در مورد خودروهای برقی چه می دانیم؟ – زومیت

در طول 200 سال گذشته، فناوری قطارهای باری تغییر چندانی نکرده است. زیرا از قرن نوزدهم لکوموتیوهای سنگین قطار واگن های باری را دنبال می کنند. البته طرفداران صنعت راه آهن می گویند که از آن زمان تا کنون تغییرات زیادی صورت گرفته است. اما اگر قضیه را در مجموع در نظر بگیریم، اساس قطارهای باری از زمان اختراعشان تغییر چندانی نکرده است.

اکنون سه مهندس سابق اسپیس ایکس که از آن جدا شده و استارت آپ خود را تأسیس کرده اند، در تلاش هستند تا نحوه استفاده از ریل را تغییر دهند. با تأسیس استارت آپ Parallel Systems، این سه به دور از هیاهوی خبری، مخفیانه فناوری جدیدی را برای استفاده از شبکه ریلی جهانی توسعه دادند.

این شرکت به تازگی اولین نمونه از محصولات خود را با تکیه بر تحولات صنعت باتری و خودروهای خودران با هدف ایجاد تغییرات گسترده در دنیای قطارهای باری رونمایی کرده است. آنها امیدوارند که با برقی شدن شبکه راه آهن موجود، استفاده از این زیرساخت را به منطقه وسیع تری گسترش دهند.

موفقیت یک استارت آپ بستگی به این دارد که صنعت راه آهن و مشتریان آن تا چه حد از ایده استفاده از نوع جدیدی از حمل و نقل ریلی راضی باشند.

سیستم موازی تنها به دنبال جایگزینی موتورهای الکتریکی جدید با موتورهای دیزلی قدیمی برای لوکوموتیو نیست. در عوض، این شرکت قصد دارد از موتورهای الکتریکی در خودروهای فردی استفاده کند. اکثر قطارهای مسافربری برقی اکنون از فناوری حرکت الکتریکی استفاده می کنند. با این حال، روند گسترش استفاده از این فناوری در بخش قطارهای باری کند بوده است. این مشکلی است که سیستم های موازی و بنیانگذاران آن در تلاش برای حل آن هستند.

هر خودرو از یک باتری، یک موتور الکتریکی، چهار چرخ و مجموعه ای از سنسورها برای حرکت خودکار استفاده می کند. از آنجایی که بیشتر محموله های جهان در کانتینرهای 20 فوتی حمل می شود، وسایل نقلیه ریلی جدید برای جابجایی این نوع کانتینر طراحی شده اند. به طوری که کانتینر فاصله بین محورهای دو خودرو را پر می کند. ایده اصلی مهندسان این است که هر کانتینر بار با دو وسیله نقلیه برقی به طور خودکار و بدون نیاز به اپراتور به مقصد برسد.

عملکرد سیستم به گونه ای است که دو دستگاه در فاصله مناسبی از یکدیگر قرار گرفته اند. سپس شیر ظرف را پایین می آورد تا هر طرف روی دستگاه باشد. در مرحله بعد، دو وسیله نقلیه با استفاده از موتورهای الکتریکی و دوربین های برد کوتاه و دوربرد و مجموعه ای از سنسورها، به طور خودکار به مقصد حرکت می کنند.

از نظر تئوری، از آنجایی که هر وسیله نقلیه دارای تمام ابزارهای لازم برای ناوبری و کنترل سرعت است، لازم نیست بخشی از یک قطار بزرگ تمام چرخ متحرک باشد. اما در عمل، خودروها می توانند در گروه های بزرگ به مقصد حرکت کنند.

سیستم های موازی از کلمه “گروه” به جای کلمه قطار استفاده می کنند. زیرا خودروهای برقی آنها حتی هنگام حرکت به صورت گروهی با یکدیگر ارتباط برقرار نمی کنند. مت سائولمدیرعامل سیستم های موازی می گوید:

ما تخمین می زنیم که اندازه گروه به طور ایده آل بین 10 تا 50 ماشین است. در گروه های اعشاری، بار آیرودینامیکی بهتر بین وسایل نقلیه توزیع می شود. اما از نظر تجاری، اگر سپرده بسیار زیاد باشد، ما معتقدیم که حداکثر تعداد ماشین آلات 50 خواهد بود.

طبق استانداردهای مدرن، قطاری با 50 واگن یک قطار تا حدی کوتاه در نظر گرفته می شود. شائول در این زمینه می گوید:

قطارها همیشه بزرگ و طولانی بوده اند. اما در سال های اخیر قطارهای باری طولانی تر شده اند. از این گذشته، حرکت خودرو را اقتصادی تر می کند. با این حال، مشکل این است که برخی از قطارها می توانند تا 5 کیلومتر طول داشته باشند. کجا می توان چنین وسیله عظیمی را پارک کرد؟ جواب همه جا نیست.

شائول امیدوار است که با کوتاه شدن قطارها، حمل و نقل کالا به مناطق بزرگتر از طریق راه آهن امکان پذیر باشد. به ویژه در مناطقی که در حال حاضر تامین کالا بر عهده باربری است. او توضیح می دهد:

سهم شبکه ریلی را در حمل و نقل بار افزایش دهیم. با کوتاه‌تر شدن قطارها، ایستگاه‌های راه‌آهن کوچک‌تر می‌شوند و می‌توانند در نزدیکی شهرها یا زیرساخت‌های دیگر ساخته شوند و به مشتریان یا کشتی‌های باری دسترسی بهتری به آن‌ها بدهند.

خودروهای الکتریکی با سیستم های موازی می توانند با یک بار شارژ 800 کیلومتر را طی کنند و دو خودرو می توانند از یکدیگر برای جابجایی یک یا دو کانتینر روی هم با وزن کل 29000 کیلوگرم استفاده کنند. یک سیستم دید خودرو مبتنی بر دوربین می تواند وسایل نقلیه و موانع دیگر و همچنین شیب و منحنی مسیر را تشخیص دهد.

سئول معتقد است که این سیستم برای ناوبری وسایل نقلیه و حرکت خودکار در شرایط نسبتاً بدون عارضه مناسب است و به راحتی از پس کار بر می آید. با این حال، او می افزاید، اپراتور انسانی می تواند به خودروها در تصمیم گیری در موقعیت های خاص و حساس کمک کند.

خودروی نسل اول این شرکت در خطوط راه آهن در جنوب کالیفرنیا در حال آزمایش است و سوول می گوید که نسخه بازطراحی شده خودروی نسل دوم به زودی آزمایش خواهد شد. وی امیدوار است نسل سوم این خودروها آماده تولید شود.

نوع جدیدی از حمل و نقل ریلی

آیا این فناوری جدید راه را برای صنعت حمل و نقل هموار خواهد کرد؟ سیستم های موازی مشکلات زیادی دارند. اولین مشکل این است که موفقیت شرکت در حمل‌ونقل ریلی به افزایش استفاده از راه‌آهن در مناطقی بستگی دارد که تاکنون بیشتر به جابجایی کالا از طریق جاده وابسته بوده‌اند. در بسیاری از این مناطق، راه آهن از کار افتاده یا نیاز به تعمیرات اساسی دارد. لاووتالا را رد کنیدمدیر برنامه حمل و نقل ریلی موسسه فناوری میشیگان می گوید:

موفقیت این ایده به اندازه شبکه راه آهن و ایستگاه های قابل استفاده بستگی دارد. در اکثر شهرهای کوچک راه آهن یا بی فایده است یا راه آهن آنها کار نمی کند.

زمانی که دولت راه‌آهن را تعمیر کرد، شرکت‌های حمل‌ونقل باید زیرساخت‌های لازم را برای جابجایی کانتینرها و راه‌اندازی و نگهداری خودروی برقی ایجاد کنند. هیچ یک از این مشکلات غیر قابل حل نیست. اما شرکت هایی مانند سیستم های موازی با چالش های مهمی روبرو هستند.

مشکلات لجستیکی شاید بزرگترین مشکل آنها باشد. ترافیک شبکه راه آهن جهانی به دو صورت کنترل می شود: سیستم مسدود کننده سیگنال (BS) و مدیریت مثبت قطار (PTC). در سیستم هشدار، خطوط به صورت بلوک نشان داده می شوند و حرکت بلوک ها توسط اپراتورهای انسانی کنترل می شود. به اپراتورها دیسپاچر یا دیسپاچر می گویند.

سیستم کنترل مثبت قطار از سیگنال های GPS و فناوری های مشابه برای کنترل حرکت قطار استفاده می کند. حرکت قطارها در بسیاری از خطوط راه آهن ملی ایالات متحده توسط یک سیستم هشدار کنترل می شود. با این حال، استفاده از سیستم جدید کنترل مثبت می تواند منجر به حرکت سریعتر قطارها در فواصل کوتاهتر از یکدیگر و در نتیجه افزایش کارایی شبکه ریلی شود.

صنعت ریلی ایالات متحده در استفاده از سیستم مدیریت قطار مثبت در مقایسه با رقبای بین المللی از رقبا عقب است. در سال 2008، دولت ایالات متحده طبق قانون موظف شد 93000 از 225000 مایل شبکه ریلی سراسری را به سیستم کنترل مثبت مجهز کند. هدفی که 12 سال بعد محقق شد، در سال 2020 است. در نتیجه، بسیاری از راه‌آهن‌های ایالات متحده هنوز از سیستم مدیریت قطار مثبت استفاده نمی‌کنند. این مشکلی است که ورود فناوری های جدید به این عرصه را دشوار کرده است. لاووتالا می گوید:

با کمک سیستم های اتوماتیک مدرن می توان قطارها را سریعتر و در فواصل کوتاهتر از یکدیگر حرکت داد. اما در اینجا ما هنوز از سیستم مسدود کننده هشدار قدیمی استفاده می کنیم.

در عین حال قطارها باید در فواصل معینی از یکدیگر حرکت کنند که معمولاً 3 کیلومتر است. این سیستم برای راندن قطارهای طولانی مناسب است. بنابراین یکی از شروط مهم برای معرفی سیستم های موازی ارتقاء شبکه ریلی آمریکاست.

لاووتالا می گوید به دلیل استفاده از سیستم های منسوخ در شبکه راه آهن و عدم توزیع مجدد کانتینرهای بار در مسافت های طولانی، ایده سیستم های موازی برای حل مشکلات صنعت راه آهن قانع کننده به نظر نمی رسد. او می گوید: “با این حال ایده آنها جالب و جذاب است.”

نبرد برای محموله

صرف نظر از تلاش‌های استارت‌آپ سیستم‌های موازی برای معرفی فناوری‌های جدید، صنعت راه‌آهن در نهایت باید با چالش‌های خود برای رشد و توسعه مواجه شود. لاووتالا در مورد این موضوع صحبت می کند:

من معتقدم اگر صنعت ریلی و شرکت‌های آن می‌خواهند سهم خود را از بازار حمل‌ونقل افزایش دهند، باید روی جابه‌جایی کالا در مسیرهای کوتاه‌تر تمرکز کنند.

در این مسیر، صنعت راه آهن با یک رقیب بزرگ روبرو است: کامیون ها که قبلاً از ورود فناوری های جدید و برق استقبال می کردند. کامیون های برقی خودکششی می توانند هزینه حمل و نقل کالا را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. وسایل نقلیه خودران می توانند هزینه های شرکت های حمل و نقل را به نصف کاهش دهند و برقی شدن کامیون ها به کاهش بیشتر هزینه ها کمک می کند.

علاوه بر این، صنعت می تواند با تکیه بر فناوری حرکت الکتریکی، انتشار کربن را کاهش دهد. در نهایت می توان گفت که استفاده از ناوگان کامیون و خودروهای برقی می تواند هزینه ها و آلودگی را کاهش دهد. دو حوزه ای که صنعت راه آهن در آنها برابری نداشت. سوول در پایان می افزاید:

مزیت صنعت راه آهن همیشه این بوده است که حمل و نقل ارزان تر از بار بوده است. اما اکنون کامیون داران قصد دارند هزینه ها را به شدت کاهش دهند. اگر چنین است، چه آینده ای در انتظار صنعت راه آهن است؟ ما اینجا هستیم تا پاسخ این سوال را پیدا کنیم.