Seperti apa kereta penumpang masa depan?

Ketika sarjana Tionghoa Skotlandia James Legge meninggalkan Shanghai menuju Beijing pada musim semi tahun 1873, perjalanan tersebut memakan waktu dua minggu. Pertama dia sampai ke Tianjin dengan perahu, dan kemudian dengan bagal ke ibu kota Tiongkok. Saat ini, perjalanan yang sama sejauh 1200 km hanya membutuhkan waktu empat jam dengan kereta api berkecepatan tinggi. Penerbangan antara kedua kota tersebut memakan waktu dua jam 20 menit. Sedangkan untuk Eropa, ada kereta Frecciarossa berkecepatan tinggi dari Milan ke Roma yang bisa mencapai tujuan dalam waktu kurang dari tiga jam, dan dari Tokyo ke Osaka - kereta Shinkansen berkecepatan tinggi - dua setengah jam.

Orang-orang belum pernah melakukan perjalanan secepat dan semudah yang mereka lakukan saat ini. Namun kemudahan ini ada konsekuensinya: transportasi menyumbang 20% ​​emisi karbon dioksida global, dan selama tiga dekade terakhir laju emisi karbon dioksida dari transportasi meningkat lebih cepat dibandingkan sumber lainnya. Hal ini terutama benar transportasi udara, emisi yang meningkat lebih cepat dibandingkan dengan transportasi kereta api atau jalan raya. Dalam hubungan ini, timbul pertanyaan: mungkinkah melakukan perjalanan dengan kecepatan tinggi tanpa merusak planet ini? Dan jika ya, bagaimana caranya?

Lebih cepat, lebih bersih, lebih ramah lingkungan dan dilengkapi dengan teknologi canggih, kereta api adalah satu-satunya bentuk transportasi yang saat ini mempunyai peluang untuk menjadi basis untuk memenuhi kebutuhan mobilitas kita di masa depan. Menjelang peringatan 200 tahun berdirinya kereta api penumpang pertama pada tahun 2025, kereta api menjadi semakin penting untuk memastikan mobilitas berkelanjutan di dunia yang menghadapi tantangan perubahan iklim, peningkatan urbanisasi, dan pertumbuhan populasi. Populasi perkotaan di dunia tumbuh dengan kecepatan dua orang per detik, menciptakan 172800 penduduk perkotaan baru setiap hari. Meskipun populasi menurun di beberapa wilayah di dunia, seperti Eropa dan Jepang, 90% pertumbuhan populasi diperkirakan terjadi di kota-kota besar dan besar di negara-negara berkembang.

Agar kota-kota, wilayah-wilayah dan kota-kota metropolitan yang berkembang pesat dapat bergerak, transportasi umum yang efisien tidak hanya dibutuhkan, namun juga diperlukan.

Seberapa cepat kereta berkecepatan tinggi?

"Kereta berkecepatan tinggi" baru yang ramping sering kali menjadi berita utama seiring dengan berkembangnya jaringan jalur di Eropa dan Asia, dengan jalur baru yang direncanakan atau sedang dibangun di negara-negara seperti Prancis, Jerman, Spanyol, India, Jepang dan, pada a skala yang jauh lebih besar, di Tiongkok, dimana jaringan berkecepatan tinggi akan mencapai 2025 km pada tahun 50000.

Ketika jalur Kecepatan Tinggi 2030 (HS2) yang kontroversial selesai pada awal tahun 2-an karena pembengkakan anggaran dan lanskap yang rentan, Inggris akan memiliki kereta reguler tercepat di dunia, yang biasanya melaju dengan kecepatan 362 km/jam, tetapi dapat mencapai kecepatan lebih tinggi. hingga 400 km/jam.

Menggabungkan teknologi kereta berkecepatan tinggi Jepang dengan desain Inggris, armada HS2 senilai $2,5 miliar akan merevolusi perjalanan jarak jauh antara London dan English Midlands serta kota-kota di utara. Pengalihan layanan jarak jauh ke HS2 juga akan menambah kapasitas jalur kereta api yang ada untuk mengangkut lebih banyak penumpang dan barang lokal.

Namun, setelah beberapa dekade beroperasi, negara-negara seperti Perancis, Jepang dan Tiongkok telah menyimpulkan bahwa manfaat pengoperasian kereta api berkecepatan tinggi dengan kecepatan di atas 320 km/jam lebih besar daripada biaya pemeliharaan dan energi yang jauh lebih tinggi yang harus dikeluarkan. Kini pemimpin kereta api berkecepatan tinggi yang diakui di Jepang dan Tiongkok tidak hanya terbatas pada teknologi "baja di atas baja", namun juga mengembangkan kereta api yang mampu melaju dengan kecepatan hingga 600 km/jam.

Konsep kereta api berkecepatan tinggi yang berjalan di jalur khusus menggunakan levitasi magnetik (maglev) telah disebut-sebut sebagai “perjalanan masa depan” selama lebih dari 50 tahun, namun terlepas dari beberapa jalur eksperimental dan rute Tiongkok yang menghubungkan pusat kota Shanghai ke bandara , sebagian besar tetap bersifat teoritis.

Tapi tidak lama. Jepang menginvestasikan $72 miliar dalam proyek Chuo Shinkansen, yang akan menjadi puncak dari pengembangan maglev selama lebih dari 40 tahun. Jalur sepanjang 286 kilometer ini akan menghubungkan Tokyo dan Naga hanya dalam waktu 40 menit dan pada akhirnya akan diperpanjang hingga Osaka, memotong perjalanan sepanjang 500 kilometer dari ibu kota menjadi 67 menit. Konstruksi dimulai pada tahun 2014 dan awalnya diharapkan selesai pada tahun 2027 (dengan pembukaan jalur Nagoya-Osaka sepuluh tahun kemudian), namun masalah dalam memperoleh izin untuk suatu bagian jalur menyebabkan tanggal pembukaannya saat ini tidak diketahui. Penundaan dan pembengkakan biaya yang besar telah menyebabkan banyak orang mempertanyakan nilai ekonomi dari proyek tersebut.

Kesulitan seperti ini sepertinya tidak akan terjadi di Tiongkok, yang juga sedang membangun jalur transportasi magnetis sebagai alternatif perjalanan udara jarak pendek dan menyediakan perjalanan secepat kilat melalui wilayah perkotaan yang padat penduduknya. Tiongkok berencana untuk menciptakan "lingkaran lalu lintas tiga jam" di sekitar kota-kota besarnya, mengubah kelompok kota menjadi pusat perekonomian.

Lebih dari 120 juta orang tinggal di bagian selatan negara terpadat di dunia, kawasan Delta Sungai Mutiara yang meliputi Hong Kong, Guangzhou, dan Shenzhen. Para perencana Tiongkok berharap dapat menggabungkan sembilan kota di wilayah tersebut untuk menciptakan aglomerasi perkotaan seluas 26000 km persegi. Rute bantalan magnetis direncanakan untuk rute Shanghai-Hangzhou dan Chengdu-Chongqing, serta banyak rute lainnya, jika terbukti berhasil.

Di negara-negara lain di dunia, biaya yang besar dan kurangnya integrasi dengan perkeretaapian yang ada dapat menjadi hambatan bagi penyebaran lebih lanjut teknologi maglev. Sudah berjuang mengatasi kemacetan dan polusi di kota-kota padat penduduknya, Tiongkok membuka 2021 jalur kereta bawah tanah baru dengan total panjang 29 km pada bulan Desember 582 saja. Banyak negara lain yang kotanya sedang berkembang harus segera mengikuti langkah serupa jika tidak ingin kewalahan.

Namun, untuk memenuhi harapan ini, industri kereta api perlu bergerak cepat ke beberapa arah untuk menghasilkan kapasitas yang jauh lebih besar, efisiensi, keandalan, dan keterjangkauan yang lebih besar.

Kereta tak berawak

Lalu lintas otomatis telah ada selama beberapa dekade – jalur Victoria Underground London telah dioperasikan sebagian dengan cara ini sejak dibuka pada tahun 1967 – tetapi biasanya terbatas pada jalur otonom dengan kereta identik yang beroperasi pada interval tetap.

Dalam beberapa tahun terakhir, Tiongkok telah memimpin dalam jalur kereta tanpa pengemudi, terutama dengan memperkenalkan satu-satunya kereta otonom berkecepatan tinggi di dunia yang beroperasi dengan kecepatan hingga 300 km/jam antara Beijing dan Olimpiade Musim Dingin 2022. Jepang juga bereksperimen dengan “kereta peluru” yang dapat melakukan perjalanan secara mandiri dari terminal ke depo untuk pemeliharaan, sehingga memberikan kebebasan kepada pengemudi untuk mengoperasikan kereta yang lebih menguntungkan.

Namun, mengoperasikan kereta tanpa pengemudi di jalur otonom adalah satu hal. Memastikan pengoperasian yang aman di jalur kereta api serba guna tradisional, di mana kereta penumpang dan barang dengan karakteristik, kecepatan, dan bobot yang sangat berbeda digabungkan, jauh lebih sulit.

Big data dan apa yang disebut Internet of Things akan memungkinkan moda transportasi berinteraksi satu sama lain dan dengan lingkungan, sehingga membuka jalan bagi perjalanan antarmoda yang lebih terintegrasi. Robot cerdas akan memainkan peran lebih besar dalam pemeriksaan infrastruktur seperti terowongan dan jembatan, serta dalam pemeliharaan efektif struktur yang sudah tua.

Dampak terhadap lingkungan

Meskipun terbukti ramah lingkungan dibandingkan dengan penerbangan, perjalanan kereta api masih panjang untuk mengurangi emisi karbon dan polusi dari mesin diesel. Sejalan dengan tujuan perubahan iklim PBB, banyak negara telah berkomitmen untuk menghentikan penggunaan kereta diesel pada tahun 2050 atau bahkan lebih awal.

Di Eropa dan sebagian besar wilayah Asia, sebagian besar jalur tersibuk sudah teraliri listrik, namun situasinya bervariasi dari hampir 100% elektrifikasi di Swiss hingga kurang dari 50% di Inggris dan hampir nol di beberapa negara berkembang. Amerika Utara didominasi oleh bahan bakar diesel – terutama pada jalur kereta barang – dan minat terhadap elektrifikasi tidak sama dengan yang terjadi di Eropa dan Asia.

Teknologi baterai tampaknya akan memainkan peran penting dalam beralih dari “mesin diesel kotor” baik untuk pengangkutan berat maupun rute penumpang yang sepi dimana elektrifikasi penuh tidak dapat dibenarkan. Banyak prototipe bertenaga baterai saat ini sedang diuji atau dikembangkan, dan seiring kemajuan teknologi, ketergantungan kereta api terhadap bahan bakar diesel akan mulai berkurang sebelum akhir dekade ini.

Bagi yang lain, hidrogen merupakan harapan besar untuk dekarbonisasi transportasi kereta api. Hidrogen hijau yang dibuat di pabrik khusus menggunakan sumber listrik terbarukan dapat digunakan untuk menggerakkan sel bahan bakar yang menggerakkan motor listrik.

Pabrikan kereta asal Perancis, Alstom, memimpin dengan kereta hidrogen-listrik Coradia iLint, yang mengangkut penumpang pertamanya pada tahun 2018, membuka jalan bagi versi produksi yang sekarang sedang dibangun untuk beberapa negara Eropa.

Perkeretaapian di seluruh dunia juga menghadapi tantangan terkait bencana alam. Perkeretaapian baru dan yang direkonstruksi semakin banyak dirancang dengan mempertimbangkan perubahan iklim: peningkatan drainase, perlindungan lingkungan, dan pemulihan lanskap alam berperan dalam meningkatkan keselamatan dan keandalan perkeretaapian.

Sementara itu, kesadaran akan kerusakan lingkungan yang disebabkan oleh perjalanan udara telah menyebabkan bangkitnya kembali perjalanan kereta api malam di Eropa.

Hyperloop: kereta masa depan. Atau tidak?

Berbicara tentang kereta api masa depan tentunya kita harus berbicara tentang teknologi Hyperloop. Menggunakan ruang hampa untuk melakukan perjalanan dengan kecepatan lebih dari 1000 km per jam - itulah yang sedang kita bicarakan. Menurut banyak orang, ini akan merevolusi cara kita bergerak. Namun ada keraguan yang masuk akal. Sederhananya, ini adalah kereta di dalam tabung. Ia bekerja dengan menghilangkan dua faktor yang memperlambat kendaraan: udara dan gesekan. Sistem Hyperloop terdiri dari dua elemen utama: tabung dan kapsul. Pipa-pipanya hampir vakum. Kapsul adalah kendaraan bertekanan yang bergerak di dalam tabung. Idenya adalah menggunakan magnet permanen pada kendaraan.

Seperti halnya gerbong, pod juga bergerak dalam konvoi. Sementara gerbong kereta terhubung satu sama lain, kapsul Hyperloop dapat melakukan perjalanan ke berbagai tujuan. Seperti halnya saat berkendara di jalan raya, masing-masing bisa meninggalkan jalan raya dan mengubah arah pergerakan. Mereka dapat bergabung atau meninggalkan kolom tergantung pada arah tujuan mereka. Sistem transportasi Hyperloop sepenuhnya menggunakan listrik. Selain motor, seperangkat magnet digunakan untuk mendorong kapsul setiap kilometer. Hampir tidak adanya hambatan udara dan gesekan berarti tidak diperlukannya sistem propulsi permanen. Oleh karena itu, energi yang dibutuhkan lebih sedikit.

Pada tahun 2013, Elon Musk menerbitkan dokumen teknis yang menjelaskan fungsi sistem transportasi tabung vakum. Sejak itu, beberapa tim di seluruh dunia mulai mengerjakan konsep mobilitas ini.

Hyperloop masih merupakan tantangan teknis yang besar. Meski di atas kertas terbukti layak, namun dalam praktiknya masih banyak tantangan lainnya. Selain biaya awal yang besar, penyegelan pipa juga memerlukan biaya pemeliharaan yang besar. Trek Hyperloop terbuat dari baja, yang mengembang dan menyusut tergantung pada suhu luar. Hal ini menyebabkan sendi menjadi longgar. Hal ini dapat menyebabkan biaya pemeliharaan yang signifikan. Poin lainnya adalah pembebasan lahan. Selain itu, banyak aspek keselamatan yang masih perlu dipikirkan - perjalanan bisa jauh lebih berbahaya jika terjadi kegagalan. Kecepatan tinggi tersebut dapat menimbulkan pusing bagi penumpang yang juga memiliki keterbatasan ruang gerak selama perjalanan.

Beberapa kelompok di Eropa dan dunia sedang mengerjakan aplikasi Hyperloop. Namun, tantangan yang harus diatasi – pendanaan, keamanan, dan lahan – masih menjadi hambatan utama dalam penerapan Hyperloop. Sampai masalah tersebut terselesaikan, gagasan bepergian dengan kereta bawah tanah akan tetap menjadi mimpi.

овки

Diperkirakan pada tahun 2050, jalur kereta api penumpang dan barang akan menjadi tulang punggung jaringan transportasi kita, dan rute jarak jauh antar pusat multimoda akan menjadi bagian dari jaringan lokal. Dengan dukungan politik dan teknis yang diperlukan, kereta api juga akan memainkan peran yang semakin besar dalam transportasi internasional, memberikan alternatif berkualitas tinggi dibandingkan transportasi jalan raya dan perjalanan udara jarak pendek.

Di masa mendatang, investasi di seluruh dunia sebagian besar masih akan berbasis pada jalur kereta api baja-di-baja tradisional. Tidak ada alasan untuk meragukan bahwa hal ini akan terus menentukan masa depan transportasi kereta api selama beberapa dekade mendatang – seperti yang terjadi selama hampir 200 tahun.

Nah, itulah cara-cara yang bisa kita lakukan suatu hari nanti tanpa merusak lingkungan. Namun untuk saat ini, masa depan sudah ada: kereta api berkecepatan tinggi menawarkan cara yang cepat dan rendah karbon untuk melakukan perjalanan antar kota. Jika James Legge melakukan perjalanan ke Beijing hari ini, dia tidak memerlukan kapal, dan tentu saja tidak memerlukan bagal. Dia hanya akan naik kereta.

Baca juga:

• Seperti apa bentuk pesawat penumpang masa depan
• 6 rudal balistik antarbenua (ICBM) yang bisa mengakhiri dunia