Cinq innovations qui pourraient façonner l’avenir du voyage en train -Ecologie, science


À quoi ressemblera l’avenir des transports publics? Les grands projets prévus aujourd’hui, comme le réseau ferroviaire à grande vitesse HS2 du Royaume-Uni, ne sont pas fondamentalement différents de ce qui a été construit au cours des 30 dernières années. Les trains Maglev sont largement confinés à des projets de niche en Chine. Hyperloop reste une lueur non prouvée dans les yeux d’Elon Musk et de Richard Branson.

Les goûts de HS2 peuvent apporter des améliorations considérables de la capacité du réseau, mais grâce à des changements progressifs dans les conceptions conventionnelles, des voies aux bogies de train. Pourtant, alors que le secteur ferroviaire tarde prudemment à introduire de nouvelles technologies en raison du temps qu’il faut pour planifier et construire de nouvelles lignes et de nouveaux véhicules, il existe un certain nombre d’innovations techniques en cours de développement qui, si elles sont adoptées, pourraient accélérer les trains de demain. et plus sûr.

1. Interrupteurs mécatroniques

Schéma d'une jonction ferroviaire.
Système d’aiguillage et de croisement.
Saikat Dutta, Auteur fourni

La défaillance des commutateurs ou des points est responsable de presque 20% du retard total vécu par les passagers sur les chemins de fer britanniques. Cela se produit lorsqu’il y a un problème avec le mécanisme qui permet aux trains de se déplacer d’une voie à une autre à un carrefour. Malgré la fréquence du problème, la technologie utilisée dans ces mécanismes n’a guère changé depuis la première conception il y a près de 200 ans.

Mais une collaboration projet de recherche a exploré des technologies alternatives radicales. Par exemple, un design innovant appelé Repoint dispose de trois moteurs indépendants qui peuvent soulever et déplacer les rails, en s’appuyant sur la gravité pour les verrouiller en place et en assurant la redondance en cas de panne d’un ou deux moteurs.

Cela contraste avec les commutateurs existants qui font glisser les rails sur le côté et peuvent se coincer à mi-chemin, donc ont des couches supplémentaires coûteuses de capteurs et de protocoles pour atténuer le risque. Les commutateurs «mécatroniques» de nouvelle génération visent à travailler plus rapidement, à améliorer Facilité d’entretien et réduisez le risque de panne grâce à leurs moteurs de secours.

2. Suspension active

Les systèmes de suspension conventionnels limitent la vitesse d’un train lorsqu’il se déplace sur une voie courbe, ce qui limite le nombre de trains que vous pouvez utiliser sur un itinéraire. Ces systèmes de suspension fonctionnent essentiellement comme de grands ressorts, changeant automatiquement la distance entre les roues et le chariot lorsque le train se déplace sur un sol inégal pour rendre la conduite plus douce.

Des systèmes de suspension active sont en cours de développement qui introduisent de nouveaux capteurs, actionneurs et contrôleurs pour modifier plus précisément la distance entre les roues et le chariot. Cette offre améliorée confort de conduite et permet au train de parcourir des courbes avec plus grande vitesse et la stabilité. Cela peut être combiné avec des systèmes pour incliner activement le train lorsqu’il tourne le coin, offrant des avantages accrus.

Schéma de deux trains de face
Inclinaison, direction et suspension actives par rapport au train basculant traditionnel.
Saikat Dutta, Auteur fourni

3. Direction active

Dans un essieu conventionnel, les deux roues sont verrouillées et reliées à un essieu fixe, empêchant toute rotation relative entre elles. Lorsqu’un train entre dans un virage ou sur une route divergente à un croisement, il doit ralentir pour s’assurer que les roues sont guidées sur la voie et pour éviter les vibrations indésirables des roues.

Les chercheurs ferroviaires développent maintenant roues à rotation indépendante pour inclure un actionnement mécanisme qui peut aider à diriger les essieux sur la route courbe.

4. Pantographe actif

Les trains électriques à grande vitesse doivent maintenir un bon contact avec les lignes électriques aériennes via le pantographe qui se trouve sur le dessus du véhicule. Sur la ligne principale du Royaume-Uni, la hauteur du pantographe varie généralement de environ 2m pour sécuriser la connexion dans différents domaines tels que les tunnels, les passages à niveau et les ponts.

Les chercheurs commencent à se développer pantographes actifs qui ont leur hauteur et les vibrations induites impliquées dans le transfert de puissance contrôlées par un actionneur. Ces pantographes actifs peuvent améliorer la force de contact et éliminer les problèmes de perte de contact dus aux changements rapides de la hauteur des lignes aériennes et à d’autres perturbations environnementales (comme le vent).

5. Couplage virtuel

Le nombre de trains pouvant circuler sur un itinéraire (et donc la capacité de la ligne) dépend en partie du système de signalisation. La plupart des chemins de fer utilisent un système de blocs fixes, qui divise les voies en sections. Un seul train à la fois peut être dans chaque section, il doit donc y avoir un écart important entre les trains.

Mais certains chemins de fer commencent maintenant à utiliser un signalisation de bloc mobile système, qui détermine l’écart nécessaire entre les trains en fonction de la distance nécessaire à leur arrêt en cas d’urgence. Mais cet écart pourrait être encore réduit s’il était basé sur des informations en temps réel sur ce que fait le train devant et où il s’arrêtera en cas de freinage.

Ceci est connu comme « couplage virtuel»Et implique que les deux trains communiquent des informations sur leur changement de vitesse et l’activité de freinage afin qu’ils puissent réduire ou augmenter l’écart entre eux au minimum nécessaire. Avec des écarts plus courts entre eux, davantage de trains pourraient circuler en toute sécurité sur un itinéraire, augmentant ainsi la capacité globale du réseau.

Deux schémas de train sur une voie.
Système de couplage virtuel par rapport au système de blocs mobiles.
Saikat Dutta, Auteur fourni

Avec de telles innovations, nous pourrions introduire des trains capables de s’adapter aux caractéristiques changeantes de la ligne afin de maintenir des vitesses élevées pendant la majeure partie du trajet et d’éviter ces périodes d’arrêt-départ ennuyeuses. Élargir et bouleverser les limites des conceptions ferroviaires actuelles de cette manière nous permettrait de créer un réseau de nouvelle génération avec un changement radical de performances adapté au 21e siècle – sans avoir besoin de trains en lévitation coûteux ou de tubes à vide.

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