تولید برق از قطارهای در حال حرکت ممکن شد

اختصاصی شبکه علمی ثریا- یکی از مراکز فناوری  سیستم‌ها و ایمنی خودرو در ویرجینیا (CVeSS) به کمک آزمایشگاه فناوری‌های راه‌آهن می‌خواهند انرژی ایجاد شده توسط قطارهای در حال حرکت را مهار کنند و آن انرژی را به برق قابل استفاده تبدیل کنند. تقریباً 76 درصد از کل مسیر خطوط راه‌آهن آمریکا در مناطق روستایی است که فاقد برق مورد نیاز برای راه‌اندازی سیستم‌های ریلی هوشمند هستند. این سیستم‌های هوشمند شامل تجهیزاتی مانند تجهیزات ایمنی کنار جاده، ارتباطات بی‌سیم، و مانیتورهای سلامت ردیابی هستند. به گفته مدیر CVeSS، تحویل انرژی به این تجهیزات می تواند چالش برانگیز باشد. پنل‌های خورشیدی مستعد آسیب دیدن یا سرقت هستند و ژنراتورهای برقی که از پروپان استفاده می‌کنند نیاز به سرویس و سوخت‌گیری دارند. محققان در CVeSS راه حلی بادوام تری ارائه کردند که انرژی این دستگاه ها را تامین کند، از سرقت پنل‌ها جلوگیری کند و همچنین به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز داشته باشد.

پژوهش در حرکت

پس از چندین سال بررسی طراحی، محققان CVeSS نوع جدیدی از کراوات را ایجاد کردند که جایگزین انواع چوبی معمولی شده و برای تولید انرژی مجهز است. کراوات با تکنولوژی پیشرفته آنها، که در زیر ریل قرار گرفته است، با یک میله فلزی سنگین که روی فنر نصب شده ، پوشانده شده است. وقتی چرخ‌های قطار از روی ریل می‌گذرند، وزن قطار روی آن میله فشار می‌آورد و یک سری دنده‌ها را به راه می‌اندازد. این چرخ دنده ها یک ژنراتور را می چرخانند و الکتریسیته ایجاد می کنند که می تواند در باتری ذخیره شود. پس از توسعه این ایده قابل اجرا، این تیم یک نمونه اولیه را ساخت. محققان این دستگاه را در آزمایشگاه با موفقیت آزمایش کردند. Norfolk-Southern موافقت کرد که میزبان استقرار راه آهن جدید در بخشی از مسیر خود در اوت گذشته باشد. از آن زمان، تیم CVeSS در حال جمع‌آوری داده‌ها برای تعیین میزان توان تولید شده و بهترین راه‌ها برای بهینه‌سازی طراحی دستگاه بوده است.

یک ریل با هدف
هنگامی که قطارها از روی ریل عبور می کردند، محققان تصویر واضح تری از میزان قدرتی که ممکن است تولید کند و نحوه استفاده از آن نیرو به دست آوردند. گفته می‌شود به ازای هر چرخ قطاری که عبور می کند، 15 تا 20 وات نیرو وجود دارد. در واقع اگر ما یک قطار طولانی با 200 واگن ریلی داشته باشیم، 800 چرخ وجود خواهد داشت که 1.6 کیلووات تولید می کند. زمانی که این انرژی را ذخیره کردیم، می توانیم از آن برای هوشمندتر کردن مسیرها با تعبیه حسگرهایی در آنها استفاده کنیم.

استقرار سیستم برداشت انرژی آنها می تواند به معنای گسترش بیشتر سیستم های حسگر حیاتی باشد که راه آهن را ایمن نگه می دارد.قابلیت نظارت بر مسیر با آن فناوری عمدتاً وجود ندارد، نه به این دلیل که  فناوری لازم در اختیار نباشد،  بلکه به این دلیل که رساندن نیرو به مکان‌های دورافتاده‌ای که به آن فناوری‌ها نیاز است دشوار است.موفقیت در این راه، نوید یک جهش به جلو برای دسترسی به برق از طریق خطوط راه آهن را می‌دهد.