越來越多地採用高速鐵路運輸，有望減少公路交通和控制有害排放。汽車排放是空氣污染問題的重中之重，占歐洲碳排放總量的14.5%。歐洲大約一半的航班都是短途飛行，航程不到1500公里，這比同等距離的鐵路旅行產生更多的排放。
歐洲綠色協議（Green Deal）政策的特點是，計劃到2030年將高速鐵路增加一倍，到2050年增加兩倍。目前，75%的貨物是通過公路運輸的，因此，到2050年，通過鐵路運輸的貨物將翻一番。
讓火車比公路和航空旅行更具競爭力意味着市場改革、改善乘客體驗以及基礎設施升級。優先考慮可持續的鐵路運輸可以帶來巨大的好處，但不幸的是，它本身也有看不見的危險，不僅僅是對乘客。
低頻
鐵路運輸不太為人所知的危害之一是沒有人能聽到的噪聲污染。聽不清的低頻率的地面振動是由鐵路上的車輛發出的。這些振動不僅會影響附近基礎設施的結構完整性，還會對人們的健康產生有害影響，導致人們頭痛、疲勞甚至易怒。
Phononic Vibes的聯合創始人Giovanni Capellari說：「現在，通過在鐵軌下放置橡膠墊來減少振動是有可能的。」「對於新鐵路來說，這個系統沒問題，因為你可以在建設期間安裝它們。」他的公司專門從事噪聲和振動技術。Capellari說，對於現有的鐵路線來說，橡膠墊非常昂貴，因為你必須拆除軌道才能安裝它們。
BioMetaRail項目正在研究和開發一種特殊的下潛式障礙物，它可以部署在軌道旁邊，以吸收振動。屏障牆的降噪性能依賴於它們的形狀，而不是材料的特性。
這些合成複合材料被稱為超材料，具有自然界中不存在的設計特性。它們的內部結構被設計成與經過的火車的低頻聲波相互作用，從而捕捉和隔離它們。
Capellari說：「基本上，我們的想法是使用在鐵路部門典型振動頻率上具有一些共振效應的形狀。」在這種情況下，振動的頻率通常在30到60赫茲之間。設計的結果是一個2*3米的混凝土結構，類似於一個大窗戶。
這適用於非常低的頻率，這對鐵路列車非常好。此外，「窗玻璃」可以被分成更小的尺寸，以捕捉更廣泛的頻率範圍。
獨特的設計
如果這些面板沒有獨特的形狀和設計，只是簡單的混凝土板，它們將無法像BioMetaRail的屏障那樣有效地阻止火車通過地面傳播的振動。為了便於安裝，不需要提升鐵路線路，因為這些面板可以像下沉的圍欄一樣插入軌道旁邊的地面，以保護住宅或建築物群。
該研究小組還在研究理想的材料、厚度和尺寸，以達到減振效果。
SAFETRACK項目的傳感器可以捕捉到鐵路軌道上的振動，並識別出聲音的來源和原因
Capellari的BioMetaRail項目是BOHEME項目的一個分支，BOHEME是Bio-Inspired Hierarchical MetaMaterials的簡稱。BOHEME研究和開發了不同類型的機械超材料，其靈感來源於自然界中發現的原理。
Capellari說：「我們的目標是從BOHEME的研究結果出發，考慮到市場、成本、生產和安裝等因素，試圖理解（鐵路屏障）的最佳幾何形狀。」「下一步是進入市場，」他說，以及獲得振動阻斷干預措施的認證。「目前市場上還沒有這樣的體系。」
最終，這些面板將沿着居民區的軌道排列在地面上，使鐵路網在不影響附近居民和建築的情況下顯著提高鐵路交通。
2021年有人提議，到2040年將跨歐洲運輸網絡列車的限速提高到160公里/小時或更高。不斷增加的鐵路交通也使得網絡運營商能夠實時監控鐵路的整個長度變得至關重要。聲學監測可以幫助實現這兩個目標。
Richard Aaroe的下一代鐵路技術公司（Next Generation Rail Technologies）開發了一種被動監聽設備，可以為鐵路運營商提供關於軌道上障礙物的早期預警。它甚至可以預測最有可能的阻礙是什麼，以及它可能在哪裡被發現。Aaroe說，SAFETRACK項目正在開發一個獨立的系統，「對發生在基礎設施上的任何事情提供準確的實時預警」。
該系統由傳感器和軟件組成，傳感器可以捕捉軌道上的振動，軟件可以識別軌道上聲音的來源和可能的原因。
複雜的麥克風
「在某種程度上，這是一個非常非常複雜的麥克風，」Aaroe解釋說。傳感器捕捉到的軌道上的聲波振動具有「獨特的指紋」。例如，樹枝落在軌道上的聲音與泥石流的聲音截然不同。Aaroe的公司建立了一個鐵路聲紋「圖書館」。
他將這項技術比作潛艇使用聲納通過接收聲音信號來探測水面艦艇。Aaroe說：「今天，技術已經進步，你不僅可以探測到有船隻經過，還可以探測到引擎的類型、船隻本身的級別、速度、方向等等。」
同樣的原理也適用於軌道聲學。「每個事件都有其獨特性，我們已經確認了這一點，然後我們可以向列車控制員、操作人員甚至司機本人報告。」
這些傳感器相對較小，只有智能手機大小。該裝置包括四個傳感器，一個在軌道的每一根軌道上，另兩個沿軌道10米遠的地方。因為聲音在固體軌道上的傳播比在空氣中要好得多，一個傳感器包可以探測到每個方向5公里外的聲音振動。
這項技術目前正在英國的國家鐵路網絡中進行試驗，據Aaroe稱，該系統很快將在另外三個國家部署。
作為歐洲綠色協議的一部分，歐盟致力於發展其鐵路運輸，該協議旨在到2050年使歐洲成為第一個碳中和的大陸。隨着越來越多的人選擇鐵路而不是汽車，讓火車更安全、更安靜的技術將變得越來越重要。
信息源於：techxplore
關於我們
合作推廣
版權聲明
留言列表