کاهش مصرف انرژی در قطارهای شناور مغناطیسی با سیستم ایرانی

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به طراحی سیستمی در راستای کاهش مصرف انرژی در سیستم شناوری قطار شدند.

به گزارش تین نیوز به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، میلاد جلالی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری پروژه «طراحی کنترلر برای قطار مگلو تعلیق هایبرید» گفت: در این پروژه موفق به طراحی یک سیستم شناوری مغناطیسی در قطارهای شناور مغناطیسی شدیم که با حذف اصطکاک میان ریل و چرخ‌های قطار با استفاده از شناورسازی مغناطیسی، موجب افزایش بهره وری سیستم و سرعت قطار می شود.

وی با بیان اینکه در کشورهای پیشرفته، این تکنولوژی تحت مطالعه بوده و طرح‌های آزمایشی زیادی در حال انجام است، گفت: در ایران نیز به دلیل فواصل طولانی میان شهرهای مهم از جمله تهران، مشهد، اصفهان، شیراز، تبریز و ... و دشت‌های گسترده، استقرار چنین‌ سیستم‌هایی بسیار مطلوب است.  

جلالی با تاکید بر اینکه این سیستم آزمایش های مختلفی را طی کرده و تاییدیه های لازم را کسب کرده است، گفت: با توجه به این که این طرح مربوط به زیرساخت‌های حمل و نقل و توسعه است، نیاز به سرمایه‌گذاری و حمایت دولت دارد.

وی گفت: این طرح حاصل تلاش های یک تیم تحقیقاتی است که پیشتر مقاله ای توسط فرهاد صفایی در این مورد در مجله تبدیل انرژی IEEE نیز چاپ شده است. صفایی سیستم شناور مغناطیسی هایبریدی طراحی کرد که با به کارگیری از روش الگوریتم ژنتیک و استفاده از آهن ربا موفق شد مصرف انرژی سیستم تعلیق قطارهای شناور مغناطیسی قبلی را تا ۹۰ درصد کاهش دهد. طراحی و ساخت این سیستم در ابعاد کوچک نیز توسط اینجانب انجام و کنترل کننده غیر خطی برای آن طراحی شد تا سیستم ذاتاً ناپایدار شناور مغناطیسی قطار به صورت پایدار در فاصله هوایی ثابت هشت میلی متری با وجود اغتشاشات و تغییرات وزن ناشی از سوار و پیاده شدن مسافران به صورت معلق نگه داشته شود.  

این طرح با بهینه ‌سازی مدار مغناطیسی از طریق الگوریتم ژنتیک به کاهش مصرف انرژی در سیستم شناوری حمل و نقل منجر شده است. سیستم‌ کنترل نیز با عملکردی بهینه موجب پایداری و شناوری قطار در یک فاصله هوایی ثابت هشت میلی‌متری با وجود اغتشاشات و تغییرات وزن ناشی از سوار و پیاده شدن مسافران می‌شود.  

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: این طرح نمونه داخلی ندارد، اما نمونه‌های خارجی آن در کشورهای چین، ژاپن، آلمان و آمریکا در حال کار است. کشورهای دیگری همچون سوییس، کره جنوبی، هند و ... نیز به دنبال پیاده‌سازی این سیستم هستند.  

به گفته این محقق، سیستم‌های شناوری مغناطیسی بر دو نوع هستند که نوع اول با نیروی دافعه مغناطیسی منجر به شناورسازی مغناطیسی می‌شود و عمدتا در ژاپن و طرح‌های خاصی در آمریکا پیاده‌سازی شده است. در نوع دوم که منطبق با این طرح  است در سایر کشورها از جمله چین، آلمان و آمریکا استفاده شده است.  

جلالی درباره مزیت های رقابتی طرح گفت: سیستم مشابهی به منظور مقایسه با این طرح در داخل کشور وجود ندارد. اما چنانچه بخواهیم قطارهای شناور مغناطیسی را با قطارهای متداول مقایسه کنیم، از جمله مزیت‌های اصلی رقابتی، سرعت بسیار بالاتر در حدود چندین برابر قطارهای متداول، مصرف انرژی بسیار کمتر به دلیل حذف اصطکاک، ایمنی بالاتر به دلیل خاصیت قفل شوندگی قطارهای مغناطیسی، عملکرد بهتر در ترمز گیری و شتاب گیری در شرایط آب و هوایی متفاوت (خیس شدن ریل و باران موجب افت عملکرد در قطارهای مرسوم می‌ شود) است.

وی در خصوص کاربردهای پروژه اظهار داشت: از مهمترین کاربردهای این پروژه می ‌توان سیستم ‌های حمل و نقل بین شهری با سرعت بسیار بالا است، به گونه ‌ای که فاصله‌ بین تهران تا مشهد می‌ تواند به کمتر از ۲ ساعت کاهش ‌یابد.  

این پژوهشگر با تاکید بر ضرورت اجرای این پروژه در سیستم حمل و نقل گفت: با توجه به نقش پررنگ حمل و نقل در توسعه‌ اقتصادی کشور، دولت و نهادهای مسوول باید توجه ویژه‌ای به چنین طرح‌ هایی کنند. حمایت نکردن از چنین طرح ‌های زیر ساختی نشان از نبود اراده‌ مسوولان کشور در پیشبرد اهداف توسعه‌ اقتصادی است.  

دکتر امیرابوالفضل صورتگر و دکتر مهرداد عابدی اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و از اساتید راهنمای این پروژه بودند.