برقی کردن راه‌آهن در جهان

عباس قربانعلی بیک
مجری طرح برقی کردن راه‌آهن سال ۸۸-۸۵

اولین لکوموتیو الکتریکی در نمایشگاه برلین آلمان از سوی فون زیمنس در سال ۱۸۷۹ یعنی نیم قرن پس از اختراع راه‌آهن در ۱۸۲۵، ارائه شد.

نخستین راه‌آهن برقی زیرزمینی در سال ۱۸۹۰ در لندن گشایش یافت. اولین کاربرد تجاری راه‌آهن محلی برقی در سال ۱۸۹۱ در آمریکا صورت گرفت. اولین کاربرد تجاری لکوموتیو دیزلی در سال ۱۹۱۸ توسط GE صورت گرفت.در سال ۲۰۰۰ طول خطوط برقی جهان به حدود ۲۴۰ هزار کیلومتر رسید. براساس آمار سال ۲۰۰۵ اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها (UIC) بیشترین طول شبکه برقی در دنیا به ترتیب متعلق به روسیه با ۴۲هزار کیلومتر (۴۹ درصد شبکه و ۸۳ درصد ترافیک)، چین با ۲۲ هزار کیلومتر (۲۷ درصد شبکه و (۵۰ درصد ترافیک) و کشور آلمان با ۱۹ هزار کیلومتر، (۵۷ درصد شبکه و ۸۱ درصد ترافیک) است. ۳۶ درصد از خطوط برقی دنیا و ۹۰ درصد خطوط سریع‌السیر دنیا از نوع kv ۲۵ و ۵۰ هرتز می‌باشد.

اهم مزایا و محدودیت‌ها

* افزایش ظرفیت شبکه

* افزایش ظرفیت ایستگاه‌های اصلی

* افزایش سرعت متوسط قطارها

* امکان افزایش تعداد مسافر بر واگن

* افزایش تعداد واگن در قطار مسافری

* افزایش سیر سالانه لکوموتیو و واگن

* کاهش هزینه‌های پرسنلی و مسافری و باری

* کاهش تاخیر مسافری (UIC۴۵۱)

* افزایش تقاضا و سهم بخش ریلی

* کاهش آلودگی‌های صوتی و زیست‌محیطی به‌ویژه در مناطق مسکونی شهرها

* کاهش احتمال خروج از خط واگن‌های باری (UIC۷۰۳)

* کاهش هزینه نگهداری لکوموتیو

* کاهش احتمال خرابی لکوموتیو

* افزایش سیر سالانه لکوموتیو

* طول عمر بالاتر لکوموتیو برقی

* نیاز به تعداد لکوموتیو کمتر

* توان بالاتر در بخش مسافری

* ترمز قوی‌تر و امکان بازیافت انرژی

* افزایش موقت توان

* عدم افت توان لکوموتیو در ارتفاعات و گرما

* عدم افت توان بین تعمیرات

* کاهش وابستگی به موتورهای دیزلی سنگین

* امکان افزایش طول تونل در طراحی مسیر

اهم محدودیت‌ها و نقاط ضعف برقی کردن

* سرمایه‌گذاری اولیه در زیرساخت

* محدودیت ابعاد و به‌ویژه ارتفاع

* محدودیت لکوموتیو به مسیر برقی

* چسبندگی کمتر لکوموتیو در سرعت بالاتر

* گشتاور کمتر تراکشن در توان بالاتر

* مقاومت بالاتر قطار در سرعت بالاتر

* هزینه اصلاح سیستم‌های علائم و ارتباط

* هزینه تعمیرات و نگهداری شبکه

* وابستگی به شبکه برق سراسری

* سابقه کم در حمل قطارهای سنگین باری

* محدودیت‌های امداد در سوانح

آثار زیست محیطی و اجتماعی

- با مقایسه هزینه اجتماعی حمل و نقل به ازای هر هزار نفر کیلومتر در اروپا توسط (INFRAS/ IWW) با شرایط ایران (GNP=۳.۶ و PPP) برای هر مسافر خودرو عدد ۲۴ هزار تومان و برای هر مسافر ریلی کمتر از ۶ هزار تومان حاصل می‌شود.

- این هزینه در اروپا ۸/ ۷ درصد درآمد سرانه معادل ۵۳۰ میلیارد یورو در سال ۲۰۰۰ و بدون آثار اشباع ترافیکی محاسبه شده است.

- البته این نسبت بدون در نظر گرفتن نسبت ۶ برابر حوادث جاده‌ای ایران به متوسط اروپا و یارانه پرداختی بابت سوخت است.

- کمیسیون حمل و نقل ترکیبی انگلیس (CFIT) با مقایسه بین چهار کشور اروپایی متوسط ارزش جان را در پروژه‌های ریلی بیش از یک میلیون یورو برآورد کرده است.

- این کمیسیون، ارزش وقت را ۱۰ یورو منظور کرده است.

- (FHWA+FRA) مبنای محاسبه ارزش جان در پروژه‌های ریلی را در ۲۰۰۴ معادل ۳ میلیون دلار محاسبه کرده است.

- کاهش اتلاف وقت حدود ۲۰ میلیارد تومان برای کاهش دو ساعت وقت هر ۱۰ میلیون نفر مسافر (با فرض هر ساعت هزار تومان)

- کاهش آلودگی هوا به ازای هر نفر سفر ۱۰ کیلو CO۲

- کاهش عوارض آلودگی صوتی

- کاهش عوارض آلودگی خاک

زمان و شرایط مناسب برقی و سریع

- برقی کردن نیز مانند هر اقدام دیگر زمان و شرایط مناسب دارد.

- این زمان و شرایط قابل محاسبه و پیش‌بینی است.

- تقدم یا تاخر در این امر هزینه نسبی را افزوده و عملیات را غیراقتصادی می‌کند.

- احداث راه‌آهن سریع‌السیر نیز تابع همین قاعده است و جایگزین هواپیما و خودرو شدن یکی از شرایط آن است.

- دو خطه و علائمی کردن و ارتقای سرعت مقدم بر برقی کردن هستند.

- براساس تجربه دنیا، برقی کردن با ارتقای سرعت مقدم بر راه‌آهن سریع‌السیر است.

- سهم حمل و نقل سریع در سفرهای تا ۵/ ۲ ساعت در اروپا ۷۵ درصد و در ۴ ساعت ۵۰ درصد است.

- بانک جهانی در مطالعات خود در سال ۱۹۸۴ نقطه سر به سر برقی کردن را بین ۵ تا ۲۲ میلیون تومان تن ناخالص براساس متغیرهای متفاوت در کشورهای مختلف اعلام کرده است.

- عوامل عمده و با حساسیت در ترافیک بحرانی عبارتند از: هزینه اصلاحات خط، قیمت لکوموتیو، تعرفه سوخت و برق.

رابطه برقی کردن با قطار سریع

* تا سال ۱۹۶۴ ماکزیمم سرعت عملیاتی قطار سریع‌السیر ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت در اروپا بوده و در ژاپن به‌دلیل وجود خطوط متریک حداکثر سرعت آن ۸۰ کیلومتر بر ساعت محدود بود و به همین دلیل در سال ۱۹۶۴ اولین خط سریع‌السیر نرمال دنیا با سرعت ۲۱۰ کیلومتر بر ساعت در ژاپن راه‌اندازی شد.

* حداکثر سرعت محقق‌شده در خطوط ریلی غیرسریع‌السیر پس از اصلاحات به حدود ۲۵۰ کیلومتر در ساعت رسیده است. (بالاتر از این سرعت سریع‌السیر محسوب می‌شود، ۷۹۹ UIC، یعنی ۲۵۰ تا ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت)

* خطوط برقی معمولی، برای قطارهای سریع با سرعت حدود ۲۰۰ تا ۲۵۰ کیلومتر در ساعت مورد استفاده قرار می‌گیرند (بیش از سه برابر مسیر سریع‌السیر).

- پوشش ایستگاه‌ها در خطوط معمولی فرانسه با قطارهای سریع بیش از ۱۰ برابر خطوط سریع است (۲۰۰ ایستگاه).

- طول خطوط سریع فرانسه ۱۸۴۰ کیلومتر در سال ۲۰۰۷ و خطوط تحت‌پوشش قطارهای سریع با سرعت ۲۰۰ معادل ۷ هزار کیلومتر است.

خطوط سریع‌السیر دنیا

- طبق تعریف (UIC) به خطوط بالای ۲۵۰ کیلومتر بر ساعت گفته می‌شود.

- طول خطوط سریع‌السیر ژاپن حدود ۲۳۰۰ کیلومتر است. (۱۱ درصد از کل).

- طول کل خطوط سریع‌السیر دنیا تا سال ۲۰۰۶ حدود ۸ هزار کیلومتر بوده است (کمتر از یک درصد از کل).

- تعداد تلفات قطارهای سریع‌السیر در ژاپن طی ۴۰ سال با جابه‌جایی ۷ میلیارد نفر، صفر بوده است.

- خطوط سریع‌السیر ژاپن در دنیا از سال ۱۹۶۴ تا ۱۹۸۱ انحصاری و رکورددار بود.

- جابه‌جایی ۳۰۰ میلیون مسافر با سیر متوسط ۲۵۰ کیلومتر در سال ۲۰۰۳ در ژاپن با تاخیر ۶ ثانیه.

- شکستن رکورد سرعت به‌وسیله قطار دوطبقه فرانسه در ۳ آوریل ۲۰۰۷ کیلومتر بر ساعت ۵۷۵.

- حداکثر سرعت قطارهای سریع‌السیر جدید: ۳۵۰، متوسط: ۲۸۰ (نوع تیلتینگ در خطوط معمولی ۱۹۱).

- اجرایی کردن پروژه قطارهای سریع‌السیر در چند مرحله انجام می‌شود، مانند مسیر پاریس-لیون-بندر مارسی

- مسیر مذکور طی مدت ۲۰ سال (سال ۱۹۸۱ تا ۲۰۰۱) و در ۵ فاز انجام پذیرفت. (همچنین تونل مانش)

- ظرفیت نشسته یک قطار سریع دو طبقه با ۴۰۰ متر طول در ژاپن به ۱۶۰۰ نفر می‌رسد.

- در خطوط سریع‌السیر می‌توان تا ۲۲۰ زوج قطار با ظرفیت حدود ۵۰۰ هزار نفر در روز اعزام کرد.

- ظرفیت خط سریع‌السیر جدید کره در سال ۲۰۰۳ حدود ۸۰ میلیون نفر یافت که در سال ۲۰۱۰ به ۱۲۰ می‌رسد.

- هزینه احداث خطوط سریع‌السیر اروپا به‌طور متوسط ۱۳ میلیون یورو بر کیلومتر است.

- تکنولوژی به‌کاررفته در قطارهای سریع‌السیر کمتر از سایر تکنولوژی‌های روز دنیا ازجمله هواپیما است.