Et nytt forhøyet ståljernbanesystem kan transformere transport i utviklingsland
En arbeider tømmer betong under bygging.
Et nytt forhøyet stålskinnesystem kan fullstendig endre transportmetoder i utviklingsland. Sammenlignet med tradisjonelle veier og jernbaner krever dette systemet mindre areal, lar bakkeaktiviteter fortsette uten avbrudd, skaper færre barrierer for dyrelivet og gir en mer miljøvennlig transportløsning.
Hvordan kan byer redusere trafikkbelastningen uten å investere i dyre konvensjonelle jernbanesystemer?
På landsbygda i Sør-Afrika utvikler ingeniører et effektivt og fleksibelt transportsystem som gir en alternativ løsning for det 21. århundres kollektivtransportutfordringer.
Fractional Rapid Transport (FRT)-systemet er et opphengt lettbanesystem designet for transport av både gods og passasjerer. Det høyautomatiserte systemet kombinerer fleksibilitet, pålitelighet og kostnadseffektivitet.
Det kalles et "fraksjonert" system fordi det kan transportere et stort antall mennesker eller varer gjennom flere korte-turer og hyppige turer.
En ny tilnærming til lav-transport
Den første kunden, IPC Coal, installerte Fractional Rapid Transport-systemet ved Elandspruit-gruven som ligger omtrent 100 kilometer øst for Pretoria, Sør-Afrika.
Jernbanesystemet var forventet å starte i drift i april 2017 og transportere 355 600 tonn kull per måned.
For store gruveoperasjoner kan godstransport med FRT redusere kostnadene betydelig, med byggekostnadene anslått til bare en-tredjedel av tradisjonelle lastebiltransportsystemer.
I motsetning til konvensjonelle jernbaner, bruker FRT-systemet forhøyede strukturer støttet av stålsøyler, noe som reduserer landbruken samtidig som høy transporteffektivitet opprettholdes.
Stålkonstruksjoner som støtter jernbanens fremtid
Fractional Rapid Transport-systemet er hengt opp fra stålsøyler omtrent 7 meter eller høyere over bakken.
Med byggekostnader på rundt 2 millioner dollar per kilometer er systemet rimeligere enn tradisjonelle veier eller jernbaner.
Etter installasjon bidrar lette komponenter og effektiv strukturell design til å redusere energiforbruket og driftskostnadene.
Suksessen til denne typen modulære transportsystem avhenger sterkt av pålitelige stålmaterialer. Produkter som strukturelt stålrør brukes ofte i støttekonstruksjoner fordi de gir utmerket styrke, dimensjonsnøyaktighet og effektiv lastbærende ytelse.
For høye transportsystemer må stålkomponenter tåle langtidsbelastninger, samtidig som strukturell stabilitet opprettholdes under forskjellige miljøforhold.
Modulært ståldesign for fleksibel transport
Lasten eller passasjerkapslene til FRT-systemet styres av systemer ombord. Motorer driver hjul som kobles sikkert til skinneskinnene.
Denne designen gjør at podene kan operere trygt på buede og skrånende spor mens de bruker enkle bremsesystemer.
Stålhjul som kjører på stålskinner bidrar til å minimere rullemotstanden, redusere vedlikeholdskravene og forbedre driftseffektiviteten.
Bak den lette designen er en nøye konstruert stålkonstruksjon. Materialer som høystyrke stålplate lar ingeniører lage sterkere komponenter samtidig som de reduserer den totale strukturelle vekten.
Former fremtiden for urban mobilitet
I løpet av 2015 og 2016 testet Louws selskap en én-kilometer bane nordvest for Pretoria, og transporterte 10 tonn last med en hastighet på 30 kilometer i timen.
Mens han utvidet Elandspruit gruvejernbaneinstallasjonen, diskuterte Louw også muligheten for å utvikle Podcars Afrika-spor rundt University of Pretoria campus.
Han hadde også diskusjoner med myndighetene i Cape Town og andre byer som var interessert i å løse transportutfordringer.
"Dette FRT-systemet vil bli Afrikas versjon av et metrosystem bygget på eksisterende infrastruktur," forklarte Louw.
I motsetning til underjordiske metrosystemer, som krever enorme investeringer, kan forhøyede jernbanesystemer krysse elver, eksisterende jernbaner og ubebygde områder.
Systemet har stor kapasitet, lave byggekostnader, minimal miljøpåvirkning, og lar arealet under strukturen fortsatt brukes til jordbruk eller beite.
Forbedre bylivet med-stålbasert infrastruktur
Podcars Africas stasjonskonsept bruker en økonomisk design plassert over fortau. Stasjonene er drevet av solenergi og utstyrt med heiser for funksjonshemmede passasjerer.
Disse stasjonene, som ligger omtrent hver 200. meter, støtter helautomatisert transport.
Passasjerputene veier tre tonn og har plass til seks til åtte personer. Passasjerer kan reservere pods via mobile enheter.
"Stasjonene er helautomatiserte, og hvert kjøretøy opererer uavhengig basert på rute- og hastighetsinformasjon gitt av arbeidskortsystemet," forklarte Louw.
Stål gjør lette strukturer mulig
"Hvis det ikke fantes stål, ville ikke eksisterende lette strukturer kunne oppnå den nødvendige styrken fra et fysisk perspektiv," sa Louw.
Støttesøylene bruker lav-karbonstål, mens tynne stålplater bøyes og brettes til Solomon-bjelkestrukturer med høy-stivhet.
Denne utformingen gjør at stålkomponentene kan jobbe effektivt med betongen injisert i bjelkene, og skaper en sterk stål-betongkomposittstruktur uten å kreve omfattende sveising eller boltede forbindelser.
Materialer som Carbon Steel Plate er mye brukt i strukturelle applikasjoner fordi de gir god styrke, fabrikasjonsfleksibilitet og kostnadseffektivitet.
Denne utformingen av stål-betong gjør jernbanesystemet sterkere, rimeligere og enklere å montere.
I tillegg bidrar den vedlagte strukturelle designen til å redusere risikoen for metalltyveri, som er en vanlig utfordring i enkelte regioner.
Fremtiden for modulære transportsystemer
Louw beskriver Fractional Rapid Transport-systemet som "et sett med byggeleker," og forklarer at selskapet planlegger å leie sporene i kontraktsperioden og demontere og gjenopprette dem etterpå.
Sammenlignet med tradisjonell jernbane- eller veiinfrastruktur, krever dette modulære transportsystemet bare en brøkdel av investeringen.
Med skalerbare stålkonstruksjoner, effektiv produksjon og modulære installasjonsmetoder kan FRT tilby rimelige transportløsninger for utviklingsland.
Pålitelige stålmaterialer, inkludert strukturelt stålrør, karbonstålplate og andre stålkonstruksjonskomponenter, vil fortsette å spille en viktig rolle i utviklingen av neste generasjons transportinfrastruktur.