از کشیدن با اسب روی ریل تا ترن‌هایی که روی هوا حرکت می‌کنند
هم قطار با مغناطیس، هم‌سفر با سرعت باد
یکی از قدیمی‌ترین وسایل نقلیه در جهان، قطار است که تاریخ پیدایش آن به قرن شانزدهم میلادی بازمی‌گردد؛ زمانی که خودرو و هواپیما وجود نداشت و مردم برای جابه‌جایی در خشکی از چهارپایان استفاده می‌کردند. قطارهای آن دوران نیز توسط اسب‌های پرقدرت روی ریل‌های چوبی کشیده می‌شدند و بنابراین، هنوز نمی‌توانیم بگوییم که قطار به شکل امروزی آن، اختراع شده بود. نخستین قطار بخار در اوایل قرن نوزدهم روی ریل قرار گرفت و از آن زمان بود که حمل‌ونقل و ترابری شکل و گونه جدیدی به‌خود گرفت.
نخستین لکوموتیو بخار
«ریچارد ترویتیک» برای نخستین بار لکوموتیو ابداعی خود مجهز به موتور بخار را روی ریل‌های فولادی به‌حرکت درآورد، دوران قطارهای امروزی را هم آغاز کرد. این مهم در سال۱۸۰۴ و در ولز جنوبی انجام شد. او ابتدا یک لکوموتیو با موتور بخار برای حمل بار با ظرفیت ۲۰تن درست کرد و سپس یک لکوموتیو با موتور بخار به‌منظور حمل مسافر ابداع کرد. او مردم شهر را سوار قطارش می‌کرد و یک دور کامل به دور شهر می‌چرخید و پول ناچیزی از آنها به‌عنوان کرایه دریافت می‌کرد تا اینکه یک روز یکی از چرخ‌های لکوموتیو ریچارد شکست. پس از آن بود که او دیگر از لکوموتیو خود استفاده نکرد و این وسیله نقلیه را به کناری رها کرد. ولی کسی که در تبدیل قطار به وسیله بسیار مهم حمل‌ونقل عمومی نقش مهمی را ایفا کرد، «جورج استفنسون» انگلیسی بود که یک قطار تقریباً بزرگ ساخت و آن را به لکوموتیوی با موتور بخار مجهز کرد.
انواع قطار
قطارهای بین‌شهری انواع مختلفی دارند که برای اهداف خاصی طراحی شده‌اند. یک قطار می‌تواند از ترکیبی از یک یا چند لکوموتیو و واگن‌های راهآهن متصل به آن، یا یک واحد چندگانه خودران، یا گاهی یک واگن تنها یا بندبند به نام واگن ریلی تشکیل شود. انواع خاصی از قطارها که در راه‌آهن‌های امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرند، عبارتند از: مونوریل، راهآهن سریعالسیر، ماگ‌لِو (مغناطیسی)، راهآهن اتمسفریک، راهآهن زیرزمینی تایر-لاستیکی، قطار کابلی و قطار چرخ‌شانه‌ای.
تندروها یا سریعالسیر
یکی از انواع قابل‌توجه و در حال رشد قطارها، سریع‌السیرها هستند که معمولاً با سرعتی بیشتر از ۲۰۰کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند و اغلب در مسیرهای اختصاصی کار می‌کنند. چنین چیزی به این خاطر است که خط مورد بررسی قرار می‌گیرد و برای تطبیق با سرعت بالا آماده می‌شود. نخستین نمونه موفق سیستم ریلی مسافربری پرسرعت، «شینکانسن» ژاپن بود که در اصطلاح عامیانه به آن «قطار گلوله‌ای» هم می‌گویند که در اکتبر ۱۹۶۴ و برای بازی‌های المپیک توکیو شروع به‌کار کرد.
چرخ‌دار یا مغناطیسی
گاهی به شوخی می‌گویند، طرف شغل‌اش گرفتن پنچری قطار است! اما نمونه‌ای از قطار این روزها در برخی نقاط جهان دیده می‌شود که همان چرخ فولادی را هم ندارند و باعث بیکاری برخی از افرادی شده‌اند که کارشان گرفتن پنچری قطار بوده است! قطارهای مغناطیسی که در صفحات بعد بیشتر درباره‌شان توضیح می‌دهیم، قطارهایی هستند که روی ریل‌های خاص حرکت می‌کنند و به‌خاطر سیستم مورد استفاده در حرکت‌شان، کمی بالاتر از ریل و در واقع روی هوا قرار می‌گیرند. با چنین وضعیتی دیگر هیچ‌چیز جز هوا، جلودار این قطارها در سرعت‌گرفتن نیست و به همین دلیل تقریبا هر از گاهی اخباری در خصوص رکوردشکنی در سرعت قطار به گوش می‌رسد.
راهآهن پرسرعت در آسیا و اروپا جایگزینی ایده‌آل برای هواپیما در سفرهای تا هزار کیلومتر است
با قطار پرواز کن
قطار سریعالسیر (High-Speed Rail)، قطار مسافربری است که معمولا دست‌کم 200کیلومتر در ساعت سرعت دارد و می‌تواند تا 355کیلومتر در ساعت نیز حرکت کند؛ اگرچه برخی از آنها به سرعت‌های بالاتری هم رسیده‌اند. بیش از 20کشور عمدتاً در آسیا و اروپا، شبکه‌های ریلی پرسرعت دارند. محققان حمل‌ونقل دریافته‌اند که سفر از طریق راهآهن پرسرعت در آسیا و اروپا یک جایگزین رقابتی برای هواپیما در سفرهایی تا حدود 1000کیلومتر است.
تاریخ چه می‌گوید
اولین راهآهن پرسرعت، خط شینکانسن ژاپن به طول ۵۱۵کیلومتر بود که توکیو و اوزاکا را به هم متصل می‌کرد و پیش از بازی‌های المپیک تابستانی ۱۹۶۴ افتتاح شد. افتتاح آن با استقبال گسترده بین‌المللی روبه‌رو شد و شینکانسن به‌دلیل سرعت بسیار زیاد قطارها و شکل گلوله آیرودینامیکی دماغه‌اش خیلی سریع «قطار گلوله» نام گرفت. بسیاری از نوآوری‌ها، مانند استفاده از اتصالات بتنی پیش‌تنیده و بخش‌های جوشکاری‌شده مسیر به طول 1.6کیلومتر در ساخت خط معرفی شدند.
قطار سریعالسیر ژاپن به گسترش این فناوری در سایر نقاط جهان کمک کرد. نخستین خط پرسرعت اروپا در ایتالیا در سال1977بین رم و فلورانس افتتاح شد. پس از آن فرانسه در سال1981با خدمات‌رسانی بین پاریس و لیون دارای چنین قطارهایی شد. در کانادا، قطارهای توربو ساخت آمریکا در دهه1970بین مونترال و تورنتو کار می‌کردند، اما در نهایت بیکار شدند. راهآهن سریعالسیر کره برای نخستین بار در سال2004در بخشی از خط سئول-بوسان تأسیس شد. کل این خط در سال2010تکمیل شد. در سال2007، کانال ریلی تونل مانش، به نام High Speed 1، برای اتصال تونل مانش به لندن افتتاح شد و حتی جابه‌جایی مسافران بین‌المللی بین سرزمین اصلی اروپا و بریتانیا را تسهیل کرد. در سال2018، خط البراق که کازابلانکا و طنجه را در مراکش به‌هم متصل می‌کند، نخستین راهآهن پرسرعت در آفریقا نام گرفت. با این حال هنوز هیچ خط ریلی پرسرعتی در آمریکای لاتین وجود ندارد.
چین که در آغاز قرن بیست و یکم هیچ خط آهن پرسرعتی نداشت، با سرعت زیاد این راهآهن را ساخت و اکنون در این شیوه حمل‌ونقل در جهان پیشتاز است. با شبکه‌ای از خطوط که تقریباً 38هزار کیلومتر را پوشش می‌دهد، راهآهن پرسرعت، تمام خوشه‌های بزرگ این کشور پهناور را به‌هم متصل می‌کند. چین قصد دارد تا سال2035شبکه راهآهن سریعالسیر خود را به 70هزار کیلومتر گسترش دهد.
فناوری
بیشتر خطوط ریلی پرسرعت از چرخ‌های فولادی استفاده می‌کنند که مانند قطارهای معمولی روی ریل‌های فولادی حرکت می‌کنند. ترن‌های توربو قدیمی‌تر که در بخش‌هایی از آمریکای شمالی در دهه‌های 1970و 1980مورد استفاده قرار می‌گرفتند، توسط یک موتور توربین گازی مشابه موتور مورد استفاده در هواپیماهای جت نیرو می‌گرفتند. این نوع ریل‌های پرسرعت تا حد زیادی به نفع قطارهای برقی متوقف شده‌اند. شینکانسن ژاپن قطارهای برقی چند واحدی هستند که نیروی خود را از یک سیستم سیم سقفی تامین می‌کنند. گاهی اوقات قطارهای برقی با ظرفیت هزار مسافر یا بیشتر و با سرعت بیش از 320کیلومتر در ساعت، ویژگی‌های ایمنی پیچیده‌ای دارند. به‌عنوان مثال، هر واگن مجهز به سیستم‌های ترمز تخصصی است که به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در ترمزهای اضطراری دچار لغزیدگی نشوند. علاوه بر این، تمام حرکات قطارها توسط یک واحد کامپیوتری مرکزی نظارت و کنترل می‌شود و ریل‌ها از نظر موانع احتمالی نظارت می‌شوند.
راه‌اندازی قطارهای سریعالسیر در ایران
موضوع قطارهای سریعالسیر در ایران چندی است که مطرح می‌شود و در یکی از جدیدترین اظهارنظرها، میعاد صالحی، معاون وزیر راه و شهرسازی درباره راه‌اندازی راهآهن سریعالسیر در کشور سخن گفته است. او در این خصوص گفت: «درحال طراحی راهآهن سریعالسیر تهران - مشهد با توجه به فناوری پیچیده آن هستیم که به‌زودی جزئیات آن اعلام می‌شود. قطار سریعالسیر دارای تکنولوژی پیچیده‌ای است؛ چرا که نسل راهآهن برقی دارای فناوری پیشرفته ای بوده و از فضای دیزلی به نسل راهآهن برقی ارتقا پیدا کرده است. در حال طراحی این مسیر هستیم که به‌زودی جزئیات آن اعلام می‌شود. البته با توجه به فناوری پیشرفته این مسیر، علاوه بر استفاده از ظرفیت و دانش داخلی از دانش کشورهای همسایه هم استفاده خواهیم کرد.»
یخ‌ها
قطارهای یخ (ICE) در خط راهآهن سراسری آلمان بسیار مشهور هستند و اکنون سری4آنها درحال حرکت در نقاط مختلف اروپاست. قطاری ساخته شرکت زیمنس که در زمره قطارهای پرسرعت جهان محسوب می‌شود. با اسکن کد، ویدئویی از حرکت آن را ببینید.
آزمایش سریع‌ترین در جهان
چینی‌ها مدعی شده‌اند که قطاری در دست ساخت دارند که سرعت آن تا نزدیکی‌های هزار کیلومتر در ساعت نیز می‌رسد. با اسکن کد، حرکت آزمایشی این قطار مغناطیسی پرسرعت را در یک ویدئو می‌توانید مشاهده فرمایید.
سریع‌تر از هواپیماها
تاکنون پیش نیامده است که یک قطار بتواند شما را با سرعت هواپیما به مقصد برساند، اما قطار پرسرعت مغناطیسی چین امکان دارد این مهم را در آینده‌ای نزدیک به سرانجام برساند.
در آزمایشی جدید، این قطار با سرعت 450کیلومتر در ساعت رکوردی را برای خود دست‌وپا کرد و به یکی از سریع‌ترین قطارهای جهان تبدیل شد.
پس از تکمیل طرح، مهندسان امیدوارند که قطار مغناطیسی‌شان به سرعت 994کیلومتر در ساعت برسد؛ یعنی سریع‌تر از پروازهای تجاری که به‌طور متوسط با سرعت 870تا 920کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند.
این قطار از «شناوری مغناطیسی» استفاده می‌کند تا به‌طور مؤثر روی هوای رقیق سر بخورد و اصطکاک و آلودگی صوتی را از بین ببرد و در عین حال به قطارها اجازه دهد با سرعت‌های بالاتری حرکت کنند. این کار با استفاده از آهنرباهای ابررسانا در یک خط لوله با خلأ کم انجام می‌شود. آهنرباهای ابررسانا، آهنرباهای الکتریکی هستند که تا دماهای بسیار زیاد، سرد شده‌اند که میدان مغناطیسی را تقویت می‌کند. آهنرباهای ابررسانا در قطار با فلز روی دیواره‌های خط لوله تعامل کرده و قطار را به سمت جلو حرکت می‌دهند و یک بالشتک از هوا بین قطار و مسیر ایجاد می‌کنند. چین در حال حاضر یک قطار مغناطیسی در شانگهای دارد که فرودگاه پودونگ را به ایستگاه جاده لونگ یانگ در مرکز شهر متصل می‌کند. سفر 31کیلومتری تقریباً 7دقیقه طول می‌کشد. چین قصد دارد فناوری مغناطیسی خود را در خطوط راهآهن در سراسر کشور گسترش دهد تا سفر بین شهرهای بزرگ و مناطق روستایی را آسان کند. این هدف بخشی از پروژه نوآوری فناوری راهآهن «چین 450» محسوب می‌شود که در چهاردهمین برنامه پنج‌ساله این کشور بین سال‌های 2021تا 2025گنجانده شده است.
با ایجاد ارتباط بیشتر در سراسر کشور، پروژه CR450 زمان سفر و هزینه‌های جمعیت گسترده چین را به حداقل می‌رساند، درحالی‌که انتشار آلودگی هوا از حمل‌ونقل را نیز کاهش می‌دهد.
در حال حاضر، انتشار گازهای گلخانه‌ای حمل‌ونقل در چین درحال افزایش است. تعداد خودروهای سواری بین سال‌های 2005تا 2020میلادی 12برابر شده و از 19میلیون به 239میلیون دستگاه رسیده است. قطارهای مغناطیسی هیچ‌گونه آلودگی مستقیمی تولید نمی‌کنند و این مزیت اضافه را دارند که چشم‌اندازها را از بین نمی‌برد. برخلاف بزرگراه‌ها و ریل‌های قطار سنتی، حیوانات می‌توانند با خیال راحت از زیرراه‌آهن مغناطیسی(راه‌آهن‌هایی که اغلب روی پایه‌های بلند تی(T) شکل استوار شده‌اند.) عبور کنند. پیش‌بینی شده است که این قطار مغناطیسی پرسرعت تا 10سال آینده در چین راه‌اندازی شود.