قطار فن آوری های هوشمند برای خدمات رسانی ریلی شتاب گرفت

سیران خانعلی زاده؛ گروه فناوری اطلاعات: تجهیز وسایل حمل و نقل ریلی به سیستم های مدرن و مجهز،  ایمنی و آسایش را برای مسافران به همراه دارد. این وسایل که در اکثر نقاط دنیا در دسترس است هزینه استفاده نسبتا کمتری را در مقایسه با سایر وسایل حمل نقل داراست؛ با پیشرفت تکنولوژی صنعت حمل و نقل ریلی نیز دستخوش تغییرات زیادی شد که به دلیل ترغیب مسافران در استفاده از این نوع وسیله هر روز بر محبوبیت آن افزوده می شود. در ادامه این گزارش به بررسی چندین فناوری جدید در بخش صنعت حمل نقل ریلی می پردازیم که از نظرتان می گذرد.

سیستم های  بلیط میکروچیپی و بایومتریک
تکنولوژی بازشناسایی هویتی از طریق صورت یکی از مولفه های بالقوه در سیستم های  حمل ونقلی است. اخیرا یک کمپانی فناوری اطلاعات تحت عنوان Cubic Transportation  دست به یک خلاقیت نوین زده و سیستم هوشمند پرداخت بلیت خود را معرفی نمود. در این پلتفرم از فناوری های بلوتوث، سنسورهای شناسایی صورت، فناوری اتصال به شبکه های بانکی  بهره گرفته شده است.
در این  سیستم،   گیت های  بلیط حذف شده و مسافرین از قسمت سنسورهای ticketing  face یا سنسور پرداخت بلیت از طریق شناسایی صورت عبور می کنند و مابقی فرایند از طریق شبکه های اینترنتی و اتصال به کارت های اعتباری مسافرین انجام خواهد شد. و در انتهای ماه رسید پرداخت های این سیستم از طریق گوشی های کابران تحویل داده می شوند. میزان دقت این سیستم بسیار بالاست و امکان هیچ گونه خطا در باز شناسایی افراد و یا خطا در اطلاعاتی کارتی مسافران وجود ندارد.

سنسورهای ticketing  face یا سنسور پرداخت بلیط از طریق شناسایی صورت عبور کرده  ومابقی فرایند از طریق شبکه های اینترنتی و اتصال به کارت های اعتباری مسافرین انجام خواهد شد. ودر انتهای ماه رسید پرداخت های این سیستم از طریق گوشی های کابران تحویل داده می شوند

ریل های که خودشان انرژی تولید می کنند
از زمانی که اولین لوکوموتیو ها پا به عرصه خدمات رسانی گذاشته اند، بخش انرژی هسته ای ترین  فاکتور به شمار می رفت؛ تامین انرژی از سوخت های فسیلی، زغال سنگ، الکتریسیته و اکنون هیدروژن مشمول هزینه های تولید و انتقال بوده اند وبار مالی گسترده ای را بر بودجه شهری تحمیل می کند.
اما تیم محققان موسسه فناوری کالیفرنیا رویایی دیگر در سر پرورانده اند؛ آنها به دنبال طراحی سیستم های ریلی هستند که خود تولید کننده انرژی مورد نظر برای مصارف شهری و حمل ونقلی هستند.
این تیم تحقیقاتی جدید ترین طراحی هوشمند خود تحت عنوان سیستم برداشت انرژی ریلی را معرفی کردند که  قادر است روزانه بیش از ۱۳۰ کیلو وات الکتریسیته تولید کنند.
این سیستم دارای یک لنت  برداشت انرژی مکانیکی است که از عناصر پیزوالکتریک تولید شده است و فشار مکانیکی را به برداشت و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این لنت های ریلی از فشار مکانیکی وارده از طریق قطار بهره می گیرد. بدون هیچ گونه هدر رفتی انرژی تولید شده ازطریق ژنراتورهای تعبیه شده را  به سیستم انرژی شهری منتقل  می دهند.

سوئیچ و یا خرابی اجزای قطارهای شهری وبین شهری علت ۲۰ در صد از تاخیرات به جود آمده در سیستم های ریلی هستند. این مشکلات مکانیکی  اصولا زمانی اتفاق می افتند که یک قطار از یک ریل به ریل دیگری سوئیچ کند؛ علیرغم  حیاتی بودن این موضوع  تا به کنون هیچ تدبیر خاصی برای حل و فصل آن  اتخاذ نشده است

سوئیچ های مکاترونیک
امروزه مهندسی مکاترونیک برای طراحی، ساخت و نگهداری محصولاتی که اجزاء مکانیکی و الکتریکی دارند، بسیار پر کاربرد شده اند. این واژه از دو بخش «مکا» مخفف مکانیسم و «ترونیک» مخفف الکترونیک ترکیب شده است و عمده ترین هدف آن تولید سیستم های ساده تر، ارزان تر و انعطاف پذیر تر است.
سوئیچ و یا خرابی اجزای قطارهای شهری وبین شهری علت ۲۰ در صد از تاخیرات به جود آمده در سیستم های ریلی هستند. این مشکلات مکانیکی  اصولا زمانی اتفاق می افتند که یک قطار از یک ریل به ریل دیگری سوئیچ کند؛ علیرغم  حیاتی بودن این موضوع  تا به کنون هیچ تدبیر خاصی برای حل و فصل آن  اتخاذ نشده است وبه جرات می توان گفت تمامی سیستم های ریلی در سراسر دنیا با این مشکل دست و پنجه نرم می کنند.
البته لازم به ذکر است چندین کمپانی  مختلف راه حل هایی را برای این مشکل پیشنهاد نموده اند و به نظر می رسد که مورد مقبولیت  صاحب نظران قرار نگرفته اند. در میان این کوشش ها کمپانی    Repoint  بهر ه گیری از سه موتور مجزا را برای بلند کردن و جابجایی ریل ها پیشنهاد  کرده است که مبتنی بر نیروی جاذبه است.
این فناوری هوشمند سه موتوره هم زمان برای سوئیچ قطار از یک ریل به ریل دیگر مورد استفاده قرار می گیرند و دارای لایه های از سنسور های بسیار حساس برای کنترل خطر احتمالی هستند.  سوئیچ های مکاترونیکی  داری سرعت جابجایی بالاتر، کاهش  خطا به سبب موتور های پشتیبان  و هزینه کمتر برای حفظ و  نگهداری هستند.

اما امروزه  فناوری جدیدی تحت عنوان virtual coupling   برای ایجاد ارتباطات  بین قطارها برای انتقال اطلاعات در مورد تغییر سرعت، ترمز گرفتن، کاهش و افزایش فاصله  تعبیه  می شود که نتنها یک سفر لذت بخش و   ایمن را به ارمغان خواهد آورد بلکه ظرفیت شبکه های ریلی را به شکل چشمگیری ارتقاء خواهد داد

سیستم گشتاور مجازی
یکی از مهم ترین موضوعاتی که مدام توسط بخش کنترل قطارها مورد بررسی قرار می گیرد، حرکت یک قطار بر روی یک ریل و یا حفظ فاصله بین قطار های موجود بر یک ریل واحد است؛ چراکه این موضوع یکی از اساس ترین عملکرد های ریلی است که نیازمند توجه  وبرنامه ریزی دقیق است. در بیشتر سیستم های ریلی امروزی از سیستم  fixed-block  استفاده می شود که ریل ها را به دو بخش تقسیم می کند؛ و در هر بخش تنها یک قطار می بایست وجود داشته باشد ولازم است بین آنها یک فاصله قابل توجه تعیین گردد.
اما امروزه  فناوری جدیدی تحت عنوان virtual coupling   برای ایجاد ارتباطات  بین قطارها برای انتقال اطلاعات در مورد تغییر سرعت، ترمز گرفتن، کاهش و افزایش فاصله  تعبیه  می شود که نتنها یک سفر لذت بخش و   ایمن را به ارمغان خواهد آورد بلکه ظرفیت شبکه های ریلی را به شکل چشمگیری ارتقاء خواهد داد.
با چنین نوآوری هایی، ما می توانیم قطارهایی را معرفی کنیم که قادر به سازگاری با ویژگی های تغییر یافته خط هستند تا در بیشتر طول سفر سرعت بالایی داشته باشند و دور های توقف پر تکانه را تجربه نکنیم. با تعریض و  تغییر   طراحی های راه آهن فعلی از این طریق، به ما این امکان را می دهد که بدون نیاز به قطارهای سنگین، گران قیمت و یا لوله های خلاء، یک شبکه نسل بعدی با یک گام تغییر در عملکرد مناسب برای دهه پیش رو ایجاد کنیم.

سیستم تعلیق فعال
بدونه شک استفاده از سیستم ریلی شهری و بین شهری یک تجربه لذت بخش برای هر شخصی را فراهم می آورد، اما گاهی اوقات تکانه های ناشی از ناهمواری ها، انحراف به طرفین  و سایر رخداد های ریلی این تجربه را به یک کابوس ناخوشایند تبدیل می کند. هدف از طراحی سیستم تعلیق فعال کاهش این نوسانات و کاهش خطر لغزش قطار بر روی ریل است.
در واقع سیستم تعلیق فعال بدنبال راحتی سرنشین ها، حفظ ایمنی مسافرین و کاهش ارتعاشات وارده بر سرنشینان است. عبور از ناهمواری ها و به وجود آمدن تکان ها، تغییر شرایط دینامیکی قطار در زمان ترمز از جمله مواردی است که باعث شده طراحان ضرورت وجود سیستم تعلیق را مد نظر قرار دهند.
این سیستم های تعلیق اساساً مانند فنرهای بزرگ کار می کنند و به طور خودکار فاصله چرخ ها و کوپه ها را با حرکت قطار از زمینی ناهموار تغییر می دهند تا حرکت روانتر شود. در این سیستم تعلیق فعال از سنسور های مجهز برای کنترل و تغییر فاصله بین چرخ ها  و کوپه ها بهره گرفته شده است؛ این امر راحتی سواری را بهبود می بخشد و قطار را قادر می سازد تا با سرعت و ثبات بیشتری در پیچ های منحنی حرکت کند.