اليابان تسابق المستقبل بقطارات الطلقة فائقة التطور!

إدخال بطاريات تخزين كبيرة السعة في المساحات الخالية

إن ما يجب الانتباه له هو طريقة استغلال المساحات الخالية الناتجة عن تصغير حجم الأجهزة. حيث قامت شركة JR توكاي بإدخال بطاريات ليثيوم بسعة تخزينية كبيرة، إلى درجة قدرة القاطرة على السير باستخدام طاقة البطاريات فقط، وسيتم القيام بالتجارب عليها في المستقبل. وفي حال تم تطبيق ذلك بشكل عملي، فمن المؤكد أن تتمكن من تجنب الظروف الطارئة كالتوقف داخل نفق أو فوق جسر معلق لأنها تستطيع السير بطاقة البطاريات فقط حتى لو انقطع إمداد التيار الكهربائي من الأسلاك العلوية.

لم تتطرق شركة JR توكاي إلى ذلك أبدا، ولكن أعتقد أن هناك محاسن مختلفة لإدخال بطاريات بسعة تخزينية كبيرة. فإذا أصبح من الممكن تخزين الطاقة الكهربائية المتولدة من مكابح توليد الطاقة الكهربائية (regenerative brake)، فإنه يصبح من الممكن استخدام هذه المكابح في حالات الطوارئ أيضا وليس فقط في الحالات العادية.

إن مكابح توليد الطاقة الكهربائية2 التي تقوم بتبطيء دوران محور نقل الحركة من خلال قوة مقاومة المحرك كمولد كهربائي تماثل مكابح المحرك في السيارة، ومن الممكن بواسطتها الحصول على قوة تحكم مستقرة خاصة عند السرعات العالية. ولكن، في الوقت الحالي لا تستخدم كل قاطرات الشينكانسن مكابح توليد الطاقة الكهربائية عند حالات الطوارئ، وتعتمد على قرص المكابح الذي يقوم بإيقاف القاطرة من خلال قوة الاحتكاك. والسبب الأكبر في ذلك يعود إلى أن مكابح توليد الطاقة الكهربائية يجب أن تعيد الكهرباء المتولدة إلى الأسلاك العلوية، ولا يمكن استخدامها في وقت انقطاع التيار الكهربائي بسبب زلزال كبير أو غير ذلك. ولكن إذا كان من الممكن نقل الطاقة الكهربائية المتولدة إلى بطارية التخزين، فسيكون من الممكن تشغيل مكابح توليد الطاقة الكهربائية حتى في وقت حدوث زلزال كبير، وتقصير مسافة التوقف ووقت التحكم.

السعي إلى تحقيق سرعة 360 كم في الساعة

بالمقابل، يتنوع مفهوم تطوير الجيل القادم من قاطرات ALFA-X لشركة شرق اليابان للسكك الحديدية بين السلامة، والاستقرار، والراحة، والأداء البيئي، وتحسين الصيانة. والهدف الأكبر للتطوير هو زيادة السرعة القصوى، حيث يقال إنه ستتم دراسة إمكانية السير بسرعة تبلغ 360 كم في الساعة باستخدام هذه القاطرة.

تغيرات قاطرات شينكانسن توهوكو وهوكايدو

اللون الأحمر هي قاطرات تمتلكها شركة هوكايدو للسكك الحديدية. القاطرات الأخرى هي قاطرات تمتلكها شركة شرق اليابان للسكك الحديدية.
القاطرة من طراز E956 (ALFA-X) هي قاطرة اختبار. لم يتم تحديد اسم طراز قاطرة التشغيل.

تمت دراسة السير بسرعة 360 كم في الساعة عند تطوير طراز E5 وطراز H5 أيضا. ولكن، لم يتم تحقيق ذلك بسبب ارتفاع تكلفة التشغيل الناتجة عن ازدياد استهلاك الطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى قضية التدابير البيئية من أجل التقليل من الضجيج والاهتزاز.

قامت شركة شرق اليابان للسكك الحديدية بالإفصاح عن تحسين استهلاك الطاقة عند تطوير ALFA-X، ولكن على الرغم من عدم توضيح التفاصيل، يُعتقد أنها ستقوم بتخفيف وزن المعدات والأجهزة. وفي نفس الوقت ستقوم بتحسين قرص المكابح وشكل ناقل الطاقة الكهربائية الذي يقوم بأخذ الطاقة الكهربائية من الأسلاك العلوية، وتقليل الأصوات الديناميكية التي تحتل جزءا كبيرا في الضوضاء الناتجة عند سير القاطرات.

وأيضا أود لفت الانتباه إلى جهاز الحد من الاهتزاز العامودي الذي سيتم اعتماده لأول مرة لتحسين راحة الركوب. حيث يقوم هذا الجهاز بتخفيف الاهتزاز على الفور عند استشعار الاهتزاز العامودي للقاطرة. وقد تم إدخال أجهزة الحد من الاهتزاز الأفقي في القاطرات التي تم استخدامها حتى الآن، ولكن من خلال جهاز الحد من الاهتزاز هذا فإنه ربما سيتم تحسين راحة الركوب أكثر حتى لو تم زيادة السرعة.

تصور لقاطرة اختبار ALFA-X (تقديم: شركة شرق اليابان للسكك الحديدية).

وفي هذه المرة قامت شركة شرق اليابان للسكك الحديدية والتي مرت بتجربة خروج شينكانسن جوئتسو عن السكة الحديدية أثناء السير بسبب زلزال كبير في الماضي، قامت بإدخال تدابير جديدة مقاومة للزلازل فيALFA-X . حيث يقوم ”مثبط الاهتزاز المقاوم للزلازل“ بالعمل فقط عند تلقي الاهتزاز القوي الناتج بسبب الزلزال، ويقوم بالحد من اهتزاز جسم القاطرة، ويجعل اهتزاز القاطرة التي تكون على وشك الخروج من السكة الحديدية بسبب الزلزال مستقرا.

وبالإضافة إلى ذلك، عادة ما يتم توصيل جسم القاطرة وعربة العجلات بقابس متين مع عدم وجود فراغات تقريبا، ولكن يتم أيضا اعتماد تجربة القيام بإحداث فراغات مؤقتة حول القابس بواسطة ”سدادة قابلة للإزالة“ تم إدخالها حديثا. فعند حدوث زلزال كبير يتم دفع السدادة التي تلقت الصدمة وتحطيمها، وبالتالي يتم تخفيف الصدمة من خلال توسيع الفراغات، ويصبح من الصعب انتقال اهتزاز جسم القاطرة إلى عربة العجلات. ونتيجة لذلك، يتم الحد من القوة الكبيرة التي تتولد بين العجلات والسكة الحديدية، ويتوقع أن يكون لذلك فاعلية في جعل خروج القاطرة عن مسارها أمرا صعبا.

تطوير قاطرة جديدة ليس فيها تغيير ملموس ولكنها ثابتة

من الممكن ملاحظة نقاط التحسين التي تشترك بها قاطرات N700S، وALFA-X. وهي القيام بإرسال البيانات المسجلة بشكل مفصل حول ظروف تشغيل المعدات والأجهزة التي تم إدخالها في القاطرة، وأيضا إرسال بيانات تسجيل كاميرات المراقبة التي تمت زيادة عددها على نطاق واسع وعلى الفور إلى مركز التحكم الشامل والذي يمثل مرفق السيطرة. وعلى الرغم من أن ذلك غير واضح، إلا أنه سيساهم بشكل كبير في تحسين سلامة واستقرار الشينكانسن. ومن وجهة نظري سأذهب خطوة أبعد من ذلك حيث أعتقد أنه يجب السعي إلى اتخاذ إجراءات عن بعد من مركز التحكم الشامل عند حدوث حالات مفاجئة كحدوث مشاكل في داخل القطار أو حدوث أعطال في الأجهزة.

وإذا وصفت ما يحاولون تحقيقه من خلال تطوير N700S، وALFA-X بجملة واحدة، سأقول إنه ”شينكانسن يستطيع القيام بالأشياء البديهية بشكل بديهي“. حيث لا يوجد شيء مبهر باستثناء زيادة السرعة. ولكن، ذلك يكفي. لأن الشينكانسن ليس شيئا يتنافس مع غيره من الأشياء. فلا توجد مشكلة إن كان يسير كما يسير دائما ولكن بسرعة أكبر من المعتاد، وبهدوء واهتزاز قليل، وبشكل موفر للطاقة.

(النص الأصلي باللغة اليابانية. صورة العنوان: القاطرة الجديدة ”N700S“ لشينكانسن توكايدو التي تم عرضها في محطة طوكيو JR،  23/6/2018. جيجي برس)