proiect foarte controversat, iar construcția unei linii Transrapid în Germania a eșuat pe termen lung.
Transrapid a fost gata de utilizare încă din 1995. Instalația de testare din Emsland a demonstrat în mod impresionant că viteza de peste 400 km/h nu reprezintă o problemă pentru trenurile de levitație magnetică. Mai presus de toate, capacitatea bună de accelerație ajută trenul să atingă viteze medii mari. Spre deosebire de alte trenuri, motorul de tracțiune este situat pe cale. Transrapidul este transportat și accelerat de un câmp magnetic în mișcare la o mică distanță de traseu.
Superconductivitatea joacă un rol decisiv în Japonia. Magneții sunt răciti la aproape -273 grade Celsius până la zero aproape absolut. Rezistența electrică dispare și se dezvoltă un câmp magnetic puternic. Maglevul (Levitația magnetică) poate pluti doar cu o viteză de 100 de kilometri pe oră. Înainte de asta, roțile trebuie să transporte trenul. Trenul japonez de levitație magnetică a atins o viteză maximă de 581 km/h, iar japonezii revendică acum „Panglica albastră a căii ferate”, pe care franceza TGV-Atlantique a numit-o până acum a sa la 515,3 km/h. Cu toate acestea, este nejustificat faptul că Maglev ar trebui să primească acest premiu, deoarece tehnicile de locomoție ale trenurilor feroviare diferă fundamental de cele ale vehiculelor cu levitație magnetică și nu sunt comparabile. Roțile de pe Maglev sunt folosite doar până la 100 km/h, după care trenul planează. Oricum, pe acest site puteți afla mai multe despre Transrapid sau Maglev în Japonia.
În concluzie, se poate spune că traficul de mare viteză este costisitor, dar justificabil. La urma urmei, trenurile trebuie să atragă pasagerii pe șine și acest lucru este posibil doar cu timpi de călătorie atrăgători și un nivel ridicat de confort. Siguranța și fiabilitatea sunt, desigur, prioritatea maximă, iar accidentul de tren din Eschede nu schimbă nimic. Trenul este unul dintre cele mai sigure moduri de transport din lume. În Japonia, nu a existat nicio viață de care să se plângă de când a început să funcționeze calea ferată de mare viteză în 1964. Trenul de levitație magnetică se va dovedi cu siguranță în viitor, deși utilizarea sa ca navetă de aeroport nu este potrivită pentru călătorii cu viteză ultra-mare, iar tehnologia ar fi mai profitabilă pentru SUA sau Australia.