فيزياء ارتفاع القطار واستهلاك الطاقة

إن شبكات السكك الحديدية العالية السرعة تعمل تحت قيود مادية تتطلب كيلوغرامات من الكتلة التي يجب الإسراع بها إلى 300 كيلومتر/ساعة أو أكثر، وتتطلب كمية قابلة للقياس من الطاقة، ويجب أن تُفرَق الطاقة إلى درجة الحرارة أثناء التفاخر، والعلاقة بين الوزن واستهلاك الطاقة ليست خطية: لأن السحب الجوي يمتد بمساحة السرعة، ولأن خفض الوزن الدافئة وقوى الوزن المتطاير متناسب

الابتكارات العلمية للمواد في تشييد المخازن

Carbon Fiber Composites

(ب) إن تكاليف إنتاج الألياف المدعمة من قبل الوكالة الأوروبية (FLT:1) قد ظهرت كمواد رائدة في أماكن الإقامة في الجيل القادم من السكك الحديدية، مقارنة بمجموع الألومنيوم أو الأُطر الصلبة التقليدية، حيث أن هذه النسبة تتراوح بين 4 و5 أضعاف من حيث الإنتاج المتوقع من قبل الوكالة.

المواد البيولوجية والمعاد تدويرها

وتمتد جهود الاستدامة إلى ما هو أبعد من استخدام الطاقة التشغيلية لتشمل الكربون المجسد في مواد المقاعد، ويقوم عدد من الصانعين الآن بوضع قذائف مقعد وسلاسل فرعية من راتنجات التكسينات القائمة على أساس البيوم (، وتُعاد تدويرها، كما أن النسيجات البلاستيكية المحتوية على الألياف البلاستيكية المحتوية على مواد قابلة للتجديد.

تصنيع إضافي (3D Printing) لمكونات بحرية

فالصناعة المضافة تتيح إنتاج أقواس الأمان، وأسلحة، وهياكل تركيبية مع مزودة بأجهزة قياس متطورة من حيث إنتاج الطلاء () وهي عوامل مستحيلة لتحقيقها في الصبغ أو الذكاء، ولا يمكن أن تكون المواد التي تتطلبها مسارات الإجهاد إلا 30 إلى 60 في المائة من مكافئاتها السائلة.

اتحادات الملاحة الجوية

Sleek Profiles and Reduced Interior Drag

وقد تركزت هذه التدفقات الجوية على أعلى مستوى من القطارات السريعة على القصف الخارجي، غير أن التدفق الجوي الداخلي يؤدي أيضا دورا في كفاءة الطاقة، حيث تؤدي القاع التي تصيب دخان الريح، وتُخفِّض القذائف الجاهزة من الاضطرابات داخل الكوخ، مما يقلل بدرجة طفيفة من سرعة تدفق المركبات إلى القطار.

أمثل موقع لبيتش و لايو

(أ) أن تكون آليات التعبئة ذات النطاقات السريعة؛ وتربط بين صفوف خدمة الركاب الهيكلية؛ وتؤثر بشكل مباشر على عدد الركاب الذين يمكن أن يحملهم القطار، وتستهلك الطاقة لكل كيلو متر، وتخفض من درجة الحرارة العادية التي تتراوح بين 900 ملم و 800 ملم في الدرجة الاقتصادية، وتسمح بسلسلة إضافية من المقاعد الثابتة للقطار عبر أكثر من ذلك، وهذا يقلل من الوزن المحدد بالنسبة للرحلات المستأجرة.

نظم بحار ذكية وصالحة

Occupancy-Based Climate Control

وتُعزى إلى مجموعة من أجهزة التسخين والتهوية وتكييف الهواء إلى جزء كبير من الشكاوى المقدمة من شركة " سكاكين " الصينية؛ وإلى وجود عدد من أجهزة التحكم في الطاقة غير المجهزة بمقادير عالية؛ وإلى ما يتراوح بين 15 و25 في المائة من مجموع استهلاك الطاقة؛ وإلى أن نظم النقل الجوي التقليدية تُحد من جميع المسافرين، بغض النظر عن عدد المسافرين الذين تُدمج نظم الجلوس الجديدة

مقصورات الطاقة - الحفـظ

(أ) تكنولوجيات الطاقة [الحياكة] التي تستهلك طاقة مأمونة من تحركات الركاب، أو مناورات اليقظة، أو من الدرجات الحرارية، وتحويلها إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام. [تتتمثل في نماذج] متحولات كهربائية متطورة [FLT: 1] مجهزة في أماكن الجلوس يمكن أن تجني كميات صغيرة من الطاقة من الركاب الذين يجلسون في الأسفل أو ينتقلون إلى مواقع ثابتة.

IoT المتكاملة لأفضلية أسطول

وتُعد أجهزة الاستشعار المزودة بأجهزة الاستنشاق جزءا من اتجاه أوسع نحو المناطق الداخلية المترابطة للسكك الحديدية ، حيث إن تجميع البيانات المتعلقة بشغل المقاعد وتوزيع وزن الركاب وشرط شغل المقاعد (مثلا، ارتداء التنبيهات، وزاوية الارتداد)، يمكن للمشغلين أن يُعمِلوا استخدام الطاقة على نطاق الأسطول بأكمله.

الهيكلان التنظيمي والمرون للداخلية

التجمعات السريعة

وخلال عملية التصميم التقليدية للمقاعد الثابتة، يتطلب تصميم مناطق القطار الداخلية حول ترتيب واحد للمقاعد، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى استخدام الفضاء استخداما غير فعال. ]، وتضع برامج إضافية للتركيز على الطاقة، وتضع نماذج قياسية لقياس مدى الارتفاع في مستويات قياسية، وتسمح بإعادة ترتيب المقاعد أو إزالتها أو استبدالها في غضون دقائق.

Frames

وبخلاف المقاعد ذاتها، يمكن تحقيق الحد الأمثل من الإطار الهيكلي الذي يدعم الصفوف المخصصة للمقاعد، هياكل إطارية للصوت التي تُستخدم من عمليات القذف أو وضع صور الألياف الكربونية، بينما تُستبدل الآن أحزمة الصلب الثقيلة ولوحات الطوابق، وتُدمج هذه الأطر نقاطاً متصاعدة للمقاعد، وثبات الاستهلاكية، وقطع الغيار، وتُلغى

تقييم دورة الحياة والاستدامة

اعتبارات التصنيع ونهاية الحياة

ويجب تقييم كفاءة استخدام الطاقة في جميع مراحل دورة حياتها، وليس فقط أثناء عمليات القطار. ]] تقييم دورة الحياة [FLCA] ، تبين الدراسات التي يقوم بها مشغلو تصنيع المواد الخاملة من حيث التصنيع أن نسبة تتراوح بين 10 و 20 في المائة من مجموع استخدام الطاقة المرتبطة بمقعد، في حين أن مرحلة الاستخدام تهيمن على 70 إلى 80 في المائة، غير أن الخيارات المادية وعمليات التصنيع تؤثر تأثيرا كبيرا على كلتا المرحلتين.

مجموع تكلفة الملكية

أما بالنسبة لمشغلي الأسطول، فإن حالة الأعمال التجارية المتعلقة بمقعدات الجلوس المتسمة بالكفاءة في استخدام الطاقة تتوقف على التكلفة الإجمالية للملكية (TCO).

دراسات الحالة والتنفيذات العالمية الحقيقية

وقد قام عدد من مشغلي السكك الحديدية العالية السرعة بنشر مقاعد ذات كفاءة في الطاقة مع نتائج قابلة للقياس. وقد قامت شركة شينكانسن بترجمة محركات الطاقة ذات النطاق العالي إلى نماذج مصغرة من سلسلة E5 وE6، مما أدى إلى انخفاض وزن النقل مقارنة بالمقاعد التقليدية.

المستقبل

وتتواصل البحوث على عدة جبهات. Shape-memory alloys[Fele-FLT:1]] يجري التحقيق فيها من أجل آليات إعادة خط المقاعد التي لا تستخدم طاقة كهربائية، مع الاعتماد بدلاً من ذلك على التغييرات في مراحل الحرارة لتعديل زاوية المقاعد. يمكن أن يؤدي نقل الطاقة بدون تصور إلى إزالة أسلاك الركب في صفوف المقاعد الواعدة،

خاتمة

وتُحدث الابتكارات في مجال المقاعد العالية السرعة في السكك الحديدية تخفيضات قابلة للقياس في استهلاك الطاقة من خلال مزيج من المواد المتقدمة، والتصميم الهوائي، والنظم الذكية، والهيكلات النموذجية، وتُخفض عوامل التركيز الخفيف، والبدائل القائمة على أساس بيولوجي، والتصنيع الإضافي وزن المقاعد مع الحفاظ على الراحة والسلامة، وتخفض منصة التحكم في المناخ وتكنولوجيات إعادة تعبئة الطاقة من أجل دعم الطلب على الطاقة.