13 سپتامبر 2021 توسط سارا وایلد، مجله تحقیق و نوآوری اتحادیه اروپا
در قطارهای مسافری و باری، سر و صدا عمدتا بین چرخ‌ها و ریل ایجاد می‌شود. با این حال، تعیین اینکه کدام قسمت از سیستم سر و صدا ایجاد می‌کند بسیار دشوار است. اعتبار Thanos Pal / Unsplash
حوزه حمل و نقل ریلی از جمله برنامه‌های اصلی اروپا برای تبدیل شدن به کربن خنثی تا سال 2050 است، اما قطارهای پر سر و صدا مانعی هستند که باید بر آن غلبه کرد.
رودیگر گاربورگ، مشاور ارشد فناوری سر و صدا و ارتعاشات در شرکت راه آهن آلمان Deutsche Bahn AG می‌گوید: «ما مقاومت زیادی از سوی افراد (ساکن) در کنار ریل‌هایی داریم که مخالف ساخت و ساز و ارتقاء خطوط هستند. این واقعا یک تنگنا است، وقتی ما در مورد تغییر حمل و نقل و انتقال ترافیک از جاده به راه آهن صحبت می‌کنیم.»
به گفته آژانس محیط زیست اروپا، انتشار گازهای گلخانه‌ای از حمل و نقل در اروپا در سال 2018 و 2019 افزایش یافته است و حمل و نقل جاده‌ای تقریبا مسيولیت سه چهارم این انتشارات را بر عهده داشته است. در راهبرد تحرک پایدار و هوشمند، کمیسیون اروپا قصد دارد تردد از جاده‌ای به راه آهن را تغییر داده و تردد سریع السیر مسافربری خود در سراسر اروپا را تا سال 2030 دو برابر کند و نیز میزان حمل و نقل ریلی را تا سال 2050 دو برابر کند.
با این حال، برای جلب مشارکت مردم در جامعه، دولت‌ها و شرکت‌های ریلی باید سر و صدای راه آهن را کاهش دهند. گاربورگ، یکی از اعضای پروژه‌های Shift2Rail در FINE 1 و FINE 2 برای کاهش سر و صدا، ارتعاشات و استفاده از انرژی، می‌گوید: «سر و صدا همیشه مشکل سیستم است، نه فقط قطار.» یک سیستم راه آهن شامل قطارها، چرخ‌های آن‌ها و ریل‌هایی است که آن‌ها را پشتیبانی می‌کند.
برای قطارهای مسافری و باری که بین 60 تا 200 کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند، سر و صدا عمدتا بین چرخ‌ها و ریل ایجاد می‌شود. با این حال، تعیین اینکه کدام قسمت از سیستم سر و صدا ایجاد می‌کند بسیار دشوار است.
FINE 1، که شامل شرکای راه آهن، حمل و نقل و اتوماسیون می‌شد، یک پروژه گسترده برای جلوگیری از سر و صدا و انرژی اضافی قطارها بود، به دنبال مدل سازی و پیش بینی منابع سر و صدا، در میان سایر اهداف بود. این اطلاعات هم برای نهادهای نظارتی و هم برای تولیدکنندگان قطار حیاتی است.
به عنوان مثال، این پروژه قادر به شبیه سازی سر و صدا در داخل و خارج از قطار ایجاد شده توسط چرخ‌های چدنی در مقایسه با چرخ‌های مواد کامپوزیت بود. گاربورگ توضیح داد: «در گذشته، قطارها از سیستم ترمز چدنی برای چرخ‌ها استفاده می‌کردند.» در حالی که برای ترمز خوب است، آهن با گذشت زمان ساییده شده و چرخ‌ها را بسیار ناهموار کرده و سر و صدا ایجاد می‌کند. در سال‌های گذشته، ما بسیار سخت کار کردیم تا بلوک‌های ترمز بیشتری (از مواد کامپوزیت) پیدا کنیم، نه چدن.»
در سال 2019، استانداردهای بازنگری شده سر و صدای قطار در اروپا، بخشی از مجموعه بزرگتری از مشخصات راه آهن، به اجرا درآمد. برخلاف خودروها، جایی که تولیدکنندگان هزاران وسیله نقلیه تولید می‌کنند، تولیدکنندگان قطار فقط تعداد محدودی تولید می‌کنند. گاربورگ توضیح داد: «شما نمی‌توانید یک نمونه اولیه بسازید، آزمایش کنید و روی آن کار کنید. اگر قطار جدیدی بسازید، باید تضمین کنید که قطار شما به این محدوده صدا، مانند آلودگی هوا و غیره پایبند است.»
به عنوان بخشی از FINE 1، اعضای پروژه الزامات قابل تأیید و واقع بینانه‌ای را برای توصیف منابع سر و صدا ایجاد کردند. این مشخصات برای ایجاد استانداردهایی که تولیدکنندگان باید رعایت کنند، مهم است و در نهایت باعث می‌شود قطارها کم صداتر شوند. جانشین آن، FINE 2، قصد دارد این تحقیقات را حتی بیشتر پیش ببرد و مدل‌های پیش‌بینی منبع سر و صدا را تنظیم کند.
گاربورگ گفت: «در FINE 2، ما روش‌های اندازه گیری خاصی داریم.» این تیم از یک سیستم آکوستیک، مجموعه‌ای از 30 تا 40 میکروفون، برای ضبط صدای سیستم ریلی استفاده می‌کند. او آن را به یک دوربین حرارتی تشبیه می‌کند، که در آن قسمت‌های زرد، قرمز و سبز یک ساختمان را برای ایجاد یک نقشه حرارتی مشاهده می‌کنید. وی گفت: «ما از چنین رویه‌هایی برای سر و صدا برای به دست آوردن تصاویری استفاده می‌کنیم که به وضوح به شما نشان می‌دهد که منابع اصلی سر و صدا کجا هستند.»
مدل‌های بهتر همچنین می‌توانند به تولیدکنندگان قطار اجازه دهند تا مجوز مجازی قطارهای خود را دریافت کنند تا نشان دهند که از استانداردهای اتحادیه اروپا پیروی می‌کنند. همه قطارها باید قبل از اینکه به ریل راه پیدا کنند، توسط مقامات نظارتی تأیید شوند، اما این روند می‌تواند گران و زمان‌بر باشد.
Ines Lopez Arteaga، پروفسور مهندسی مکانیک در دانشگاه صنعتی آیندهوون هلند، می‌گوید: در پروژه شریک Shift2Rail TRANSIT، صدور گواهینامه مجازی «رویایی در افق» است. اگر بتوانید بر اساس محاسبات این کار را انجام دهید، هزینه و زمان و منابع زیادی صرفه جویی می‌شود.»
پروفسور لوپز آرتاگا، که رهبر پروژه TRANSIT است، گفت: اما بسیاری از نقاط عطف تحقیقاتی برای دستیابی به آن‌ها وجود دارد. او می‌گوید ما ابزارهایی برای پیش‌بینی سر و صدای قطار داریم، اما می‌توان آن‌ها را بهبود بخشید.
