Tranzyt kolejowy przyszłości: „szybko, niezawodnie i w równowadze”

Dr Xiaohong Chen jest obecnie zastępcą dyrektora Stałego Komitetu Kongresu Ludowego Okręgu Jiading w Szanghaju (nie-rezydent), dyrektorem Centrum Badawczo-Rozwojowego Inżynierii Transportu Maglev oraz prezesem Instytutu Tranzytu Kolejowego Uniwersytetu Tongji. Pełni również funkcję dyrektora Instytutu Projektowania Ruchu i Planowania Tongji Architectural Design (Group) Co., Ltd. Zespół tec.news miał ostatnio zaszczyt przeprowadzić wywiad z dr. Chenem i zapytać o ekscytujący nowy rozwój tranzytu kolejowego w Chinach.

Po ponad 20 latach szybkiego rozwoju tranzyt kolejowy w Chinach osiągnął dość dużą skalę. Od stycznia 2022 r. całkowita długość eksploatowanych linii kolejowych w Chinach wyniosła ponad 150 000 km, z czego łączna długość eksploatowanych kolei dużych prędkości przekroczyła 40 000 km. Łącznie 51 miast otworzyło 270 linii miejskiej kolei tranzytowej, w eksploatacji oznacza to liczbę 8759 kilometrów. Tranzyt kolejowy będzie się nadal dynamicznie rozwijał.

Ten rozwoj będzie przede wszystkim odzwierciedlał się  w następujących dwóch obszarach:

Po pierwsze, zasięg tranzytu kolejowego będzie dalej się poszerzał i głęboko integrował ze wszystkimi rodzajami środowisk geograficznych człowieka, na początku będą to obszary o dużej gęstości zaludnienia i rozwiniętej gospodarce.

Trendy te spowodowały wzrost wymagań wobec technologii transportu kolejowego.

• Większa prędkość
  Tranzyt kolejowy musi przewozić pasażerów i towary do miejsc docelowych jeszcze szybciej. Biorąc za przykład chiński system kolei dużych prędkości, będzie on stopniowo modernizowany z obecnej platformy CR350 o podstawowej prędkości 300 km/h do platformy CR450 osiągającej 400 km/h. Jednocześnie technologia maglev osiągająca prędkość bazową 600 km/h jest obecnie w fazie eksperymentajnej.
• Wyższa niezawodność
  System transportu kolejowego musi dostosować się do bardziej złożonych i wymagających warunków pracy, takich jak ekstremalnie zimne otoczenie środowiska lub regiony położone na dużych wysokościach; powinien nadal zachowywać wysoką stabilność w trudnych warunkach geograficznych i zapewniać bezpieczne i niezawodne hamowanie przy wzroście prędkości.
• Głębsza integracja
  Aby skutecznie łączyć ludzi w różnych środowiskach geograficznych, tranzyt kolejowy musi organicznie zintegrować system kolei dużych prędkości, tras międzymiastowych, podmiejskich i miejskich, wraz z innymi produktami, aby stworzyć kompleksowy wielosieciowy tryb. 
• Zrównoważony rozwój
  Szybki rozwój i popularyzacja tranzytu kolejowego obejmującego coraz większe obszary nieuchronnie doprowadzi do szybszej konsumpcji zasobów i negatywnego wpływu na środowisko. Dlatego też przy rozwoju technologii transportu kolejowego należy również uwzględnić czynniki ekologiczne, energooszczędne, ekonomiczne i środowiskowo zrównoważone.
   

Dla przykładu, w celu poprawy efektywności nośnej, konieczne jest dalsze zmniejszenie oporów jazdy pojazdów (opór wiatru i tarcie toru), zmniejszenie masy karoserii pojazdu, optymalizacja efektywności hamowania odzyskowego. Ponadto ważne jest elastyczne i systematyczne organizowanie składu pociągów, aby dostosować się do relacji podaż-popyt wedle zdolności przewozowych na różnych odcinkach.

Pod względem ekologii i całego cyklu życia, system transportu kolejowego ma duże możliwości ulepszeń, takich jak poprawa integracji, uproszczenie struktury systemu i zmniejszenie ogólnej liczby komponentów. Ważna jest również poprawa trwałości sprzętu poprzez zastosowanie trwalszych produktów i opartej na informacjach technologii konserwacji predykcyjnej. Innym ważnym celem służącym dobremu zbalansowaniu jest odzyskiwanie i ponowne wykorzystanie energii z wibracji i przepływu powietrza, która jest generowana, gdy pojazd jest w ruchu.

Wymagania techniczne

Powszechnie wiadomo, że obecny rozwój technologii transportu kolejowego obejmuje wiele dyscyplin, w tym inżynierię mechaniczną, elektrotechnikę, oprogramowanie, systemy sterowania, aerodynamikę, energię, środowisko, komunikację, elektronikę, materiały, itp.

W tym kontekście to ważne, aby technologia łączności była w stanie łączyć i integrować produkty z różnych dyscyplin. Musi nie tylko skutecznie i niezawodnie przenosić i przesyłać elektromechaniczne sygnały zasilania i danych, ale może również wzmocnić tranzyt kolejowy pod względem prędkości, niezawodności, integracji i zrównoważonego rozwoju – innymi słowy, przyspieszyć wszystkie wymienione powyżej trendy.

Rozwój technologii transportu kolejowego stawia nowe wymagania również w zakresie technicznej integracji powiązanych produktów.

Producenci komponentów muszą zrozumieć, a choćby częściowo zdefiniować system. Ponadto uwaga nad wymianą techniczną między różnymi rolami w branży:  użytkownikiem końcowym, integratorem systemów i projektantem systemów, musi stopniowo przesuwać się z parametrów i specyfikacji ku scenariuszom aplikacji. Wymagania aplikacji front-endu powinny być znane wszystkim dostawcom systemów i komponentów, aby mogli dostosować się do cyklu rozwojowego branży i być bardziej dostępni dla technologii w czasie kooperacyjnych innowacji.

Jest to również ważny powód, dla którego Uniwersytet Tongji prowadzi wszechstronną współpracę z firmą HARTING w zakresie technologii transportu kolejowego. W ramach programu, Uniwersytet Tongji i inne instytucje naukowo-badawcze zapewniają podstawowe zaplecze, takie jak stanowiska testowe, pojazdy i laboratoria, podczas gdy HARTING i inni dostawcy produktów zapewniają odpowiednie rozwiązania techniczne. HARTING i Tongji wspólnie badają, omawiają i przeprowadzają testy w dziedzinach technicznych zgodnie z potrzebami rynku i klientów.W oparciu o te działania budują ekosystem wymiany i współpracy. Oprócz tego kultywują i rozwijają talenty branżowe.

Ponadto podczas integracji systemów transportu kolejowego należy uwzględnić niezawodność całego cyklu życia elementów systemu i produktów z obszaru B+R, produkcji, dostaw i serwisu pod kątem bezpieczeństwa ekologicznej eksploatacji przemysłowej.

Nowa definicja łączności

Podsumowując, podstawową misją samego tranzytu kolejowego jest tworzenie połączeń.

W nowej erze tranzyt kolejowy musi dostosować się do bardziej złożonego środowiska geograficznego człowieka, biorąc pod uwagę elastyczność, niezawodność i czynniki ekonomiczne. Będzie to nie tylko narzędzie transportowe do łączenia różnych lokalizacji geograficznych, ale także łączące pasażerów w zakresie interakcji informacji podczas podróży. Połączy również personel współpracujący przy projektowaniu, planowaniu, zarządzaniu i użytkowaniu narzędzi transportu kolejowego, a także połączy produkty, technologie, energie, materiały i zasoby wchodzące w skład systemu transportu kolejowego w okresie zrównoważonego rozwoju. Celem jest integracja wszystkich odpowiednich elementów społeczeństwa jako całości.