عندما غادر الباحث الصيني الاسكتلندي جيمس ليج شنغهاي متوجهاً إلى بكين في ربيع عام 1873، استغرقت الرحلة أسبوعين. وصل أولاً إلى تيانجين بالقارب، ثم بالبغل إلى العاصمة الصينية. واليوم، تستغرق نفس الرحلة التي يبلغ طولها 1200 كيلومتر ما يزيد قليلاً عن أربع ساعات بالسكك الحديدية عالية السرعة. وتستغرق الرحلة بين المدينتين ساعتين و20 دقيقة. أما بالنسبة لأوروبا، فهناك قطارات فريتشياروسا فائقة السرعة من ميلانو إلى روما، والتي يمكن أن تصل إلى الوجهة في أقل من ثلاث ساعات، ومن طوكيو إلى أوساكا - قطارات شينكانسن فائقة السرعة - ساعتين ونصف.
لم يسافر الناس أبدًا بالسرعة والسهولة التي يسافرون بها اليوم. ولكن هذه الراحة تأتي بلا ثمن: فالنقل يمثل 20% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم، وعلى مدى العقود الثلاثة الماضية ارتفع معدل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتج عن وسائل النقل بسرعة أكبر من أي مصدر آخر. هذا صحيح بشكل خاص النقل الجوي، والتي نمت الانبعاثات منها بشكل أسرع من الانبعاثات الناتجة عن السكك الحديدية أو النقل البري. وفي هذا الصدد يطرح السؤال: هل من الممكن السفر بسرعات عالية دون قتل الكوكب؟ وإذا كان الأمر كذلك، كيف؟
تعد السكك الحديدية، الأسرع والأكثر نظافة والأكثر مراعاة للبيئة والمجهزة بتقنيات متقدمة، وسيلة النقل الوحيدة التي لديها حاليًا كل الفرص لتصبح الأساس لتلبية احتياجات التنقل المستقبلية لدينا. ومع اقتراب الذكرى المئوية الثانية لأول خط سكة حديد للركاب في عام 200، أصبحت القطارات أكثر أهمية من أي وقت مضى لضمان التنقل المستدام في عالم يواجه تحديات تغير المناخ وزيادة التحضر والنمو السكاني. يتزايد عدد سكان الحضر في العالم بمعدل شخصين في الثانية، مما يؤدي إلى ظهور 2025 ساكن حضري جديد كل يوم. وفي حين تشهد بعض مناطق العالم، مثل أوروبا واليابان، انخفاضات سكانية، فمن المتوقع أن يحدث 172800% من النمو السكاني في المدن والمدن الكبرى في البلدان النامية.
ومن أجل نقل هذه المدن والمناطق والمدن الكبرى سريعة النمو، فإن وسائل النقل العام الفعالة ليست مرغوبة فحسب، بل ضرورية.
غالبًا ما تتصدر "القطارات فائقة السرعة" الجديدة الأنيقة عناوين الأخبار مع استمرار نمو شبكة الخطوط في أوروبا وآسيا، مع وجود خطوط جديدة مخطط لها أو قيد الإنشاء بالفعل في دول مثل فرنسا وألمانيا وإسبانيا والهند واليابان وغيرها. وعلى نطاق أوسع بكثير، في الصين، حيث ستصل الشبكة عالية السرعة إلى 2025 ألف كيلومتر بحلول عام 50000.
عندما يتم الانتهاء من خط High Speed 2030 (HS2) المثير للجدل في أوائل ثلاثينيات القرن الحالي بسبب تجاوزات الميزانية والمناظر الطبيعية الضعيفة، سيكون لدى إنجلترا أسرع القطارات المنتظمة في العالم، والتي تسافر عادة بسرعة 2 كم / ساعة، ولكن يمكنها تطوير سرعة تصل إلى 362 كم / ساعة. إلى 400 كم/ساعة.
من خلال الجمع بين تكنولوجيا القطارات اليابانية عالية السرعة والتصميم البريطاني، سيحدث أسطول HS2 الذي تبلغ قيمته 2,5 مليار دولار ثورة في السفر لمسافات طويلة بين لندن وميدلاندز الإنجليزية والمدن الشمالية. سيؤدي نقل خدمات المسافات الطويلة إلى HS2 أيضًا إلى تحرير السعة التي تشتد الحاجة إليها على السكك الحديدية الحالية لنقل المزيد من الركاب والبضائع المحلية.
ومع ذلك، بعد عدة عقود من التشغيل، خلصت دول مثل فرنسا واليابان والصين إلى أن فوائد تشغيل القطارات عالية السرعة بسرعات تزيد عن 320 كم / ساعة تفوق تكاليف الصيانة والطاقة المرتفعة التي تتكبدها. الآن لا يقتصر رواد القطارات فائقة السرعة المعترف بهم في اليابان والصين على تقنية "الصلب على الفولاذ"، بل يقومون بتطوير قطارات قادرة على تطوير سرعات تصل إلى 600 كم / ساعة.
تم وصف مفهوم القطارات عالية السرعة التي تعمل على مسارات خاصة تستخدم التحليق المغناطيسي (ماجليف) على أنها "مستقبل السفر" لأكثر من 50 عامًا، ولكن باستثناء عدد قليل من الخطوط التجريبية والطريق الصيني الذي يربط وسط مدينة شنغهاي بالمطار. ، فقد ظل الأمر على هذا النحو نظريًا في الغالب.
ولكن ليس لفترة طويلة. تستثمر اليابان 72 مليار دولار في مشروع تشو شينكانسن، والذي سيكون تتويجًا لأكثر من 40 عامًا من تطوير قطار ماجليف. سيربط الخط الذي يبلغ طوله 286 كيلومترًا طوكيو وناجا في 40 دقيقة فقط، ومن المقرر أن يمتد في النهاية إلى أوساكا، مما سيختصر الرحلة التي يبلغ طولها 500 كيلومتر من العاصمة إلى 67 دقيقة. بدأ البناء في عام 2014 وكان من المتوقع أصلاً أن يكتمل بحلول عام 2027 (مع افتتاح خط ناغويا-أوساكا بعد عشر سنوات)، ولكن مشاكل الحصول على إذن لقسم من الخط تعني أن تاريخ الافتتاح غير معروف حاليًا. وقد دفع التأخير والتجاوزات الضخمة في التكاليف الكثيرين إلى التشكيك في القيمة الاقتصادية للمشروع.
ومن غير المرجح أن تنشأ مثل هذه الصعوبات في الصين، التي تعمل أيضاً على بناء خطوط نقل مغناطيسية كبديل للسفر الجوي لمسافات قصيرة ولتوفير السفر بسرعة البرق عبر مناطقها الحضرية المكتظة بالسكان. تخطط الصين لإنشاء "دوائر مرورية مدتها ثلاث ساعات" حول مدنها الكبرى، لتحويل مجموعات المدن إلى مراكز اقتصادية.
ويعيش بالفعل أكثر من 120 مليون شخص في جنوب أكبر دولة في العالم من حيث عدد السكان، وهي منطقة دلتا نهر اللؤلؤ التي تضم هونج كونج وقوانغتشو وشنتشن. ويأمل المخططون الصينيون في دمج تسع مدن في المنطقة لإنشاء تجمع حضري مساحته 26000 ألف كيلومتر مربع. ومن المتصور إنشاء مسارات وسادة مغناطيسية لطرق شنغهاي-هانغتشو وتشنغدو-تشونغتشينغ، بالإضافة إلى العديد من الطرق الأخرى، إذا ثبت نجاحها.
في بلدان أخرى من العالم، قد تصبح التكاليف الباهظة وعدم التكامل مع السكك الحديدية الحالية عقبة أمام زيادة انتشار تكنولوجيا ماجليف. وفي ظل معاناة الصين بالفعل من الازدحام والتلوث في مدنها ذات الكثافة السكانية العالية، افتتحت الصين 2021 خط مترو أنفاق جديد يبلغ إجمالي طوله 29 كيلومترًا في ديسمبر 582 وحده. وسيتعين على العديد من البلدان الأخرى ذات المدن المتنامية أن تحذو حذوها قريبًا إذا لم تكن تريد أن تطغى عليها.
ومع ذلك، لتلبية هذه التوقعات، ستحتاج صناعة السكك الحديدية إلى التحرك بسرعة في عدة اتجاهات لتوفير قدرة أكبر بكثير، وزيادة الكفاءة والموثوقية والقدرة على تحمل التكاليف.
كانت حركة المرور الآلية موجودة منذ عقود - تم تشغيل خط فيكتوريا لمترو أنفاق لندن جزئيًا بهذه الطريقة منذ افتتاحه في عام 1967 - ولكنه يقتصر عادةً على الخطوط المستقلة ذات القطارات المتماثلة التي تعمل على فترات زمنية محددة.
في السنوات الأخيرة، قادت الصين الطريق في مجال السكك الحديدية ذاتية القيادة، ولا سيما من خلال تقديم القطارات ذاتية القيادة الوحيدة عالية السرعة في العالم والتي تسير بسرعة تصل إلى 300 كيلومتر في الساعة بين بكين ودورة الألعاب الأولمبية الشتوية لعام 2022. وتقوم اليابان أيضًا بتجربة "القطارات السريعة" التي يمكنها السفر بشكل مستقل من المحطات إلى المستودعات للصيانة، مما يحرر السائقين لتشغيل قطارات أكثر ربحية.
ومع ذلك، فإن تشغيل القطارات ذاتية القيادة على الخطوط ذاتية القيادة يعد أمرًا واحدًا. ويعد ضمان التشغيل الآمن لها على السكك الحديدية التقليدية متعددة الاستخدامات، حيث تختلط قطارات الركاب والبضائع ذات الخصائص والسرعات والأوزان المختلفة للغاية، أمرًا أكثر صعوبة.
وسوف تسمح البيانات الضخمة وما يسمى بإنترنت الأشياء لوسائل النقل بالتفاعل مع بعضها البعض ومع البيئة، مما يمهد الطريق لسفر أكثر تكاملا ومتعدد الوسائط. وستلعب الروبوتات الذكية دورًا أكبر في فحص البنية التحتية مثل الأنفاق والجسور، وكذلك في الصيانة الفعالة للهياكل القديمة.
على الرغم من صداقتها البيئية مقارنة بالطيران، لا يزال أمام السكك الحديدية طريق طويل لتقطعه لتقليل انبعاثات الكربون والتلوث الناتج عن محركات الديزل. وتماشيا مع أهداف الأمم المتحدة المتعلقة بتغير المناخ، التزمت العديد من الدول بالتخلص التدريجي من قطارات الديزل بحلول عام 2050 أو حتى قبل ذلك.
وفي أوروبا وأجزاء كثيرة من آسيا، أصبحت معظم الخطوط الأكثر ازدحاما مكهربة بالفعل، ولكن الوضع يختلف من 100٪ تقريبا من الكهرباء في سويسرا إلى أقل من 50٪ في المملكة المتحدة وما يقرب من الصفر في بعض البلدان النامية. ويهيمن وقود الديزل على أمريكا الشمالية - وخاصة على خطوط السكك الحديدية المهيمنة للشحن - ولا توجد نفس الرغبة في استخدام الكهرباء في أوروبا وآسيا.
يبدو أن تكنولوجيا البطاريات ستلعب دورًا مهمًا في الابتعاد عن "محركات الديزل القذرة" سواء بالنسبة لوسائل النقل الثقيلة أو طرق الركاب الهادئة حيث لا يمكن تبرير الكهرباء الكاملة. يتم حاليًا اختبار العديد من النماذج الأولية التي تعمل بالبطاريات أو قيد التطوير، ومع تقدم التكنولوجيا، من المفترض أن يبدأ اعتماد السكك الحديدية على الديزل في الانخفاض قبل نهاية هذا العقد.
بالنسبة للآخرين، يعد الهيدروجين أملا كبيرا لإزالة الكربون من النقل بالسكك الحديدية. يمكن استخدام الهيدروجين الأخضر الذي يتم إنتاجه في محطات خاصة تستخدم مصادر متجددة للكهرباء لتشغيل خلايا الوقود التي تحرك المحركات الكهربائية.
تقود شركة تصنيع القطارات الفرنسية Alstom الطريق من خلال قطارها الكهربائي الهيدروجيني Coradia iLint، الذي حمل أول ركاب في عام 2018، مما يمهد الطريق لإصدارات الإنتاج قيد الإنشاء الآن في العديد من البلدان الأوروبية.
تواجه السكك الحديدية في جميع أنحاء العالم أيضًا تحديات تتعلق بالكوارث الطبيعية. يتم تصميم السكك الحديدية الجديدة والمعاد بناؤها بشكل متزايد مع أخذ تغير المناخ في الاعتبار: يلعب تحسين الصرف الصحي وحماية البيئة واستعادة المناظر الطبيعية دورًا في زيادة سلامة وموثوقية السكك الحديدية.
ومن ناحية أخرى، أدى الوعي بالأضرار البيئية الناجمة عن السفر الجوي إلى إحياء السفر بالسكك الحديدية بين عشية وضحاها في أوروبا.
عند الحديث عن قطارات المستقبل، بالطبع، يجب أن نتحدث عن تقنية الهايبرلوب. استخدام الفراغ في السفر بسرعة تزيد عن 1000 كيلومتر في الساعة - هذا ما نتحدث عنه. وفقا للكثيرين، فإنه سيحدث ثورة في الطريقة التي نتحرك بها. ولكن هناك شكوك معقولة. بكل بساطة، هذا قطار في أنبوب. إنه يعمل عن طريق القضاء على عاملين يؤديان إلى إبطاء المركبات: الهواء والاحتكاك. يتكون نظام الهايبرلوب من عنصرين رئيسيين: الأنابيب والكبسولات. الأنابيب فراغ تقريبا. الكبسولات عبارة عن مركبات مضغوطة تتحرك داخل الأنابيب. والفكرة هي استخدام المغناطيس الدائم على السيارة.
مثل عربات السكك الحديدية، تسافر القرون أيضًا في قوافل. فبينما تتصل عربات القطار ببعضها البعض، يمكن لكبسولات هايبرلوب السفر إلى وجهات مختلفة. كما هو الحال عند القيادة على الطريق السريع، يستطيع كل منهم مغادرة الطريق وتغيير اتجاه الحركة. يمكنهم الانضمام إلى الأعمدة أو تركها حسب الاتجاه الذي يتجهون إليه. أنظمة النقل Hyperloop كهربائية بالكامل. وبالإضافة إلى المحركات، يتم استخدام مجموعة من المغناطيسات لدفع الكبسولات كل كيلومتر. الغياب شبه الكامل لمقاومة الهواء والاحتكاك يعني أنه ليست هناك حاجة لنظام دفع دائم. ولذلك، هناك حاجة إلى طاقة أقل.
في عام 2013، نشر إيلون ماسك وثيقة فنية وصف فيها عمل نظام النقل بالأنابيب المفرغة. ومنذ ذلك الحين، بدأت عدة فرق حول العالم العمل على مفهوم التنقل هذا.
لا يزال Hyperloop يمثل تحديًا هندسيًا كبيرًا. وعلى الرغم من أن هذا الأمر قد أثبت جدواه على الورق، إلا أن هناك العديد من التحديات في الواقع العملي. بالإضافة إلى تكاليف البدء الكبيرة، سيتطلب ختم الأنابيب تكاليف صيانة كبيرة. مسارات الهايبرلوب مصنوعة من الفولاذ الذي يتمدد وينكمش حسب درجة الحرارة الخارجية. وهذا يؤدي إلى المفاصل فضفاضة. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تكاليف صيانة كبيرة. نقطة أخرى هي الاستحواذ على الأرض. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى فهم العديد من جوانب السلامة - فقد يكون السفر أكثر خطورة في حالة حدوث أعطال. مثل هذه السرعة العالية يمكن أن تسبب الدوخة للركاب الذين سيكون لديهم أيضًا مساحة محدودة للتحرك أثناء الرحلة.
تعمل عدة مجموعات في أوروبا والعالم على تطبيقات Hyperloop. ومع ذلك، فإن التحديات التي يجب التغلب عليها - التمويل والأمن والأراضي - لا تزال تشكل عقبات رئيسية أمام نشر Hyperloop. وإلى أن يتم حلها، ستبقى فكرة السفر بالمترو حلما.
وتشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2050، ستشكل السكك الحديدية لنقل الركاب والبضائع العمود الفقري لشبكات النقل لدينا، وستكون طرق المسافات الطويلة بين المراكز المتعددة الوسائط جزءًا من الشبكات المحلية. ومع الدعم السياسي والفني اللازم، ستلعب السكك الحديدية أيضًا دورًا متزايدًا في النقل الدولي، مما يوفر بديلاً عالي الجودة للنقل البري والسفر الجوي لمسافات قصيرة.
وفي المستقبل المنظور، سوف تظل الاستثمارات في مختلف أنحاء العالم تعتمد إلى حد كبير على السكك الحديدية التقليدية المصنوعة من الصلب على الفولاذ. ولا يوجد سبب للشك في أنها سوف تستمر في تحديد مستقبل النقل بالسكك الحديدية لعقود قادمة - تماما كما كانت الحال منذ مائتي عام تقريبا.
حسنًا، هذه كلها طرق يمكننا من خلالها التنقل يومًا ما دون الإضرار بالبيئة. ولكن في الوقت الحالي، المستقبل موجود بالفعل: توفر السكك الحديدية عالية السرعة وسيلة سريعة ومنخفضة الكربون للسفر بين المدن. إذا كان لجيمس ليج أن يسافر إلى بكين اليوم، فلن يحتاج إلى سفينة، وبالتأكيد لن يحتاج إلى بغل. سوف يصعد فقط إلى القطار.
اقرأ أيضا:
اترك تعليق