Världens första järnvägslinje med ånglok som transporterade både passagerare och gods mellan två städer öppnades för nästan 200 år sedan mellan Manchester och Liverpool i Storbritannien. Sedan dess har järnvägsindustrin gått igenom mängder av innovationer inom järnvägstekniken till där vi är idag med automatiska signalsystem, en elektrifierad järnväg, automatiska järnvägsbommar och varningssystem. Idag är tåget ett av de vanligaste transportmedlen och är ofta det bästa sättet att ta sig mellan städer. Under 2020 färdades passagerare cirka 378 miljarder km på europeiska järnvägar.
Varför måste då järnvägsindustrin förnya sig?
Trots att tåget är så populärt är järnvägsindustrin inte perfekt och den kan förbättras på flera olika sätt. En av de viktigaste prioriteringarna för ingenjörer och designer inom järnvägsindustrin är hastigheten. Den kan alltid förbättras i takt med att tekniken utvecklas. Det är extra viktigt när efterfrågan på tågtrafik är hög eftersom man kan transportera många fler om det går snabbt. Snabbare tåg kan också konkurrera direkt med flyget, vilket skulle betyda lägre utsläpp.
EU har som mål att vara koldioxidneutralt till 2050, och järnvägsindustrin har en viktig roll att spela för att EU ska klara det målet. Vissa tekniker kan använda elektrifierade järnvägar, vilket skulle minska utsläppen från traditionella tåg avsevärt. Säkerheten är en annan aspekt som kan förbättras med bättre teknik, eftersom man kan undvika den mänskliga faktorn om man istället har automatiska system. Genom åren har vi sett mängder av innovationer som har försökt tackla de här problemen. Några har varit mer lyckade än andra. Vi ska ta en titt på de sex bästa innovationerna inom järnvägstekniken just nu.
Tåginnovationer
Höghastighetståg
Höghastighetståg är det snabbaste sättet att ta sig mellan stora städer. Några höghastighetståg, till exempel Shinkansen i Japan och TGV i Frankrike, kan köra upp till 320 kilometer i timmen. Det uppfyller den ökade efterfrågan på snabbare och bättre resor från A till B och runt städer. Det minskar trafikstockningar och förbättrar rörligheten. Med sådana hastigheter kan tåget på riktigt konkurrera med flyget, samtidigt som det är runt åtta gånger energisnålare enligt Internationella järnvägsunionen (UIC).
Höghastighetståg finns för närvarande bara i drift i 16 av världens länder. De flesta länder har särskilda banor och linjer för höghastighetståg, men de kan även köras på traditionella tågspår med lägre hastighet. Takmonterade pantografer och ledningar i luften driver tågen, som ofta har två synkroniserade motorer på vardera sida.
Maglevtåg (från engelskans magnetic levitation) är tåg som körs upphöjda cirka 10 centimeter ovanför marken med hjälp av magnetisk kraft. Till skillnad från traditionella tåg har maglevtåg inga hjul. Istället används elektromagnetisk kraft för att lyfta tåget ovanför spåren. Magneterna som används till maglevtåg är supraledande, vilket betyder att när de kyls ner till cirka -268℃ kan de skapa magnetfält som är tio gånger starkare än vanliga elektromagneter. Tack vare det kan de lyfta och driva tåget framåt. Det betyder att det inte blir någon friktion och tågen kan färdas i otroliga hastigheter. Faktum är att det snabbaste maglevtåget har kört så snabbt som 603 km/h.
Men det är inte bara de höga hastigheterna som gör maglevtågen så attraktiva. Det elektriska framdrivningssystemet minskar användningen av fossila bränslen och utsläppen. Tack vare att det inte är någon friktion kräver maglevtåg i allmänhet mindre energi för att behålla hastigheten och det regenerativa bromssystemet återanvänder energi som går förlorad i traditionella tåg. Dessutom innebär det mindre underhållsarbete på spår, banor och tåg eftersom risken att komponenterna slits minskar avsevärt när de inte är i kontakt med varandra.
Ta reda på allt om maglevtåg i vår artikel om du vill veta mer.
Hyperloop: Framtidens järnvägsteknik?
Konceptet Hyperloop-teknik introducerades redan på 1700-talet av den brittiska uppfinnaren George Medhurst. Sedan dess har ingenjörer och forskare i åratal utforskat liknande koncept, och 2013 togs det upp av miljardären Elon Musk som utvecklade sin egen version av konceptet i projektet Hyperloop Alpha. Den globala Hyperloop-marknaden var 2021 värd 1,2 miljarder US-dollar och det värdet förväntas vara uppe i 6,6 miljarder US-dollar till 2026, vilket innebär en sammansatt årligt tillväxttakt på 40,4 % på de fem åren. Trots det kommer det att dröja minst 7–8 år innan Hyperloop-järnvägstekniken är helt klar.
Vad är Hyperloop-teknik?
Hyperloop använder rör med lågt lufttryck för att transportera kapslar i otroliga hastigheter. Kapslarna färdas genom vakuumtunnlar praktiskt taget utan luftmotstånd, vilket gör att de kan komma upp i så hisnande hastigheter som upp till 1 100 km/h. Kapslarna färdas med hjälp av magnetisk levitation, samma teknik som vi pratade om längre upp. Det betyder att passagerarna trots de höga hastigheterna skulle få en lugn och behaglig resa. Dessutom är Hyperloop en hållbar transportform som är energieffektiv och helt elektrisk och som skulle kunna spela en viktig roll i Europas planer på att bli klimatneutralt till 2050.
Flera företag jobbar just nu med att testa och utveckla Hyperloop-teknik. Trots det kommer det att dröja minst 7–8 år innan Hyperloop-järnvägstekniken är helt klar. Den enda platsen där Hyperloop testas i Europa heter TUM Hyperloop och ligger i München i Tyskland. Dagen då vi får se den här futuristiska tekniken i verkligheten kan verka långt borta, men när den väl börjar att transportera passagerare kan den bli den nya normen.
Andra innovationer inom järnvägsteknik
Automatisk tågdrift (ATO)
ATO-system är teknik som används för att köra tåg automatiskt utan en mänsklig förare eller med liten mänsklig inblandning. De här systemen använder en kombination av sensorer, datorer och kommunikationsplattformar för att styra tågens hastighet, hastighetsökning och inbromsning. ATO bidrar till ett säkrare järnvägsnät genom att minska risken för den mänskliga faktorn. Tack vare precis kontroll av tågens hastighet kan man se till att hålla säkra avstånd från andra tåg och på så sätt undvika kollisioner. De här systemen är även mer energieffektiva eftersom de kan optimera energiförbrukningen och minska utsläppen. Dessutom finns det potential för att även lägga till regenerativ bromsning.
AR och VR
Förstärkt verklighet (AR) och virtuell verklighet (VR) kan användas för att erbjuda tågpersonalen spännande och effektiva utbildningslösningar. Med realistiska miljöer kan förare, konduktörer och underhållspersonal i egen takt lära i verklighetstrogna situationer. AR och VR kan även användas av järnvägsingenjörer och projektledare för att visualisera och bättre utvärdera föreslagna designer när man utformar och planerar nya nätverk, spår och infrastrukturer eller bygger om befintliga nätverk. Med digitala modeller kan man visa idéer på ett helt annat sätt så att partner och investerare får en bättre förståelse för hur den färdiga produkten kommer att se ut.
Positiv tågkontroll (PTC)
PTC är ett avancerat säkerhetssystem som fungerar enligt principerna för automation. Genom att övervaka tåg i realtid med GPS-teknik är PTC-system utformade för att förbättra säkerheten genom att automatiskt ingripa om osäkerheter som skulle kunna leda till kollisioner upptäcks eller förutses. PTC-systemen samlar all information på ett centraliserat kontrollcenter där man kan styra och kontrollera tågens hastighet utifrån förhållanden, spårens kurvor, lutning och andra faktorer. Systemet kan automatiskt bromsa eller ge föraren ljudsignaler eller visuella varningar om tåget överstiger hastigheten.
