25 ژانویه 2023 -توسط الکس پریش، ویرجینیا تک -یانگ چن یک ریل جمع‌آوری انرژی را در آزمایشگاه فناوری‌های راه‌آهن بازرسی می‌کند. اعتبار: الکس پریش برای ویرجینیا تک.
مرکز فناوری ویرجینیا برای سیستم‌ها و ایمنی خودرو (CVeSS) و 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 مایل ها حرکت در خطوط راه آهن آمریکا در مناطق روستایی است که فاقد برق مورد نیاز برای راه اندازی سیستم های ریلی هوشمند هستند. این سیستم‌های هوشمند شامل تجهیزاتی مانند تجهیزات ایمنی در کنار جاده، ارتباطات بی‌سیم و مانیتورهای سلامت ردیابی هستند. به گفته مهدی احمدیان، مدیر CVeSS، تحویل انرژی به این تجهیزات می تواند چالش برانگیز باشد. پنل های خورشیدی مستعد آسیب دیدن یا سرقت هستند و ژنراتورهای برقی که از پروپان استفاده می کنند نیاز به تعمیر و سوخت گیری دارند.
محققان در CVeSS راه حلی بادوام تری ارائه کردند که انرژی این دستگاه ها را تامین کند، از سرقت جلوگیری کند و به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز داشته باشد.
پس از چندین سال بررسی طراحی، محققان CVeSS نوعی تراورس را ایجاد کردند که جایگزین انواع چوبی معمولی شده و برای تولید برق مجهز است.تراورس با تکنولوژی پیشرفته آنها، که در زیر ریل قرار گرفته است، با یک میله فلزی سنگین که روی فنر نصب شده است، 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، تیم سپس یک نمونه اولیه را ایجاد کرد. محققان این دستگاه را در آزمایشگاه با موفقیت آزمایش کردند و احمدیان با شرکای آشنای این صنعت گفتگوهایی را درباره این فناوری آغاز کرد. 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.
همانطور که قطارها از روی ریل عبور می کردند، محققان تصویر واضح تری از میزان توان تولیدی و نحوه استفاده از آن بدست آوردند.
احمدیان گفت: به ازای هر چرخ قطاری که عبور می کند، 15 تا 20 وات نیرو داریم. “اگر ما یک قطار طولانی با 200 واگن ریلی داشته باشیم، 800 چرخ است 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.
احمدیان گفت: «قابلیت نظارت بر مسیر با آن فناوری عمدتاً وجود ندارد، نه به این دلیل که ما فناوری آن را نداریم، بلکه به این دلیل که رساندن برق به نقاط دوردستی که آن فناوری‌ها مورد نیاز است دشوار است». “اگر ما موفق باقی بمانیم، این نوید یک جهش به جلو برای دسترسی به برق به خطوط راه آهن است.”
تحقیق توسعه یافته برای این پروژه در Applied Energy و مجموعه مقالات کنفرانس راه آهن مشترک ASME/IEEE منتشر شد.
