Поезда могут вызывать разочарование, но эти технологии могут сократить количество задержек и несчастных случаев
pexels
Путешествие на поезде может быть гладким и без происшествий - или совершенно несчастным. Весной этого года серия сходов с рельсов и задержек, вызванных старением оборудования на Пенсильванском вокзале в Нью-Йорке, затруднила поездки на самом загруженном железнодорожном узле в Северной Америке, кульминацией чего стал план столь необходимого ремонта, который на месяцы нарушит расписание пассажиров пригородной зоны.
Мы далеки от устранения подобных неприятностей, связанных с поездами, а пассажирские железные дороги в США продолжают бороться со старой инфраструктурой и плохим финансированием. Но железная дорога - довольно безопасный способ передвижения (в большей степени, чем автомобиль, и есть несколько способов улучшить поезда и пути, по которым они движутся). Вот пять технологий, которые мы используем, чтобы сделать поезда быстрее, безопаснее и экономичнее. более эффективно:
Позитивное управление поездом
Эта технология может предотвратить несчастные случаи, остановив поезд до того, как он попадет в беду. Поезд, оснащенный функцией позитивного управления поездом, использует GPS, Wi-Fi и радиосигналы, чтобы узнать, чего ожидать на пути впереди, а затем выяснить, когда он должен начать замедляться, основываясь на таких показателях, как собственная скорость и вес.
Так что, если поезд движется слишком быстро или машинист не обращает внимания на стоп-сигнал, положительное управление поездом может затормозить до того, как он сойдет с рельсов или врежется в другой поезд. Но в других ситуациях, например, если машина застряла на приближающемся железнодорожном переезде, это может не сильно помочь. По словам Девина Роуза, директора отдела пассажирских железных дорог Федерального управления железных дорог, разрабатываются и другие технологии, чтобы обнаруживать людей, деревья и автомобили на путях и предупреждать поезда.
Позитивное управление поездом изначально должно было получить широкое распространение к концу 2015 года; С тех пор Конгресс перенес этот крайний срок на конец 2018 года, хотя в некоторых областях технология была принята. Одна из причин, по которой сложно внедрить позитивный контроль над движением поездов, заключается в том, что поезда в Соединенных Штатах часто ходят по путям других железных дорог. «Они должны будут иметь возможность разговаривать друг с другом независимо от железнодорожной линии», - говорит Джессика Каханек, пресс-секретарь Ассоциации американских железных дорог. «Если это [грузовой] поезд BNSF, ему нужно будет реагировать в той же сети, что и поезд Amtrak».
Однако после того, как на поезде установлено положительное управление поездом, его можно настроить, чтобы выполнять несколько дополнительных трюков. «Промышленность вложила много денег в эту технологию, которая, по сути, помещает этот компьютер на борт, который может делать гораздо больше, чем то, что они делают с ним прямо сейчас», - говорит Роуз.
В настоящее время на большинстве железных дорог и метрополитена используется сигнализация с фиксированными блоками, где пути разделены на разные участки, по которым одновременно может двигаться только один поезд. «Это могут быть мили и мили, в то время как у вас может быть только один поезд на сигнальном блоке», - говорит Роуз.
В идеале поезда должны использовать систему движущихся блоков, в которой безопасная зона рассчитывается вокруг реального поезда. Этот буфер позволит большему количеству поездов двигаться ближе друг к другу и быстрее, не рискуя столкнуться.
При небольшом планировании вы можете использовать «умные» функции PTC, чтобы помочь поездам перейти на системы с подвижными блоками. Например, вы можете добавить датчики внутри поезда, чтобы сообщать компьютеру его точный вес. Тогда было бы меньше догадок, связанных с вычислением того, сколько времени потребуется, чтобы замедлить этот поезд.
Зоны деформации
Когда автомобиль попадает в аварию, капот сминается, поглощая энергию для защиты пассажиров. По словам Рауза, было сложнее понять, как спроектировать аналогичные зоны деформации для поездов. Требуется много испытаний, чтобы убедиться, что вы спроектировали автомобиль, который «не сработает» так, как вы этого хотите. Вагоны намного больше автомобилей, поэтому жертвовать несколькими, чтобы разбить их, очень быстро становится очень дорого.
А поскольку поезда такие огромные и тяжелые, в случае их аварии требуется поглотить больше энергии, чем нужно автомобилю. «Вы говорите о совершенно другом мире с точки зрения того, что на самом деле может сделать этот материал», - говорит Роуз. «Гораздо более сложный вопрос, как будет вести себя эта структура? Это не компактный набор рам, как у автомобиля».
Только недавно у нас появились компьютеры, которые могут запускать различные сценарии аварии и предсказывать реакцию вагона, что позволило инженерам, наконец, спроектировать зоны деформации поездов. Большинство новых поездов оснащены этой функцией безопасности, которая называется управлением энергией при столкновении.
Проверки
К аварии могут привести не только человеческие ошибки, но и проблемы с самим поездом или путями, по которым он движется. К счастью, есть способы обнаружить эти дефекты на ранней стадии.
Центр транспортных технологий, Inc. в Пуэбло, штат Колорадо, тестирует железнодорожное оборудование, чтобы выяснить, как его можно улучшить или когда потребуется настройка. По словам Каханека, это может означать, что в лаборатории колеса или вагоны подвергают жестокому обращению, чтобы увидеть, какой износ они могут выдержать, прежде чем начнут ломаться. Одна машина встряхивает вагоны, имитируя многолетние вибрации движущегося поезда.
Другие технологии проверяют поезда и пути, которые уже находятся в эксплуатации, чтобы определить, насколько хорошо они стареют. Придорожные детекторы могут быть установлены вдоль путей для сканирования проходящих поездов на наличие таких проблем, как треснутые колеса. Другие инженеры работают над датчиками, которые можно встроить в поезда. Пока поезд движется по своим делам, эти датчики проверяют путь под ним на наличие дефектов.
Одним из таких недостатков являются зазоры, которые могут образовываться между шпалами - деревянными балками, поддерживающими железнодорожные рельсы - и щебнем, предназначенным для их удержания на месте. Эти пустоты немного похожи на выбоины; если оставить их расти, они могут повредить подвеску поезда или даже сойти с рельсов. Исследователи из Siemens и Университета Хаддерсфилда в Соединенном Королевстве разработали способ поиска этих нежелательных пробелов - их датчик обнаруживает пустоты, считывая едва заметные изменения в движении поезда, когда он проезжает через них.
Обычно такого рода проблемы обнаруживаются специальными транспортными средствами, которые периодически отправляются на разведку. Но новая технология достаточно проста для установки на пассажирские поезда, так что ни один участок пути не останется незамеченным надолго. «Вместо того, чтобы по нему проезжало одно транспортное средство, регистрирующее путь, возможно, раз в несколько месяцев, поезда будут проезжать по нему с этой системой на борту более регулярно», - говорит Фарук Балучи, научный сотрудник Университетского института железнодорожных исследований.
Эта технология может быть адаптирована для других целей, например, для обеспечения достаточно плавного движения поезда. «Предполагается, что транспортные средства будут двигаться с определенным качеством езды, и эта система может определить, не работают ли они хуже», - говорит Балучи.
Дроны
Железные дороги также начали экспериментировать с дронами. Дроны могут пригодиться для осмотра труднодоступных мест, таких как мосты. «Эти дроны могут летать под землей, не прибегая к помощи рабочего», - говорит Каханек. Дроны также могут работать в неприятную или опасную погоду, например, в зимний холод, когда стальные рельсы могут треснуть.
Но они также могут помочь железным дорогам решить, как действовать в чрезвычайной ситуации. В 2015 году компания BNSF Railway запустила дроны над пострадавшими от наводнения участками железной дороги в Техасе и Оклахоме, чтобы свести к нулю поврежденные участки, до которых нельзя было добраться пешком.
А когда поезд терпит крушение, дроны могут убедиться, что спасатели знают, с какой температурой, химическими веществами или другими опасностями они сталкиваются.«Они могут доставить эти [пакеты] внутрь, сбросить их и получить показания датчиков без необходимости надевать защитный костюм, заходить внутрь, бросать его и затем выходить», - говорит Каханек.
Высокоскоростная железная дорога
Что касается высокоскоростных железных дорог, то США сильно отстают от других стран. Поезда Amtrak Acela Express, которые обслуживают города между Вашингтоном, округ Колумбия, и Бостоном, могут двигаться со скоростью до 150 миль в час, но некоторые участки пути могут развивать скорость только до 25 миль в час.
Тем не менее, есть основания надеяться на ускорение транзита. Калифорния планирует установить высокоскоростную железнодорожную систему, по которой поезда будут мчаться между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом со скоростью более 200 миль в час, хотя прогресс идет медленно. Техас также присматривается к высокоскоростной железной дороге. Пассажиры предложенного Илоном Маском Hyperloop будут путешествовать со скоростью более 700 миль в час. Также рассматриваются предложения по установке поездов на магнитной подвеске на северо-востоке.
И кроме скорости есть и другие достоинства. Япония славится своими сверхскоростными поездами, но на самом деле это не единственная причина, по которой ее ценные линии поездов Синкансэн, которые известны своими частыми и своевременными отправлениями, работают без сбоев. «У них есть компьютерная система, которая на самом деле является мозгом этой операции, которая делает гораздо больше, чем мы обычно привыкли полагаться на технологии здесь, в США», - говорит Роуз. За кулисами он выполняет множество задач, от планирования и отправки поездов до выяснения доступных бригад и поездов и изменения маршрута поездов, чтобы избежать задержек.
«Я знаю очень мало систем в США, которые связывают все эти вещи воедино с точки зрения управления железной дорогой, как это делают японские системы», - говорит Роуз. Было бы сложнее внедрить такую технологию на существующих железнодорожных линиях в Соединенных Штатах. Как и в случае положительного управления поездом, ему пришлось бы бороться с разными железными дорогами, которые имеют одни и те же пути.
«Это немного усложняет ситуацию, но вы, безусловно, можете найти способ сделать это», - говорит Роуз.