Geleceğin yolcu trenleri nasıl görünecek

1873 baharında İskoç balina avcısı James Legge, Şanghay'dan Pekin'e doğru yola çıktı ve yolculuk iki hafta sürdü. Başlangıçta tekneyle Tianjin'e, ardından katırla Çin'in başkentine gitti. Bugün 1200 kilometrelik aynı yolculuk yüksek hızlı trenle dört saatten biraz fazla sürüyor. İki şehir arasındaki uçuş 20 saat XNUMX dakika sürüyor. Avrupa'ya gelince, yüksek hızlı Frecciarossa trenleri Milano'dan Roma'ya giderek yolcuların varış noktalarına üç saatten daha kısa sürede ulaşmalarına olanak tanıyor ve Tokyo'dan Osaka'ya Shinkansen yüksek hızlı trenleri iki buçuk saatte ulaşıyor.

İnsanlar daha önce hiçbir zaman bugünkü kadar hızlı ve kolay seyahat etmemişti. Ancak bu kolaylığın bir bedeli var: Ulaşım küresel karbondioksit emisyonlarının %20'sini oluşturuyor ve son otuz yılda ulaşımdan kaynaklanan karbondioksit emisyonlarının oranı diğer kaynaklardan daha hızlı arttı. Bu, özellikle demiryolu veya karayolu taşımacılığından daha hızlı büyüyen hava yolculuğu için geçerlidir. Bu şu soruyu gündeme getiriyor: Gezegeni öldürmeden yüksek hızlarda seyahat etmek mümkün mü? Ve eğer öyleyse, nasıl?

Daha hızlı, daha temiz, daha çevre dostu ve ileri teknolojiyle donatılmış demiryolları, gelecekteki mobilite ihtiyaçlarımızın omurgası olma potansiyeline sahip tek ulaşım aracıdır. 200 yılında ilk yolcu demiryolunun kullanıma sunulmasının 2025. yılı yaklaşırken, iklim değişikliği, artan kentleşme ve nüfus artışıyla boğuşan dünyada sürdürülebilir mobilitenin sağlanmasında trenler her zamankinden daha büyük önem taşıyor. Küresel kentsel nüfus saniyede iki kişi oranında artıyor ve bu da her gün 172,800 yeni şehir sakininin ortaya çıkmasına neden oluyor. Avrupa ve Japonya gibi dünyanın bazı bölgelerinde nüfus düşüşü yaşanırken, nüfus artışının %90'ının gelişmekte olan ülkelerin şehir ve mega kentlerinde meydana gelmesi bekleniyor.

Hızla büyüyen bu şehirlerin, bölgelerin ve mega şehirlerin gelişmesi için verimli toplu taşıma sadece arzu edilen bir şey değil aynı zamanda şarttır.

Yüksek hızlı trenler ne kadar hızlı olabilir?

Modern yüksek hızlı trenler, Avrupa ve Asya'daki hat ağı genişlemeye devam ederken, Fransa, Almanya, İspanya, Hindistan, Japonya gibi ülkelerde yeni hatların planlanması veya inşaat halinde olmasıyla ve çok daha büyük ölçekte sıklıkla manşetlere çıkıyor. Çin'de 2025 yılına kadar yüksek hızlı ağ 50,000 kilometreye ulaşacak.

2030'ların başlarında, tartışmalı Yüksek Hızlı 2 (HS2) demiryolu bağlantısının inşaatı tamamlandığında, bütçe aşımları ve bunun hassas alanlar üzerindeki etkisi konusundaki anlaşmazlıklar arasında İngiltere, aynı standartta çalışabilen, dünyanın en hızlı geleneksel trenleriyle övünecek. 362 km/saat hıza ancak potansiyel olarak 400 km/saat'e kadar hızlara ulaşabiliyor.

Japon yüksek hızlı tren teknolojisini İngiliz tasarımıyla birleştiren 2.5 milyar dolarlık HS2 tren filosu, Londra ile Londra arasındaki şehirlerarası yolculukta devrim yaratacak. English Midlands ve kuzey şehirleri. Şehirlerarası taşımacılığın HS2'ye kaydırılması aynı zamanda daha fazla yerel yolcu ve yükün karşılanması için mevcut demiryollarında çok ihtiyaç duyulan kapasiteyi de serbest bırakacaktır.

Bununla birlikte, birkaç on yıl boyunca Fransa, Japonya ve Çin gibi ülkeler, saatte 320 km'yi aşan yüksek hızlı trenleri çalıştırmanın faydalarının, bunların gerektirdiği önemli ölçüde yüksek bakım ve enerji maliyetlerinden daha ağır bastığı sonucuna varmışlardır. Artık yüksek hızlı demiryolunun tanınmış liderleri olan Japonya ve Çin, kendilerini "çelik üzerine çelik" teknolojisiyle sınırlandırmıyor, aynı zamanda 600 km/saat'e kadar hızlara ulaşabilen trenler geliştiriyorlar.

Manyetik kaldırma (maglev) kullanarak özel raylar üzerinde seyahat eden süper hızlı trenler kavramı, 50 yılı aşkın bir süredir "seyahatin geleceği" olarak lanse ediliyor, ancak birkaç deneysel hat ve Şanghay merkezini havaalanına bağlayan Çin rotası dışında, büyük ölçüde teorik kalmıştır.

Ama uzun sürmez. Japonya, 72 yılı aşkın maglev gelişiminin doruk noktasını işaret edecek olan Chuo Shinkansen projesine 40 milyar dolar yatırım yapıyor. 286 kilometrelik hat, Tokyo ile Nagoya'yı birbirine bağlayarak mesafenin sadece 40 dakikada kat edilmesini sağlayacak ve sonunda Osaka'ya kadar uzanarak başkentten 500 kilometrelik yolculuğu 67 dakikaya indirecek. İnşaat 2014 yılında başladı ve başlangıçta 2027 yılına kadar tamamlanması bekleniyordu (Nagoya-Osaka hattı on yıl sonra açılıyordu), ancak hattın bazı bölümleri için izin alınmasındaki sorunlar, açılış tarihinin şu anda bilinmediği anlamına geliyor. Gecikmeler ve büyük maliyet aşımları birçok kişinin projenin ekonomik açıdan uygulanabilirliğini sorgulamasına yol açtı.

Kısa mesafeli uçuşlara alternatif olarak maglev hatları inşa eden ve yoğun nüfuslu kentsel alanlarda yüksek hızlı seyahati kolaylaştıran Çin'de bu tür zorlukların ortaya çıkması pek mümkün görünmüyor. Çin, büyük şehirlerinin çevresinde "üç saatlik ulaşım çemberleri" oluşturarak şehir kümelerini ekonomik güç merkezlerine dönüştürmeyi planlıyor.

Dünyanın en yoğun nüfuslu ülkesinin güney bölgesinde, Hong Kong, Guangzhou ve Shenzhen'i kapsayan Pearl Nehri Deltası bölgesi halihazırda 120 milyondan fazla insana ev sahipliği yapıyor. Çinli planlamacılar bölgedeki dokuz şehri birbirine bağlayarak 26,000 kilometrekarelik bir metropol alanı yaratmayı hedefliyor. Maglev hatlarının Şanghay-Hangzhou ve Chengdu-Chongqing gibi rotalar için planlanması planlanıyor ve başarılı olunması halinde takip edilecek pek çok rota daha var.

Dünyadaki diğer ülkelerdeki devasa maliyetler ve mevcut demiryollarıyla entegrasyon eksikliği, maglev teknolojisinin daha da yayılmasını engelleyebilir. Zaten yoğun nüfuslu şehirlerinde trafik sıkışıklığı ve kirlilikle boğuşan Çin, yalnızca Aralık 29'de toplam 582 kilometre uzunluğunda 2021 yeni metro hattı açtı. Büyüyen şehirlere sahip diğer birçok ülke, eğer bunalmak istemiyorlarsa, yakında bu örneği takip etmek zorunda kalacak.

Ancak bu beklentileri karşılamak için demiryolu endüstrisinin, önemli ölçüde daha fazla kapasite, verimlilik, güvenilirlik ve erişilebilirlik sağlamak amacıyla çeşitli cephelerde hızlı hareket etmesi gerekecektir.

İnsansız trenler

Otomatik hareket onlarca yıldır mevcut (Londra Metrosu'nun Victoria hattının bir kısmı 1967'deki açılışından bu yana kısmen bu şekilde işletiliyor) ancak bu genellikle aynı trenlerin belirli aralıklarla çalıştığı otonom hatları kapsıyor.

Son yıllarda Çin, Pekin ile 300 Kış Olimpiyat Oyunları mekanları arasında saatte 2022 km'ye varan hızlarda seyahat eden dünyanın tek yüksek hızlı otonom trenlerini tanıtarak otonom demiryollarında liderliği ele geçirdi. Japonya aynı zamanda bakım için terminaller ve depolar arasında otonom olarak hareket edebilen, sürücülerin daha fazla gelir getiren trenleri işletmesine olanak tanıyan "hızlı trenler" üzerinde de deneyler yapıyor.

Ancak insansız trenleri özel hatlarda yönetmek başka bir şeydir. Birbirinden farklı özellik, hız ve ağırlıktaki yolcu ve yük trenlerinin çalıştığı geleneksel karma kullanımlı demiryollarında bunların güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak çok daha zordur.

Büyük veri ve Nesnelerin İnterneti olarak adlandırılan şey, farklı ulaşım modlarının birbirleriyle ve çevreyle etkileşime girmesini sağlayarak daha entegre, çok modlu yolculukların önünü açacak. Akıllı robotlar, tüneller ve köprüler gibi altyapıların denetlenmesinde ve eski yapıların verimli bir şekilde bakımında önemli bir rol oynayacak.

Çevre üzerindeki etki

Havacılığa kıyasla daha fazla çevre dostu olduğu kanıtlanmış olmasına rağmen, demiryollarının kendi karbon emisyonlarını ve dizel motorlardan kaynaklanan kirliliği azaltmak için hala kat etmesi gereken uzun bir yol var. Birleşmiş Milletler'in iklim değişikliği hedefleri doğrultusunda birçok ülke, dizel trenleri 2050 yılına kadar, hatta daha erken bir tarihe kadar kullanımdan kaldırmayı taahhüt etti.

Avrupa'da ve Asya'nın birçok yerinde, en yoğun hatların çoğu zaten elektrikli, ancak durum heterojen - İsviçre'de neredeyse %100 elektriklendirmeden İngiltere'de %50'den az ve bazı gelişmekte olan ülkelerde neredeyse sıfıra kadar. Kuzey Amerika'da dizel ulaşım hakim - özellikle büyük yük demiryollarında - ve Avrupa ve Asya'da görülen elektriklendirme için aynı baskı yok.

Pil teknolojileri, hem ağır yük taşımacılığı hem de tam elektrifikasyonun mümkün olmayabileceği sessiz yolcu rotaları için "kirli dizel"in aşamalı olarak ortadan kaldırılmasında önemli bir rol oynamaya hazır görünüyor. Pille çalışan çok sayıda prototip şu anda test ediliyor veya geliştiriliyor ve teknoloji ilerledikçe demiryolu taşımacılığının dizel yakıta bağımlılığı bu on yılın sonundan önce bile azalmaya başlayacak.

Diğerleri için hidrojen, demiryolu taşımacılığının karbondan arındırılması için önemli bir umudu temsil ediyor. Yenilenebilir elektrik kaynakları kullanılarak özel tesislerde üretilen yeşil hidrojen, elektrik motorlarını çalıştıran yakıt hücrelerine güç sağlamak için kullanılabilir.

Fransız tren üreticisi Alstom, 2018 yılında ilk yolcularını taşıyan ve birçok Avrupa ülkesi için inşa edilmeye başlanan seri versiyonların önünü açan hidrojen-elektrikli treni Coradia iLint ile lider konumda.

Dünya çapındaki demiryolları da doğal afetlerle ilgili zorluklarla boğuşuyor. Yeni ve yeniden inşa edilen demiryolları, iklim değişikliği göz önünde bulundurularak giderek daha fazla tasarlanıyor: iyileştirilmiş drenaj, çevre koruma ve doğal peyzajların restorasyonu, demiryollarının emniyetini ve güvenilirliğini artırmada rol oynuyor.

Bu arada, hava yolculuğunun çevreye verdiği zararın farkındalığı, Avrupa'da gecelik demiryolu yolculuğunun yeniden canlanmasına yol açtı.

Hyperloop: geleceğin treni. Bu doğru mu?

Geleceğin trenleri söz konusu olduğunda, Hyperloop teknolojisinden bahsetmek kesinlikle değer. 1000 km/s'yi aşan hızlarda seyahat için vakum kullanmak - bu bir oyun değiştirici. Birçok kişi bunun hareket etme şeklimizi devrim niteliğinde değiştireceğine inanıyor. Ancak geçerli şüpheler var. Basitçe söylemek gerekirse, bu bir tüpün içinde hareket eden ve araçları yavaşlatan iki faktörü ortadan kaldıran bir tren: hava direnci ve sürtünme. Hyperloop sistemi iki ana elemandan oluşur: tüpler ve kapsüller. Tüpler neredeyse vakumla kapatılmışken, kapsüller tüplerin içinde hareket eden basınçlı araçlardır. Fikir, araçlarda kalıcı mıknatısların kullanılmasını içerir.

Kapsüller de tren vagonlarına benzer şekilde sütunlar halinde hareket ediyor. Ancak trenlerde arabalar birbirine bağlıyken Hyperloop kapsülleri farklı noktalara seyahat edebiliyor. Bir otoyolda sürüş yapmak gibi, her kapsül pistten çıkıp yön değiştirebilir. Gittikleri yöne göre sütunlara katılabilir veya ayrılabilirler. Hyperloop ulaşım sistemleri tamamen elektriklidir. Kapsülleri her kilometrede itmek için motorlara ek olarak bir dizi mıknatıs da kullanılıyor. Hava direncinin ve sürtünmenin neredeyse tamamen yokluğu, sabit bir tahrik sistemine gerek olmadığı anlamına gelir. Bu nedenle daha az enerjiye ihtiyaç duyulur.

Elon Musk, 2013 yılında vakum tüplü taşıma sisteminin çalışmasını özetleyen bir teknik makale yayınladı. O zamandan bu yana dünya çapında birçok ekip bu mobilite konsepti üzerinde çalışmaya başladı.

Hyperloop hala büyük bir mühendislik zorluğu teşkil ediyor. Kağıt üzerinde uygulanabilir olduğu kanıtlanmış olsa da, pratik uygulama çok daha fazla zorluk sunuyor. Önemli ilk maliyetlere ek olarak, tüpleri kapatmak önemli bakım masrafları gerektirecektir. Hyperloop rayları, dış sıcaklıklara bağlı olarak genişleyen ve daralan çelikten yapılmıştır. Bu, önemli bakım maliyetlerine yol açan hareketli bağlantılar gerektirir. Bir diğer sorun da arazi edinme ihtiyacıdır. Dahası, hala ele alınması gereken birçok güvenlik yönü var - arızalar durumunda bir yolculuk çok daha riskli olabilir. Yüksek hız, yolculuk sırasında hareket etmek için sınırlı alana sahip olacak yolcular arasında baş dönmesine neden olabilir.

Avrupa'da ve dünyanın dört bir yanında birçok grup Hyperloop'u uygulamak için çalışıyor. Ancak, üstesinden gelinmesi gereken zorluklar -finansman, güvenlik ve arazi edinimi- Hyperloop'u uygulamanın önünde hala önemli engeller. Bunlar ele alınana kadar, bir tüpte seyahat etme fikri bir hayal olarak kalacak.

Sonuç

2050 yılına gelindiğinde yolcu ve yük demiryollarının, yerel ağlara entegre çok modlu merkezler arasındaki şehirlerarası rotalarla ulaşım ağlarımızın omurgasını oluşturacağına inanılıyor. Demiryolları, gerekli siyasi ve teknik destekle birlikte, uluslararası taşımacılıkta giderek daha önemli bir rol oynayacak ve karayolu taşımacılığına ve kısa mesafeli hava yolculuğuna yüksek kaliteli bir alternatif sunacaktır.

Öngörülebilir gelecekte, dünya çapındaki yatırımlar hala büyük ölçüde geleneksel çelik-çelik demiryollarına dayalı olacak. Bunun, yaklaşık 200 yıldır olduğu gibi, önümüzdeki yıllarda da demiryolu taşımacılığının geleceğini belirlemeye devam edeceğinden şüphe etmek için hiçbir neden yok.

Bütün bunlar bir gün çevreye zarar vermeden hareket edebilmemizin yolları. Ancak şimdilik gelecek zaten burada: Yüksek hızlı tren, şehirler arasında seyahat etmenin hızlı, düşük karbonlu bir yolunu sunuyor. James Legge bugün Pekin yolculuğuna çıkıyor olsaydı, bir gemiye ve kesinlikle bir katıra ihtiyacı olmazdı. Bir trene atlayacaktı.

Ayrıca bakınız:

• Geleceğin Yolcu Uçakları Nasıl Görünecek
• Dünyanın Sonunu Getirebilecek 6 Kıtalararası Balistik Füze (ICBM)