Zespół naukowców z Central South University opracował metodę, która może zmienić reguły gry w projektowaniu superszybkich składów. Zamiast tradycyjnego podejścia polegającego na udoskonalaniu pojedynczych elementów, postawili na kompleksową rewizję całej konstrukcji.
Badania opublikowane w czasopiśmie “Advances in Wind Engineering” przynoszą konkretne liczby – nowa metoda pozwala zmniejszyć opór aerodynamiczny o imponujące 22,11% w porównaniu z obecnie eksploatowanymi modelami. To nie jest drobna optymalizacja, ale realny przełom, który może przełożyć się na wymierne oszczędności energii.
Klucz do sukcesu leżał w precyzyjnej identyfikacji głównych winowajców oporu. Analizy wyraźnie wskazały trzy newralgiczne obszary: kształt czoła pociągu, konstrukcję pantografu oraz rozwiązania zastosowane w wózkach. Te elementy odpowiadają za lwią część oporu przy prędkościach przekraczających 350 km/h.
Warto zrozumieć, dlaczego te ostatnie kilkadziesiąt kilometrów na godzinę robi tak ogromną różnicę. Przejście z 350 na 400 km/h oznacza niemal 30-procentowy wzrost oporu, co dramatycznie zwiększa zapotrzebowanie na energię. To właśnie ta zależność sprawia, że eksploatacja szybszych pociągów często przestaje być ekonomicznie uzasadniona.
Professor Wang Tiantian, kierujący zespołem badawczym, podkreśla fundamentalną zmianę w podejściu. Tradycyjne metody skupiały się na optymalizowaniu poszczególnych komponentów w izolacji, podczas gdy chińscy inżynierowie potraktowali pociąg jako integralną całość. Efekt? Wydłużenie opływowego dziobu do 15 metrów, subtelne obniżenie sylwetki całego składu oraz staranne przeprojektowanie pantografu i osłon wózków.
Szczególnie ciekawe wydają się rozwiązania dotyczące pantografu, czyli tego elementu, który odpowiada za pobieranie prądu z napowietrznej sieci trakcyjnej. Nowa, zoptymalizowana geometrycznie konstrukcja nie tylko zmniejsza opór, ale może również wpłynąć na zwiększenie ogólnej wydajności systemu. Równie intrygujące są nieregularne konfiguracje osłon wózków, które – wbrew intuicji – okazują się bardziej efektywne niż tradycyjne, symetryczne rozwiązania.
Chińskie osiągnięcia wpisują się w szerszy, globalny wyścig technologiczny. W kraju tym testowany jest już pociąg CR450, zdolny osiągać 453 km/h, z komercyjną prędkością operacyjną na poziomie 400 km/h. To właśnie dla takich maszyn opracowano nową metodę redukcji oporu. Nie można przy tym zapomnieć o istniejącym już szanghajskim Maglevzie, który regularnie porusza się z prędkością 460 km/h, wykorzystując technologię lewitacji magnetycznej.
Dla porządku warto wspomnieć o rekordach – francuski TGV w testach osiągnął 575 km/h już w 2007 roku, choć w normalnej eksploatacji jeździ znacznie wolniej. Absolutnym rekordzistą pozostaje japoński pociąg Maglev z nadprzewodnikami, który w 2015 roku rozpędził się do 603 km/h. Japonia planuje wykorzystać tę technologię w przyszłej linii Chuo Shinkansen, łączącej Tokio z Nagoją do 2034 roku i z Osaką do 2037 roku. Projekt wart około 55 miliardów dolarów (około 201,6 mld zł) będzie w 80% biegł pod ziemią.
Co szczególnie istotne, chińskie rozwiązanie oferuje praktyczną alternatywę dla kosztownych systemów Maglev. Podczas gdy technologia lewitacji magnetycznej wymaga budowy całkowicie nowej infrastruktury od podstaw, optymalizacja aerodynamiczna może być zastosowana w konwencjonalnych pociągach jeżdżących po istniejących torach. To niebagatelna zaleta, biorąc pod uwagę, że na świecie działa zaledwie sześć komercyjnych systemów Maglev, a główną barierą ich rozwoju są astronomiczne koszty budowy i zapotrzebowanie na drogie pierwiastki ziem rzadkich.
Tymczasem tradycyjna kolej dużych prędkości rozwija się dynamicznie, szczególnie w Chinach, które dysponują największą na świecie siecią liczącą około 38 000 kilometrów tras, z planami rozszerzenia do prawie 70 000 kilometrów do 2035 roku. Nowa metoda redukcji oporu może znacząco zwiększyć efektywność energetyczną tej gigantycznej infrastruktury.
Czytaj też: Tradycyjne rolnictwo to przeżytek? Spójrz tylko na tę pionową farmę truskawek
Patrząc z polskiej perspektywy, chińskie osiągnięcie przypomina, że przyszłość transportu szynowego niekoniecznie musi polegać na egzotycznych, futurystycznych technologiach. Czasem wystarczy inteligentne, całościowe podejście do udoskonalania sprawdzonych rozwiązań, by osiągnąć wymierne korzyści. To ważna lekcja dla wszystkich, którzy inwestują w rozwój kolei – czasem lepsze jest wrogiem dobrego, a prawdziwy postęp może kryć się w subtelnych optymalizacjach, a nie rewolucyjnych, ale kosztownych zmianach.