Według Elisabeth Werner, dyrektora ds. transportu lądowego w Dyrekcji Generalnej ds. Mobilności i Transportu KE, kolej powinna obejmować możliwości digitalizacji i polityki klimatycznej, operować jednolitym zestawem przepisów w UE i automatyczną komunikacją radiową między pociągami a infrastrukturą. Dzięki temu stanie się bardziej zorientowana na użytkowników, uzyska udziały w rynku i przyczyni się do wzrostu kolejowego transportu towarowego w całej Europie.
To zapowiedź zmian dla transportu kolejowego, które już się dzieją, a zostały zawarte w perspektywie raportu pod hasłem ‘Wizja kolei 2050’, opublikowanego przez Europejską Radę Doradczą ds. Badań Kolejowych (ERRAC – European Rail Research Advisory Council).
Dokument przedstawia wizję sektora kolejowego dla potrzeb przyszłego systemu kolejowego jako podstawy mobilności Europy. Określa przy tym ważną rolę, jaką kolej odgrywa już w dostarczaniu korzyści gospodarczych i społecznych, z wykorzystaniem najnowszych technologii.
Wizja kolei do 2050 r.
Transport kolejowy jest uznawany za najbardziej ekologiczną formę transportu. Wynika to z niskiego poziomu emisji gazów do atmosfery w porównaniu z transportem samochodowym i lotniczym. Powszechnie stosowana trakcja elektryczna, niskie zużycie energii, stosunkowo niewielkie wykorzystanie terenu przez infrastrukturę, a także możliwości dostępu do centrów miast, mniejszych miejscowości, wydajność wygodnego i szybkiego przemieszczania wielkiej liczby ludzi i towarów na duże odległości – to powoduje, że ślad węglowy pozostawiany przez kolej jest znacznie mniejszy w porównaniu z innymi środkami transportu. Innowacje, takie jak np. hamowanie regeneracyjne, które jest bardziej energooszczędne, zmniejsza koszty i szkodliwość dla środowiska. Bez kolei nasze miasta ucierpiałyby z powodu większego zatłoczenia, zanieczyszczenia i hałasu.
Jednak przed koleją stoją kolejne wyzwania, które zwiększą zapotrzebowanie na wydajne i zrównoważone rozwiązania transportowe, to rosnąca urbanizacja i konkurencyjność Europy. Kolej może reagować w sposób elastyczny, zwiększając transport liczby pasażerów i ładunków, przy jednoczesnym zminimalizowaniu szkodliwego wpływu na miasta.
Również zmiany klimatu, w tym rzadkie wcześniej zjawiska pogodowe, jak duże wahania temperatur, intensywniejsza aktywność burzowa, wzrost poziomu morza powodują rosnące zapotrzebowanie na rozwiązania transportowe odporne na te zjawiska, i takie atuty posiada kolej.
Jak rozwinie się kolej do 2050 r. według wizji raportu?
– Stanie się głównym czynnikiem społecznej i gospodarczej transformacji, integralnym elementem nowej europejskiej bazy przemysłowej.
– Stworzy szkielet światowych rozwiązań w zakresie mobilności i logistyki, które połączą bezpiecznie i niezawodnie społeczności.
– Dostarczy innowacyjne usługi logistyczne, odpowiadające na potrzeby klientów, przesyłki będą dostarczane skuteczniej, wydajniej i bezpieczniej.
– System kolejowy zostanie w pełni zintegrowany z multimodalnym zautomatyzowanym łańcuchem logistycznym, tworząc infrastrukturę fizyczną w Internecie (Internet of Things IoT), obejmującą nowe inteligentne, zautomatyzowane węzły transportu przesyłek multimodalnych.
– Jednostki transportu towarowego staną się elastyczne, wymienne, uniwersalne i autonomiczne, będą komunikować się ze sobą oraz z całą infrastrukturą, co minimalizuje przestoje.
– Zautomatyzowana, autodiagnostyczna i samonaprawiająca się architektura informacji pozwoli na aktualne, szybsze i lepsze podejmowanie decyzji biznesowych.
– Inteligentne pociągi będą świadome siebie, swoich pasażerów, ładunków i otoczenia, będą wiedzieć, w którym miejscu i o jakim czasie mają być, będą automatycznie dostosowywać przejazdy, aby zaspokoić popyt, a dodatkowo będą inteligentnie przekazywać informacje o infrastrukturze w celu wsparcia konserwacji.
– Sieć inteligentnych pociągów będzie mogła sama się regulować w ruchu, prowadzić negocjacje przejazdów ‘z’ i ‘do’, określać priorytet ruchu i rozwiązywać potencjalne konflikty na skrzyżowaniach w sieci, reagować na nieoczekiwane sytuacje, świadomie uwzględniać status innych środków transportu.
Obecny stan innowacyjności
Choć ta wspaniała wizja przyszłości wydaje się trochę przerysowana, to jednak nie można odmówić prawdy działaniom już podjętych, które mają prowadzić do sukcesywnego wdrażania raportowych wizji.
Już dziś przemysł kolejowy opiera się na międzynarodowych badaniach technicznych i naukowych oraz wprowadza innowacje technologiczne, takie jak:
– cyfryzacja przyrządów, narzędzi, procesów i szkoleń personelu dzięki możliwościom technologii informacyjno-komunikacyjnych (ICT);
– rozproszone dane poznawcze: wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI), przez wyposażanie maszyn w zdolność do poznawania i rozumienia otoczenia, rozpoznawania wzorców, generowania znaczących spostrzeżeń z dużych ilości rozproszonych danych oraz uczenie się;
– robotyka: wyposażenie maszyn w zdolność autonomicznego wykonywania zadań zorientowanych na cel;
– rozproszone dane współdzielone, np. technologia blockchain, umożliwiająca bezpieczne rejestrowanie transakcji bez scentralizowanej kontroli lub koordynacji;
– nowe „inteligentne” materiały o właściwościach samonaprawiania się i zdolnościami dopasowywania się w odpowiedzi na bodźce zewnętrzne.
W raporcie podkreślono, że przyszłość kolei polega na jej elastyczności, a w szczególności zdolności do adaptacji z uwzględnieniem przyszłych postępów technologicznych, wśród których należy wymienić m.in.:
– autonomiczne operacje kolejowe – pojazdy komunikujące się ze sobą oraz z inteligentną infrastrukturą, zapewniając bezpieczne i niezawodne działanie;
– inteligentne zarządzanie cyklem życia zasobów kolejowych – cały łańcuch zasobów kolejowych jest skutecznie zarządzany poprzez ciągły przepływ informacji, na każdym poziomie systemu, aby zapewnić elastyczność i szybkość reakcji w czasie rzeczywistym;
– zapewnienie bezpieczeństwa i ochrony – kolej jako najbardziej energooszczędny tryb transportu pasażerskiego i towarowego oddziela szkody środowiskowe od wzrostu transportu, działając przy minimalnym wpływie na środowisko i zerowym śladzie węglowym, a bezpieczeństwo kolei jest częścią zintegrowanego podejścia do całego sektora transportu, z zastosowaniem rozwiązań do śledzenia;
– zarządzanie łańcuchem dostaw z wykorzystaniem cyfrowym – wszystkie procesy inżynierii kolejowej, logistyki, produkcji i dystrybucji są w pełni zdigitalizowane i stanowią integralną część nowej generacji przemysłu.
Zdigitalizowany łańcuch dostaw sektora kolejowego optymalizuje procesy autoryzacji i certyfikacji systemów o kluczowym znaczeniu dla bezpieczeństwa, znacznie skracając czas ich realizacji oraz zmniejszając koszty.
Jak radzą sobie kraje z nową technologią w kolejnictwie?
Największe zainteresowanie na świecie budzi chyba technologia Hyperloop – polegająca na wykorzystaniu próżniowych tub, w których superszybkie pociągi z pasażerami lub towarami poruszają się na poduszce magnetycznej z prędkością przekraczającą 1200 km/h. Pomysłodawcą superszybkiej kolei przyszłości jest Elon Musk, założyciel wielu przedsiębiorstw specjalizujących się w nowych technologiach (np. SpaceX, Tesla, PayPal).
Hyperloop opisywany jest jako „transport lądowy z prędkością samolotu”.
W ostatnim czasie DP World i Virgin Hyperloop One połączyły siły i utworzyły DP World CargoSpeed, aby badać i wykorzystywać technologię Hyperloop w transporcie ładunków.
Jego twórcy uważają, że ta innowacja zrewolucjonizuje światowy handel oraz logistykę. Hyperloop może służyć jako zintegrowany wzór logistyczny, wspierający szybką, zrównoważoną i wydajną dostawę ładunków na paletach. Pozwala to rozszerzyć możliwości transportu towarowego poprzez połączenie z istniejącymi drogami, kolejami, portami i transportem lotniczym. Zapewnia większą łączność z parkami produkcyjnymi, strefami ekonomicznymi, centrami dystrybucyjnymi i regionalnymi ośrodkami miejskimi.
Łańcuch dostaw z włączoną funkcją Hyperloop może pomóc zmniejszyć zapasy wyrobów gotowych o 25%, zmniejszyć wymaganą powierzchnię magazynową o 25% i skrócić czas realizacji zapasów. A to znacznie więcej niż oszczędności w kosztach transportu, zwłaszcza w przypadku produktów o wysokiej wartości i wrażliwych na upływ czasu.
Dodatkowo koszty infrastruktury Virgin Hyperloop One są o około 30% niższe niż w przypadku szybkich projektów kolejowych na całym świecie, a system zapewnia dwie prędkości do trzech razy szybciej. Głównym celem Hyperloop jest wspieranie szybkiej, bezpośredniej dostawy na paletach ładunków, ale nie TEU. Dostawa ma się skupiać na towarach priorytetowych, na żądanie, np. świeża żywność, artykuły medyczne, elektronika. To towary często dostarczane drogą powietrzną. Ogromne zainteresowanie tą technologią na całym świecie – w USA, Indiach, Europie i GCC pokazuje wartość systemu Hyperloop, która wykracza poza podróże pasażerskie. Dodatkowo te systemy są w 100% elektryczne, bez emisji bezpośrednich, można je budować nad lub pod ziemią, a nawet pod wodą.
Prototyp pasażerskiej kapsuły hyperloopowej zaprezentowało w Dubaju studio projektowe BMW Designworks. Tam najprawdopodobniej powstanie pierwszy na świecie Hyperloop.
Władze Dubaju są zainteresowane uruchomieniem go już na początku przyszłej dekady. Połączyłby emirat z Abu Zabi, a podróż odbywałaby się w kapsule pędzącej z prędkością przekraczającą 1000 km/h i trwała ok. 12 minut.
Virgin Hyperloop One jest dziś najbardziej zaawansowaną firmą jeśli chodzi o budowę Hyperloopa. Poza lokalizacją w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, Hyperloop połączy Bombaj i Pune w Indiach. Trzecie połączenie hyperloopowe zostanie wybudowane w USA na trasie Nowy Jork – Waszyngton.
Sama koncepcja kolei magnetycznej pojawiła się jednak wcześniej.
Japonia
Prace nad wykorzystaniem technologii lewitacji magnetycznej do napędzania pojazdów rozpoczęły się w Japonii już w latach 60., a pierwsze jazdy testowe w latach 70. Potem prace były kontynuowane aż do początku 2013 r., kiedy to wyprodukowano i przetestowano pierwsze pociągi Maglev LO na torze testowym. W 2015 r. zdecydowano o rozpoczęciu budowy pierwszej linii pomiędzy Tokio a Nagoją, oddaloną o 286 km. Nowa linia zostanie poprowadzona tunelami, które będą biegły pod górami oraz miastami. Pociągi pojadą z prędkością do 600 km/h, co pozwoli pokonać drogę z Tokio do Nagoi w 40 min, a po wydłużeniu trasy do Osaki na pokonanie całego dystansu w 67 min.
Prace na odcinku Tokyo – Nagoja mają się zakończyć do roku 2027, a przedłużenie linii do Osaki planowane jest na 2045 r.
Obecnie japońskie linie dysponują ponad 4500 km torów. Szybkie pociągi znane pod nazwą Shinkansen (torpeda) osiągają obecnie prędkość do 320 km/h. Podróż z Tokio do Kyoto – 500 km – zajmuje 2,5 godziny. Japończycy rozpoczęli też testy nowego pociągu o nazwie Alfa-X, który będzie rozwijał regularną prędkość do 400 km/h i ma zastąpić słynne i obecnie wykorzystywane, ale już wysłużone składy kolei Shinkansen.
Niemcy
Wersja towarowa kolei przyszłości Hyperloop powstanie również w porcie w Hamburgu. Priorytetem jest tutaj usprawnienie transportu pomiędzy terminalami kontenerowymi. Pierwszy odcinek superszybkiej kolei ma mieć długość 100 m, ale docelowo będzie rozbudowywany w kilometry. Niemcom zależy najpierw na sprawdzeniu technologii w szybkim i tańszym transporcie ładunków pomiędzy najważniejszymi miejscami w porcie. Potem sieć ma być rozciągnięta na cały kraj.
Tak naprawdę Niemcy należeli również do prekursorów pociągów magnetycznych Transrapid już w latach 80. Tor testowy funkcjonował w Emsland w Dolnej Saksonii, gdzie pociąg poruszał się z prędkością 420 km/h na odcinku 31,5 km. Jednak w wyniku wypadku, gdy na torze zginęły 23 osoby, zdecydowano zakończyć jego eksploatację.
Chiny
Nie pozostają w tyle, pracują nad działaniem kolei magnetycznej w tubie próżniowej (hyperloop). Na uniwersytecie Jiaotong w Chengdu trwają badania, które pozwolą chińskiej kolei zbudować superszybki pociąg, wykorzystujący z jednej strony technologię kolei magnetycznej, minimalizującej opory toczenia, a z drugiej tuby ograniczającej opory powietrza. Będzie on w stanie rozwinąć prędkość większą niż samolot Boeing 737s (czyli ponad 700-800 km/h).
Obecnie sieć kolei dużych prędkości (KDP)w Chinach, największa na świecie, posiada pociągi jeżdżące z prędkością 250-350 km/h.
Hiszpania
Hiszpanie, wyprodukowali nową kapsułę Quintero One, która odbyła podróż liczącą 1500 km do francuskiej Tuluzy, gdzie znajduje się nowy, największy i najnowocześniejszy tor testowy w Europie dla pełnoskalowych kapsuł Hyperloop o długości 320 m.
Francja
Koleje francuskie prowadzą specjalny program badawczy, którego celem jest wdrożenie w niedalekiej przyszłości nowych technologii w zakresie tzw. pociągu autonomicznego. Koszty programu szacowane są na 57 mln euro.
Plany zakładają, że do roku 2023 ma zostać w pełni zautomatyzowana linia E kolei RER. Pozwoli to na uruchamianie do 22 składów na godzinę z prędkością do 120 km/h. Równolegle technologia ma być zastosowana w piętrowych pociągach Regio2N firm Bombardier. Na rok 2025 planowane są także testy bezobsługowych pociągów KDP.
Polska
W Polsce nad technologią Hyperloop pracuje firma Hyper Poland. Pierwszy testowy odcinek tej technologii ma się pojawić się na przełomie 2019 i 2020 r. Tor ma mieć 500 m długości i powstanie w Żmigrodzie koło Wrocławia. Będzie to wstęp do opracowania własnej koncepcji systemu Hyperloop. Inżynierowie planują, że pierwsza użytkowa trasa kolei powstanie za 3-5 lat i połączy Warszawę z Wrocławiem. Będzie oferowała superszybkie transporty towarów dla przedsiębiorstw i firm kurierskich.
Hyper Poland jest jedyną firmą na świecie, która opracowuje sposób na przystosowanie istniejących torów kolejowych do potrzeb magnetycznych pojazdów.
Przewoźnicy kolejowi również nie próżnują. PKP Cargo zaangażowało się w dwa innowacyjne projekty dotyczące lokomotyw. Pierwszy projekt to budowa lokomotywy wodorowej. Realizowany jest we współpracy z Jastrzębską Spółką Węglową oraz Fabryką Pojazdów Szynowych w Poznaniu. Wodór jako „paliwo przyszłości”, zapewni dostęp do taniej energii i bezemisyjnej jazdy. Drugi projekt to budowa autonomicznej lokomotywy – realizowany wspólnie z Pesą i naukowcami z Poznania.
Inne nowoczesne technologie w sektorze kolejowym
1) System Inteligentny Wagon (SIW) stworzony przez zespół Infracert TSI, z którego korzystają przewoźnicy w Europie i w Polsce – technologia oparta jest na łączności satelitarnej i GPS oraz rozwiązaniach Big data. SIW składa się z urządzenia pomiarowo-nadajnikowego oraz serwera, który gromadzi, przetwarza oraz analizuje dane przesłane przez zamontowane na pojazdach nadajniki. Dzięki temu możliwe jest ujawnianie problemów w czynnościach utrzymaniowych i przewozowych, lokalizacja wąskich gardeł sieci kolejowej. Moduły analityki i raportowania pozwalają weryfikować stan taboru, a warstwa informatyczna umożliwia przekazywanie danych z innymi systemami funkcjonującymi u przewoźników. Architektura urządzenia SIW pozwala rozbudować go o szereg sensorów, mierzących użyteczne w pracy przewoźnika parametry m.in.: detekcję stanu załadowania, detekcję stanów awaryjnych wagonu, monitoring stanu urządzeń załadunkowych i wyładowczych, identyfikację zamontowanych podzespołów, a nawet sensory włamania i dewastacji.
2) Podkładki z układami pomiarowymi, umieszczone w mocowaniach krytycznych infrastruktur kolejowych – wysyłają do centrów zarządzania informacje o stanie szyn i torów w czasie rzeczywistym. Ta prosta koncepcja znacząco zmniejsza ryzyko wykolejenia, poprawia bezpieczeństwo i wydajność pracy oraz ułatwia pracę personelowi zajmującemu się konserwacją. Różne pomiary wykonywane w najważniejszych punktach są natychmiast przesyłane do serwera w chmurze, dzięki czemu technicy mogą zdalnie kontrolować stan i stabilność sieci szyn kolejowych.
Na podstawie:
https://www.porttechnology.org
https://www.transport-publiczny.pl
