در مورد خودروهای برقی چه می دانیم؟

در 200 سال گذشته، فناوری قطارهای باری تغییر چندانی نکرده است. زیرا از قرن نوزدهم لکوموتیوهای سنگین قطاری از واگن های باری را دنبال می کردند. البته طرفداران صنعت راه آهن می گویند که از آن زمان تا کنون خیلی تغییر کرده است. اما اگر به طور کلی به قضیه نگاه کنیم، اساس قطارهای باری از زمان اختراع آن تغییر چندانی نکرده است.

اکنون، سه مهندس سابق اسپیس ایکس، پس از جدا شدن از آن و تأسیس استارت آپ خود، به دنبال تغییر روش استفاده از ریل هستند. با تأسیس استارت آپ سیستم های موازی، این سه به دور از هیاهوی خبری، مخفیانه فناوری جدیدی را برای استفاده از شبکه ریلی جهانی توسعه دادند.

این شرکت به تازگی اولین نمونه از محصولات خود را با تکیه بر پیشرفت های صنعت باتری و خودروهای خودران با هدف ایجاد تغییرات گسترده در دنیای قطارهای باری معرفی کرده است. آنها امیدوارند که با افزایش برق شبکه ریلی موجود، استفاده از این زیرساخت را به منطقه وسیع تری گسترش دهند.

موفقیت یک استارت آپ بستگی به این دارد که صنعت راه آهن و مشتریان آن چقدر از ایده استفاده از نوع جدیدی از حمل و نقل ریلی راضی باشند.

سیستم موازی تنها به دنبال جایگزینی موتورهای الکتریکی جدید با موتورهای دیزلی قدیمی لوکوموتیو نیست. در عوض، این شرکت قصد دارد از موتورهای الکتریکی در واگن های فردی استفاده کند. بخش بزرگی از قطارهای مسافربری برقی اکنون از فناوری نیروی محرکه الکتریکی استفاده می کنند. با این حال، روند گسترش استفاده از این فناوری در بخش قطارهای باری کند بوده است. این موضوعی است که سیستم های موازی و بنیانگذاران آن به دنبال حل آن هستند.

هر واگن ریلی از یک باتری، یک موتور الکتریکی، چهار چرخ و مجموعه ای از حسگرها برای حرکت خودکار استفاده می کند. از آنجایی که بیشتر محموله های جهان در کانتینرهای 20 فوتی حمل می شود، وسایل نقلیه ریلی جدید برای جابجایی این نوع کانتینر طراحی شده اند. به گونه ای که کانتینر فاصله بین محورهای دو خودرو را پر می کند. ایده اصلی مهندسان این است که هر کانتینر بار با دو وسیله نقلیه الکتریکی به صورت خودکار و بدون نیاز به اپراتور به مقصد برسد.

عملکرد سیستم به گونه ای است که دو دستگاه در فاصله مناسبی از یکدیگر قرار می گیرند. سپس یک جرثقیل ظرف را پایین می آورد تا هر طرف روی یک دستگاه باشد. در مرحله بعد، دو وسیله نقلیه با استفاده از موتورهای الکتریکی و دوربین های برد کوتاه و برد و مجموعه ای از سنسورها به طور خودکار به سمت مقصد حرکت می کنند.

از نظر تئوری، از آنجایی که هر وسیله نقلیه دارای تمام ابزارهای لازم برای ناوبری و کنترل سرعت است، نیازی نیست که بخشی از یک قطار بزرگ از وسایل نقلیه تمام چرخ متحرک باشد. اما در عمل، خودروها ممکن است در گروه های بزرگ به سمت مقصد حرکت کنند.

سیستم های موازی از کلمه “گروه” به جای کلمه قطار استفاده می کنند. زیرا خودروهای برقی آنها حتی در هنگام حرکت به صورت گروهی به یکدیگر متصل نمی شوند. مت سوولمدیرعامل سیستم های موازی می گوید:

ما فکر می کنیم اندازه گروه ها در حالت ایده آل بین 10 تا 50 ماشین است. در گروه های اعشاری، بار آیرودینامیکی به بهترین وجه بین وسایل نقلیه توزیع می شود. اما از نظر تجاری، اگر ودیعه بسیار زیاد باشد، فکر می کنیم حداکثر تعداد خودروها 50 عدد باشد.

طبق استانداردهای امروزی، قطاری با 50 واگن تا حدودی قطار کوتاهی در نظر گرفته می شود. سوول در این زمینه می گوید:

قطارها همیشه بزرگ و طولانی بوده اند. اما در سال های اخیر، قطارهای باری طولانی تر شده اند. زیرا این امر باعث صرفه جویی در حرکت خودرو می شود. با این حال، مشکل این است که برخی از قطارها می توانند تا 5 کیلومتر طول داشته باشند. کجا می توان چنین وسیله عظیمی را پارک کرد؟ جواب همه جا نیست.

سوول امیدوار است که با کوتاه شدن قطارها، حمل و نقل کالا به مناطق بیشتری از طریق راه آهن امکان پذیر باشد. به خصوص در مناطقی که در حال حاضر تامین کالا بر عهده شرکت های کامیونت است. او توضیح می دهد:

سهم شبکه ریلی را در حمل و نقل کالا افزایش خواهیم داد. با کوتاه‌تر شدن قطارها، ایستگاه‌های راه‌آهن کوچک‌تر می‌شوند و می‌توانند در نزدیکی شهرها یا زیرساخت‌های دیگر ساخته شوند و به مشتریان یا کشتی‌های باری دسترسی بهتری به آن‌ها بدهند.

خودروهای برقی سیستم های موازی می توانند با یک بار شارژ 800 کیلومتر را طی کنند و دو وسیله نقلیه با کمک یکدیگر می توانند یک یا دو کانتینر روی هم را با وزن کل 29000 کیلوگرم حرکت دهند. سیستم دید مبتنی بر دوربین وسایل نقلیه می تواند سایر وسایل نقلیه و موانع و همچنین شیب و انحنای مسیر را تشخیص دهد.

سئول معتقد است که این سیستم برای جهت یابی وسیله نقلیه و حرکت خودکار در یک محیط نسبتاً بدون عارضه مناسب است و می تواند به راحتی از عهده کار برآید. با این حال، او می افزاید، اپراتور انسانی می تواند به خودروها در تصمیم گیری در موقعیت های خاص و حساس کمک کند.

نسل اول خودروهای این شرکت در یک مسیر راه آهن در جنوب کالیفرنیا در حال آزمایش است و سوول می گوید که نسل دوم نسخه بازطراحی شده به زودی آزمایش خواهد شد. او امیدوار است نسل سوم این خودروها آماده تولید شود.

نوع جدیدی از حمل و نقل ریلی

آیا این فناوری جدید موفق خواهد شد راه خود را به صنعت حمل و نقل باز کند؟ سیستم های موازی مشکلات زیادی دارند. اولین مشکل این است که موفقیت شرکت در حمل و نقل ریلی منوط به افزایش استفاده از راه آهن در مناطقی است که تا کنون بیشتر به جابجایی کالا با کامیون وابسته بوده اند. در بسیاری از این مناطق، خطوط راه آهن از کار افتاده یا نیاز به تعمیرات گسترده دارند. پاسی لاووتالامدیر برنامه حمل و نقل ریلی دانشگاه صنعتی میشیگان می گوید:

موفقیت این ایده به گستردگی شبکه ریلی و ایستگاه های قابل استفاده بستگی دارد. اکثر شهرهای کوچک یا از طریق راه آهن بی استفاده هستند یا راه آهن آنها کار نمی کند.

پس از تعمیر راه آهن توسط دولت، شرکت های حمل و نقل باید زیرساخت های لازم را برای جابجایی کانتینر و راه اندازی و نگهداری خودروی برقی ایجاد کنند. هیچ یک از این مشکلات غیر قابل حل نیست. اما شرکت هایی مانند سیستم های موازی با چالش های مهمی روبرو هستند.

مشکلات لجستیکی شاید بزرگترین مشکل آنها باشد. ترافیک شبکه ریلی جهانی به دو روش کنترل می شود: سیستم سیگنالینگ بلوک (BS) و کنترل مثبت قطار (PTC). در یک سیستم سیگنالینگ بلوک، خطوط به صورت بلوک نشان داده می شوند و حرکت بلوک ها توسط اپراتورهای انسانی کنترل می شود. اپراتورهایی به نام دیسپچر یا دیسپاچر.

سیستم کنترل مثبت قطار از سیگنال های GPS و فناوری های مشابه برای کنترل حرکت قطارها استفاده می کند. حرکت قطارها در بخش بزرگی از راه آهن ملی در ایالات متحده توسط یک سیستم سیگنالینگ کنترل می شود. اما استفاده از سیستم کنترل مثبت جدید می تواند منجر به حرکت سریعتر قطارها در فواصل کوتاهتر از یکدیگر و در نتیجه افزایش کارایی شبکه ریلی شود.

صنعت ریلی ایالات متحده در استفاده از سیستم کنترل مثبت قطار در مقایسه با رقبای بین المللی از رقبا عقب مانده است. در سال 2008، دولت ایالات متحده طبق قانون موظف شد 93000 کیلومتر از 225000 کیلومتر شبکه ریلی سراسری را به سیستم کنترل مثبت مجهز کند. هدفی که 12 سال بعد، در سال 2020 به دست آمد. بنابراین، بخش بزرگی از راه آهن ایالات متحده هنوز از سیستم کنترل مثبت قطار استفاده نمی کند. این موضوعی است که ورود فناوری های جدید به این عرصه را با مشکل مواجه کرده است. لاووتالا می گوید:

با کمک سیستم های اتوماتیک مدرن، می توانید قطارها را سریعتر و در فواصل کوتاهتر از یکدیگر حرکت دهید. اما در اینجا ما هنوز از سیستم سیگنالینگ بلوک منسوخ استفاده می کنیم.

در این صورت قطارها باید در فواصل مشخصی از یکدیگر حرکت کنند که معمولاً 3 کیلومتر است. این سیستم برای کنترل قطارهای طولانی مناسب است. بنابراین یکی از شروط مهم برای اجرای سیستم سیستم های موازی، به روز رسانی شبکه ریلی آمریکا است.

لاووتالا می گوید به دلیل استفاده از سیستم های قدیمی در شبکه ریلی و عدم توزیع مجدد کانتینرهای بار در مسافت های طولانی، ایده Parallels Systems برای حل مشکلات صنعت ریلی قانع کننده به نظر نمی رسد. او می گوید: «با این حال، ایده آنها جالب و جذاب است.

نبرد بر سر محموله

فارغ از تلاش استارتاپ سیستم های موازی برای معرفی فناوری های جدید، صنعت ریلی باید در نهایت برای شکوفایی و گسترش با مشکلات خود مواجه شود. لاووتالا در مورد این موضوع می گوید:

من معتقدم اگر صنعت ریلی و شرکت‌های آن می‌خواهند سهم خود را از بازار حمل‌ونقل افزایش دهند، باید روی جابه‌جایی کالا در مسیرهای کوتاه‌تر تمرکز کنند.

در این راستا صنعت راه آهن با رقیب بزرگی روبروست: حمل و نقل بار با کامیون که قبلاً از ورود فناوری های جدید و برق استقبال کرده بود. کامیون های برقی خودکششی می توانند هزینه های حمل و نقل کالا را تا حد زیادی کاهش دهند. کامیون های خودکششی می توانند هزینه های شرکت های حمل و نقل را به نصف کاهش دهند و کامیون های برقی به کاهش بیشتر هزینه ها کمک می کند.

علاوه بر این، این صنعت می تواند با تکیه بر فناوری نیروی محرکه الکتریکی، انتشار کربن را کاهش دهد. در نهایت می توان گفت که استفاده از ناوگان کامیون و خودروهای برقی می تواند هزینه ها و آلودگی را کاهش دهد. دو حوزه ای که صنعت راه آهن در آن بی رقیب بود. سوول در پایان می افزاید:

مزیت صنعت راه آهن همیشه این بوده است که حمل و نقل در مقایسه با کامیون ارزان تر بوده است. اما اکنون کامیون داران قرار است هزینه ها را به طور چشمگیری کاهش دهند. اگر چنین است، چه آینده ای در انتظار صنعت راه آهن است؟ ما اینجا هستیم تا پاسخ این سوال را پیدا کنیم.