Hvordan kommer fremtidens persontog til at se ud?

Da den skotske kinesiske lærde James Legge forlod Shanghai til Beijing i foråret 1873, tog rejsen ham to uger. Først kom han til Tianjin med båd og derefter med muldyr til den kinesiske hovedstad. I dag tager den samme rejse på 1200 km godt fire timer med højhastighedstog. Flyveturen mellem de to byer tager to timer og 20 minutter. Hvad angår Europa, er der højhastighedstog fra Frecciarossa fra Milano til Rom, som kan nå destinationen på mindre end tre timer, og fra Tokyo til Osaka - højhastigheds-Shinkansen-tog - to en halv time.

Folk har aldrig rejst så hurtigt og nemt, som de gør i dag. Men denne bekvemmelighed har en pris: Transport tegner sig for 20 % af de globale kuldioxidemissioner, og i løbet af de sidste tre årtier er hastigheden af ​​kuldioxidemissioner fra transport steget hurtigere end fra nogen anden kilde. Dette gælder især lufttransport, hvor emissionerne voksede hurtigere end fra jernbane- eller vejtransport. I den forbindelse opstår spørgsmålet: er det muligt at rejse med høje hastigheder uden at dræbe planeten? Og hvis ja, hvordan?

Hurtigere, renere, grønnere og udstyret med avancerede teknologier, jernbane er den eneste transportform, der i øjeblikket har alle muligheder for at blive grundlaget for at opfylde vores fremtidige mobilitetsbehov. Med 200-året for den første passagerjernbane, der nærmer sig i 2025, er tog vigtigere end nogensinde før for at sikre bæredygtig mobilitet i en verden, der står over for udfordringerne med klimaændringer, stigende urbanisering og befolkningstilvækst. Verdens bybefolkning vokser med en hastighed på to mennesker i sekundet, hvilket skaber 172800 nye byboere hver dag. Mens befolkningerne falder i nogle regioner i verden, såsom Europa og Japan, forventes 90 % af befolkningstilvæksten at ske i byer og megabyer i udviklingslande.

For at disse hurtigt voksende byer, regioner og metropoler kan flytte, er effektiv offentlig transport ikke kun ønskværdig, men nødvendig.

Hvor hurtige kan højhastighedstog være?

Slanke nye "højhastighedstog" rammer ofte overskrifterne, efterhånden som netværket af linjer i Europa og Asien fortsætter med at vokse, med nye strækninger planlagt eller allerede under opførelse i lande som Frankrig, Tyskland, Spanien, Indien, Japan og meget større skala i Kina, hvor højhastighedsnettet vil nå 2025 km i 50000.

Når den kontroversielle High Speed ​​​​2030 (HS2) linje står færdig i begyndelsen af ​​2'erne på grund af budgetoverskridelser og sårbare landskaber, vil England have verdens hurtigste regulære tog, som normalt kører med 362 km/t, men kan udvikle en hastighed på op til 400 km/t.

Ved at kombinere japansk højhastighedstogteknologi med britisk design vil HS2-flåden på 2,5 milliarder dollar revolutionere langdistancerejser mellem London og det engelske Midlands og nordlige byer. Overførslen af ​​langdistancetjenester til HS2 vil også frigøre tiltrængt kapacitet på eksisterende jernbaner til at transportere flere lokale passagerer og gods.

Men efter flere årtiers drift har lande som Frankrig, Japan og Kina konkluderet, at fordelene ved at køre højhastighedstog ved hastigheder over 320 km/t opvejer de væsentligt højere vedligeholdelses- og energiomkostninger, de har. Nu er de anerkendte ledere af højhastighedstog i Japan og Kina ikke begrænset til "stål på stål"-teknologien, men udvikler tog, der er i stand til at udvikle hastigheder på op til 600 km/t.

Konceptet med højhastighedstog, der kører på specielle spor ved hjælp af magnetisk levitation (maglev) er blevet udråbt som "fremtiden for rejse" i mere end 50 år, men bortset fra nogle få eksperimentelle linjer og en kinesisk rute, der forbinder Shanghais centrum med lufthavnen , det er forblevet sådan for det meste teoretisk.

Men ikke længe. Japan investerer 72 milliarder dollars i Chuo Shinkansen-projektet, som vil være kulminationen på mere end 40 års maglev-udvikling. Den 286 kilometer lange linje vil forbinde Tokyo og Naga på kun 40 minutter og skal på sigt udvides til Osaka, hvilket skærer den 500 kilometer lange rejse fra hovedstaden til 67 minutter. Byggeriet begyndte i 2014 og forventedes oprindeligt at være afsluttet i 2027 (med Nagoya-Osaka-linjen åbning ti år senere), men problemer med at få tilladelse til en del af linjen betyder, at åbningsdatoen i øjeblikket er ukendt. Forsinkelser og store omkostningsoverskridelser har fået mange til at stille spørgsmålstegn ved den økonomiske værdi af projektet.

Sådanne vanskeligheder vil næppe opstå i Kina, som også bygger magnetiske transportlinjer som et alternativ til kortdistanceflyvninger og for at give lynhurtige rejser gennem sine tætbefolkede byområder. Kina planlægger at skabe "tre-timers trafikcirkler" omkring sine større byer, hvilket gør klynger af byer til økonomiske kraftcentre.

Mere end 120 millioner mennesker bor allerede i den sydlige del af verdens mest folkerige land, Pearl River Delta-regionen, der omfatter Hong Kong, Guangzhou og Shenzhen. Kinesiske planlæggere håber at fusionere ni byer i regionen for at skabe et byområde på 26000 kvadratkilometer. Magnetiske pude-ruter er forudset for ruterne Shanghai-Hangzhou og Chengdu-Chongqing, såvel som mange andre, hvis de viser sig at være vellykkede.

I andre lande i verden kan enorme omkostninger og den manglende integration med eksisterende jernbaner blive en hindring for yderligere spredning af maglev-teknologi. Allerede i kamp med trængsel og forurening i sine tætbefolkede byer åbnede Kina 2021 nye metrolinjer på i alt 29 km alene i december 582. Mange andre lande med byer i vækst må snart følge trop, hvis de ikke ønsker at blive overvældet.

Men for at imødekomme disse forventninger bliver jernbaneindustrien nødt til at bevæge sig hurtigt i flere retninger for at levere markant større kapacitet, større effektivitet, pålidelighed og overkommelig pris.

Ubemandede tog

Automatiseret trafik har eksisteret i årtier – London Undergrounds Victoria-linje har været delvist drevet på denne måde, siden den åbnede i 1967 – men er normalt begrænset til autonome linjer med identiske tog, der kører med faste intervaller.

I de senere år har Kina ført an inden for førerløse jernbaner, især ved at introducere verdens eneste højhastigheds-autonome tog, der kører med hastigheder på op til 300 km/t mellem Beijing og vinter-OL i 2022. Japan eksperimenterer også med "bullet trains", der kan køre autonomt fra terminaler til depoter for vedligeholdelse, hvilket frigør chauffører til at drive mere rentable tog.

At køre førerløse tog på autonome strækninger er dog én ting. Det er meget vanskeligere at sikre deres sikker drift på traditionelle blandede jernbaner, hvor passager- og godstog med meget forskellige karakteristika, hastigheder og vægte er blandet.

Big data og det såkaldte Internet of Things vil give transportformer mulighed for at interagere med hinanden og med miljøet, hvilket baner vejen for mere integrerede, intermodale rejser. Intelligente robotter vil spille en større rolle i inspektionen af ​​infrastruktur som tunneller og broer, samt i effektiv vedligeholdelse af aldrende strukturer.

Påvirkning af miljøet

Trods dens dokumenterede miljøvenlighed sammenlignet med luftfart, har jernbaner stadig lang vej at gå for at reducere deres egne kulstofemissioner og forurening fra dieselmotorer. I overensstemmelse med FN's klimamål har mange lande forpligtet sig til at udfase dieseltog inden 2050 eller endnu tidligere.

I Europa og mange dele af Asien er de fleste af de travleste linjer allerede elektrificeret, men situationen varierer fra næsten 100 % elektrificering i Schweiz til mindre end 50 % i Storbritannien og næsten nul i nogle udviklingslande. Nordamerika er domineret af diesel – især på de dominerende godsjernbaner – og der er ikke den samme appetit på elektrificering som i Europa og Asien.

Batteriteknologi ser ud til at spille en vigtig rolle i at komme væk fra "beskidte dieselmotorer" både til tung transport og stille passagerruter, hvor fuld elektrificering ikke kan retfærdiggøres. Adskillige batteridrevne prototyper er i øjeblikket ved at blive testet eller under udvikling, og efterhånden som teknologien udvikler sig, skulle jernbanernes afhængighed af diesel begynde at falde inden udgangen af ​​dette årti.

For andre er brint et stort håb for dekarboniseringen af ​​jernbanetransport. Grøn brint skabt i specielle anlæg ved hjælp af vedvarende kilder til elektricitet kan bruges til at drive brændselsceller, der driver elektriske motorer.

Den franske togproducent Alstom er førende med sit Coradia iLint brint-elektriske tog, som transporterede sine første passagerer i 2018, hvilket banede vejen for produktionsversioner, der nu er under opførelse til flere europæiske lande.

Jernbaner rundt om i verden står også over for udfordringer relateret til naturkatastrofer. Nye og rekonstruerede jernbaner bliver i stigende grad designet med et ændret klima i tankerne: forbedret dræning, miljøbeskyttelse og genopretning af naturlige landskaber spiller en rolle i at øge jernbanernes sikkerhed og pålidelighed.

I mellemtiden har bevidstheden om de miljøskader forårsaget af flyrejser allerede ført til en genoplivning af overnatning med tog i Europa.

Hyperloop: fremtidens tog. Eller ikke?

Når vi taler om fremtidens tog, bør vi selvfølgelig tale om Hyperloop-teknologien. At bruge et vakuum til at rejse med en hastighed på mere end 1000 km i timen - det er det, vi taler om. Ifølge mange vil det revolutionere måden, vi bevæger os på. Men der er rimelig tvivl. For at sige det enkelt er dette et tog i et rør. Det virker ved at eliminere to faktorer, der bremser køretøjer: luft og friktion. Hyperloop-systemet består af to hovedelementer: rør og kapsler. Rørene er næsten vakuum. Kapsler er tryksatte køretøjer, der bevæger sig inde i rør. Ideen er at bruge permanente magneter på køretøjet.

Ligesom jernbanevogne rejser bælg også i konvojer. Mens togvogne forbinder til hinanden, kan Hyperloop-kapsler rejse til forskellige destinationer. Som når man kører på motorvejen, kan hver af dem forlade vejen og ændre bevægelsesretningen. De kan slutte sig til kolonnerne eller forlade dem afhængigt af den retning, de er på vej. Hyperloop transportsystemer er fuldt elektriske. Udover motorerne bruges et sæt magneter til at skubbe kapslerne hver kilometer. Det næsten fuldstændige fravær af luftmodstand og friktion betyder, at der ikke er behov for et permanent fremdriftssystem. Derfor kræves der mindre energi.

I 2013 offentliggjorde Elon Musk et teknisk dokument, hvori han beskrev funktionen af ​​et vakuumrørtransportsystem. Siden da er flere teams rundt om i verden begyndt at arbejde på dette mobilitetskoncept.

Hyperloop er stadig en stor ingeniørudfordring. Selvom det har vist sig at være muligt på papiret, er der i praksis mange flere udfordringer. Ud over de betydelige opstartsomkostninger vil rørtætning kræve betydelige vedligeholdelsesomkostninger. Hyperloop-baner er lavet af stål, som udvider sig og trækker sig sammen afhængigt af udetemperaturen. Dette resulterer i løse led. Dette kan føre til betydelige vedligeholdelsesomkostninger. Et andet punkt er erhvervelsen af ​​jord. Derudover mangler mange aspekter af sikkerheden stadig at finde ud af – det kan være meget farligere at rejse, hvis der er fejl. Så høj en hastighed kan forårsage svimmelhed for passagererne, som også vil have begrænset plads til at bevæge sig under rejsen.

Flere grupper i Europa og verden arbejder på Hyperloop-applikationer. Udfordringerne, der skal overvindes – finansiering, sikkerhed og jord – er dog stadig store hindringer for Hyperloop-udrulning. Indtil de er løst, vil ideen om at rejse i et rør forblive en drøm.

Visnovki

Det vurderes, at passager- og godsbaner i 2050 vil udgøre rygraden i vores transportnetværk, og langdistanceruter mellem multimodale knudepunkter vil være en del af lokale netværk. Med den nødvendige politiske og tekniske støtte vil jernbanen også spille en stadig større rolle i international transport og udgøre et alternativ af høj kvalitet til vejtransport og kortdistanceflyvninger.

I en overskuelig fremtid vil investeringer rundt om i verden stadig i vid udstrækning være baseret på traditionelle stål-på-stål-jernbaner. Der er ingen grund til at tvivle på, at det vil fortsætte med at definere jernbanetransportens fremtid i årtier fremover – ligesom det har gjort i næsten 200 år.

Nå, det er alle måder, vi en dag kan komme rundt uden at skade miljøet. Men for nu er fremtiden allerede her: højhastighedstog tilbyder en hurtig, kulstoffattig måde at rejse mellem byer. Hvis James Legge skulle rejse til Beijing i dag, ville han ikke have brug for et skib, og han ville bestemt ikke have brug for et muldyr. Han ville bare stige på toget.

Læs også:

• Hvordan fremtidens passagerfly kommer til at se ud
• 6 interkontinentale ballistiske missiler (ICBM'er), der kan ende verden