درباره ماشین‌‌های برقی خودران ریلی چه می‌دانیم؟

پیشرفت در صنعت باتری‌سازی و فناوری خودروهای خودران می‌تواند به گسترش استفاده از شبکه‌ی راه‌آهن کمک کند.

در ۲۰۰ سال گذشته، فناوری قطارهای باری تغییر زیادی نکرده است؛ زیرا از قرن نوزدهم لوکوموتیوهای سنگین یک قطار از واگن‌های باری را به‌دنبال خود می‌کشند. البته طرفداران صنعت راه‌آهن می‌گویند از آن زمان تاکنون، تغییرات زیادی در این حوزه روی داده است؛ ولی اگر به‌طور‌کلی به قضه نگاه کنیم، اساس کار قطارهای باری از زمان اختراع تاکنون تغییر زیادی نکرده است.

اکنون سه مهندس سابق شرکت اسپیس ایکس پس از جدایی از آن و تأسیس استارتاپ خود، به‌دنبال تغییر شیوه‌ی استفاده از ریل‌ها هستند. این سه نفر با تأسیس استارتاپ پارالل سیستمز (Parallel Systems) تاکنون به‌صورت مخفیانه و به دور از هیاهوی خبری در حال توسعه‌ی فناوری جدیدی برای استفاده از شبکه‌ی راه‌آهن‌های سراسری بوده‌اند.

این شرکت اخیراً اولین نمونه از تولیدات خود را با تکیه بر پشرفت‌های صنعت باتری‌سازی و خودروهای خودران و با هدف ایجاد تغییرات گسترده در دنیای قطارهای باری معرفی کرده است. آن‌ها امیدوار‌‌ند همگام با برقی‌کردن شبکه‌ی راه‌آهن‌ موجود استفاده از این زیرساخت را در مناطق وسیع‌تری رواج دهند.

احتمال موفقیت استارتاپ به این بستگی دارد که صنعت راه‌آهن و مشتریان آن تا چه اندازه به ایده‌ی استفاده از نوع جدیدی از حمل‌و‌نقل ازطریق شبکه‌ی ریلی روی خوش نشان خواهند داد.

پارالل سیستمز فقط به جایگزینی موتورهای برقی جدید با موتورهای دیزلی قدیمی لوکوموتیوها چشم ندوخته است؛ بلکه این شرکت در نظر دارد از موتورهای برقی در تک‌تک واگن‌ها استفاده کند. هم‌اکنون بخش بزرگی از قطارهای برقی مسافربری از فناوری پیشران‌های برقی استفاده می‌کنند؛ ولی فرایند گسترش استفاده از این فناوری در بخش قطارهای باری با کندی مواجه شده است. این موضوعی است که شرکت پارالل سیستمز و بنیان‌گذارانش به‌دنبال حل آن هستند.

هر‌کدام از خودروهای ریلی از یک باتری، موتور برقی، چهار چرخ و مجموعه‌ای از حسگرها برای حرکت به‌صورت خودران استفاده می‌کند. ازآنجاکه قسمت اعظمی از حجم کالا در سراسر جهان در داخل کانتینرهای ۲۰ فوتی حمل می‌شوند، خودروهای ریلی جدید برای جابه‌جایی این نوع از کانتینرها طراحی شده‌اند؛ به‌گونه‌ای که کانتینر فاصله‌ی بین محور دو خودرو را پر می‌کنند. ایده‌ی اصلی مهندسان این است که هر کانتینر باری به‌وسیله‌ی دو خودرو برقی به‌صورت خودران و بدون نیاز به اپراتور به مقصد برسد.

نحوه‌ی کار سیستم بدین‌ترتیب است که دو وسیله در فاصله‌ای مناسب از یکدیگر قرار می‌گیرند. سپس یک جرثقیل کانتینر را پایین می‌آورد تا هر طرف آن روی یک وسیله قرار گیرد. درادامه، دو خورو با استفاده از موتورهای برقی و دوربین‌های برد‌کوتاه و برد‌بلند و مجموعه‌ای از سنسورها به‌صورت خودران به‌سمت مقصد حرکت می‌کنند.

از‌لحاظ تئوری ازآنجاکه هرکدام از خودروها تمام ابزار لازم برای مسیریابی و کنترل سرعت را دراختیار دارند، نیازی نیست بخشی از یک قطار بزرگ از خودروهای به‌هم‌ چسبیده باشد؛ اما در‌عمل ممکن است خودروها به‌صورت گروه‌های بزرگ به‌سمت مقصد حرکت کنند.

پارالل سیستمز به‌جای استفاده از کلمه‌ی قطار از کلمه‌ی «گروه» استفاده می‌کند؛ چون خودروهای برقی آن‌ها حتی هنگام حرکت به‌صورت دسته‌جمعی به یکدیگر متصل نمی‌شوند. مت سوول، مدیر‌عامل پارالل سیستمز می‌گوید:

ما فکر می‌کنیم اندازه‌ی گروه‌ها در حالت ایدئال بین ۱۰ تا ۵۰ خودرو باشد. در گروه‌های ده‌تایی، بار آيرودینامیکی به بهترین حالت در بین خودروها تقسیم می‌شود؛ اما ازلحاظ تجاری اگر محموله‌ی سپرده‌شده بسیار بزرگ باشد، فکر می‌کنیم حداکثر تعداد خودروها ۵۰ عدد خواهد بود.

طبق استانداردهای امروزی یک قطار با ۵۰ واگن، تا حدودی قطاری کوتاه به‌حساب می‌آید. سوول در‌این‌باره بیان می‌کند:

قطارها همیشه بزرگ و طویل بوده‌اند؛ اما در سال‌های اخیر، قطارهای باری طولانی‌تر هم شده‌اند؛ چراکه با این کار جابه‌جایی بار به‌صرفه‌تر می‌شود. باوجوداین، مشکل این‌‌‌جا است که طول برخی از قطارها به ۵ کیلومتر هم می‌رسد. چنین دستگاه عظیمی را کجا می‌توان پارک کرد؟ جواب این است که نه در هر جایی.

سوول امیدوار است با کوتاه‌تر‌شدن قطارها، امکان حمل کالا ازطریق شبکه‌ی ریلی به مناطق بیشتری فراهم شود؛ به‌خصوص مناطقی که تأمین کالاهای آن‌ هم‌اکنون برعهده‌ی شرکت‌های باربری کامیونی است. او درباره این موضوع توضیح می‌دهد:

ما سهم شبکه‌ی راه‌آهن در حمل‌ونقل کالاها را بیشتر خواهیم کرد. وقتی قطارها کوتاه‌تر شوند، ایستگاه‌های راه‌‌آهن هم کوچک‌تر می‌شوند و می‌توان آن‌ها را در نزدیکی شهرها یا دیگر زیرساخت‌ها احداث کرد و بدین‌ترتیب، مشتریان یا کشتی‌های باربری دسترسی بهتری به آن‌ها خواهند داشت.

خودروهای برقی پارالل سیستمز با هربار شارژ می‌توانند ۸۰۰ کیلومتر مسافت را طی کنند و دو خودرو با کمک یکدیگر می‌توانند یک کانتینر یا دو کانتینر قرارگرفته روی یکدیگر را با مجموع وزن ۲۹ هزار کیلوگرم جابه‌جا کنند. سیستم بینایی مبتنی‌بر دوربین و حسگر خودروها می‌تواند دیگر خودروها و موانع و نیز شیب و انحنای‌ مسیر را تشخیص دهد.

سوول معتقد است این سیستم برای مسیریابی خودرو و حرکت به‌صورت خودران در محیطی نسبتاً غیرپیچده مناسب است و به‌راحتی می‌تواند از عهده‌ی کار برآيد. بااین‌حال، او اضافه می‌کند اپراتور انسانی می‌تواند به خودروها برای تصمیم‌گیری در موقعیت‌های خاص و حساس کمک کند.

اولین نسل از خودروهای این شرکت در پیست ریلی در جنوب کالفرنیا در حال آزمایش است و سوول می‌گوید نسل دوم و بازطراحی‌شده‌ی آن به‌زودی آزمایش خواهد شد. او امیدوار است نسل سوم این خودروها آماده‌ی تولید باشند.

نوعی جدید از حمل‌و‌نقل ریلی

آیا این فناوری جدید موفق خواهد شد راه خود را به صنعت حمل‌ونقل باز کند؟ شرکت پارالل سیستمز با مشکلات زیادی روبه‌رو است. مشکل اول این است که موفقیت شرکت در حمل‌و‌نقل ریلی در گرو افزایش استفاده از راه‌آهن در مناطقی است که تاکنون بیشتر به جابه‌جایی کالا با کامیون وابسته بوده‌اند. در بسیاری از این مناطق، ریل‌های راه‌آهن از بین رفته‌ است یا به تعمیرات گسترده نیاز دارند. پاسی لاووتالا، مدیربرنامه‌ی حمل‌و‌نقل ریلی در دانشگاه تکنولوژی میشیگان می‌گوید:

موفقیت این ایده به گستردگی شبکه‌ی ریلی‌ و ایستگاه‌های راه‌آهن قابل‌استفاده بستگی دارد. بیشتر شهرهای کوچک یا از راه‌آهن بی‌بهره‌اند یا راه‌آهن آن‌ها در شرایط بهره‌برداری قرار ندارند.

بعد از تعمیر ریل‌ها به‌دست دولت، شرکت‌های حمل‌و‌نقل باید زیرساخت‌های لازم را برای جابه‌جایی کانتینر و بهره‌برداری و نگه‌داری خودروهی برقی احداث کنند. هیچ‌کدام از این مشکلات حل‌نشدنی نیستند؛ اما مشکلات مهمی پیش روی شرکت‌هایی مانند پارالل سیستمز قرار دارد.

شاید مشکلات لجستیکی بزرگ‌ترین مشکل پیش رو آن‌ها باشد. ترافیک شبکه‌ی راه‌آهن‌ سراسری به دو روش کنترل می‌شود: سیستم سیگنالینگ بلوکی (BS) و کنترل قطار مثبت (PTC). در سیستم سیگنالینگ بلوکی، خطوط به‌صورت بلوک نشان داده می‌شوند و حرکت بلوک‌ها به‌وسیله‌ی اپراتورهای انسانی کنترل می‌شود؛ اپراتورهایی که به آن‌ها دیسپاچرها یا اعزام‌کننده‌ها گفته می‌شود.

در سیستم کنترل قطار مثبت، از سیگنال‌های GPS و فناوری‌های مشابه برای کنترل حرکت قطارها استفاده می‌شود. حرکت قطارها در قسمت بزرگی از راه‌‌آهن سراسری در ایالات متحده‌ی آمریکا با سیستم سیگنالینگ کنترل می‌شود. بااین‌حال، استفاده از سیستم نوین کنترل مثبت می‌تواند به حرکت سریع‌تر قطارها در فواصل کمتری از همدیگر بینجامد و بدین‌ترتیب، بهره‌وری شبکه‌ی راه‌آهن را افزایش دهد.

حمل و نقل ریلی هوشمند خودران پارالل سیستمیز

صنعت راه‌آهن ایالات متحده‌ی آمریکا در استفاده از سیستم کنترل مثبت قطار در‌مقایسه‌‌با رقبای بین‌المللی از رقابت عقب مانده است. در سال ۲۰۰۸، دولت‌ ایالات متحده‌ی آمریکا طبق قانونی موظف شد ۹۳ هزار کیلومتر از ۲۲۵ هزار کیلومتر از شبکه‌ی راه‌آهن سراسری کشور را به سیستم کنترل مثبت مجهز کنند؛ هدفی که ۱۲ سال بعد، یعنی در ۲۰۲۰ محقق شد. بنابراین، قسمت بزرگی از راه‌آهن ایالات متحده‌ی آمریکا هنوز از سیستم کنترل مثبت قطار استفاده نمی‌کند. این مسئله‌ای است که ورود فناوری‌های جدید به این حوزه را با مشکل روبه‌رو کرده است. لاووتالا دراین‌باره می‌گوید:

با استفاده از سیستم‌های اتوماتیک نوین، می‌توانید قطارها را با سرعت بیشتر و در فواصل کم از یکدیگر به حرکت در‌آورید؛ اما در این‌‌‌جا هنوز از سیستم منسوخ‌شده‌ی سیگنالینگ بلوک استفاده می‌کنیم.

در این شرایط، قطارها باید در فواصل مشخصی از یکدیگر حرکت کنند که این فاصله عموماً ۳ کیلومتر است. این سیستم برای کنترل قطارهای طویل مناسب است؛ از‌این‌رو، یکی از شرایط مهم برای عملی‌شدن سیستم پارالل سیستمز به‌روز‌رسانی شبکه راه‌‌آهن ایالات متحده‌ی آمریکا است.

لاووتالا می‌گوید به‌دلیل از استفاده از سیستم‌های منسوخ در شبکه‌ی راه‌آهن و نیز فقدان بازتوزیع کانتینرهای باری در مسیرهای طولانی، ایده‌ی شرکت پارالل سیستمز برای حل مشکلات صنعت راه‌آهن قانع‌کننده به‌نظر نمی‌رسد. او می‌گوید: «بااین‌حال، ایده‌ی آن‌ها جالب و کنجکاوکننده است.»

نبرد بر سر محموله‌‌ها

صرف‌نظر از تلاش‌های استارتاپ پارالل سیستمز برای معرفی فناوری‌های جدید، در‌نهایت صنعت راه‌آهن برای شکوفایی و گسترش باید با مشکلات خود رودررو شود. لاووتالا درباره این موضوع می‌‌گوید:

معتقدم اگر صنعت راه‌آهن و شرکت‌های فعال در آن می‌خواهند سهمشان از بازار حمل‌و‌نقل را بیشتر کنند، باید روی جابه‌جایی کالا در مسیرهای کوتاه‌تر تمرکز کنند.

در این مسیر، صنعت راه‌آهن با رقیبی بزرگ رو‌به‌رو است: حمل‌و‌نقل بار با کامیون که پیش‌از‌این پذیرای ورود فناوری‌های جدید و برقی بوده است. کامیون‌های برقی خودران می‌توانند هزینه‌ی حمل‌و‌نقل کالا را به‌شدت کاهش دهند. خودران‌کردن کامیون‌ها به‌تنهایی می‌تواند هزینه‌های شرکت‌های باربری را نصف کند و برقی‌کردن کامیون‌ها نیز به کاهش بیشتر هزینه‌ها کمک خواهد کرد.

افزون‌براین، این صنعت با تکیه بر فناوری پیشران‌های برقی می‌تواند میزان انتشار آلاینده‌های کربنی را کاهش دهد. در‌نهایت، می‌توان گفت استفاده از ناوگان کامیون‌های برقی و خودران می‌تواند به کاهش هزینه‌ها و آلایندگی بینجامد؛ دو حوزه‌ای که پیش‌از‌این صنعت راه‌آهن در آن بی‌رقیب بود. سوول درپایان می‌افزاید:

مزیت صنعت راه‌آهن همیشه این بوده است که جابه‌جایی بار با آن درمقایسه‌با کامیون ارزان‌تر تمام می‌شده است؛ اما اکنون کامیون‌داران قرار است هزینه‌های خود را به‌طور چشمگیری کاهش دهند. در‌این‌صورت، چه آینده‌ای در انتظار صنعت راه‌آهن خواهد بود؟ ما این‌جا هستیم تا برای این پرسش پاسخی پیدا کنیم.

مشاهده بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

دکمه بازگشت به بالا