1– مقدمه

پس از جنگ جهانی دوم، صنعت راه آهن در اکثر نقاط دنیا با بی اقبالی روبرو شد. از دلایل عمده عدم رشد این صنعت در سالهای اولیه پس از جنگ رشد سریع صنایع اتومبیل سازی بود. در ایران نیز صنعت نوپای راه آهن پس از شهریور 1320 با آهنگ رشد بسیار کندی مواجه شد. هر چند در دهه 1960 و پس از آن
راه آهن در کشورهای صنعتی با رشد تکنیک، تقاضا و قابلیت رقابت با گونه های دیگر حمل و نقلی روبرو گردید و توانست با تغییر در شکل اداره، بهره برداری و به گونه ای فعال و کارآ در امر جابجائی کالا و مسافر ایفاء نماید. اما معهذا در ایران این رشد بسیار بطئی بود. برای مثال در سالهای بین 1350 تا 1357 علیرغم شرایط خوب اقتصادی تنها 60 کیلومتر بر طول راه راه آهن ایران افزوده شده و این در حالی بود که برتری قطار در حمل کالا در مسافتهای طولانی و گستردگی کشور ما توجیه مناسبی برای رشد این صنعت می باشد.

در برنامه پنج ساله اول جمهوری اسلامی رشد سالانه 3/12% در حمل بار و 8% در جابجایی مسافر مدنظر بوده است اما در اولین سال برنامه (سال 1368)، کاهش حمل بار به میزان 4% و افزایش حمل مسافر به میزان 5% را شاهد بوده ایم. بدیهی است نیل به اهداف دو برنامه تغییر و تحول در سیستم های فنی و اداری و به کارگیری تکنولوژی جدید را می طلبد.

حقیقت آن است که سیستم فعلی خط آهن سیستمی فعال (به نسبت توان بالقواه آن) می باشد. بیش از 85 درصد از سهم ارزش افزوده بخش حمل و نقل متعلق به حمل و نقل جاده ای است و از طرف دیگر در حمل و نقل جاده ای نسبت سرمایه به محصول در مقایسه با کل اقتصاد و بخشهای دیگر پایین تر است که این امر نشاندهنده سرعت بازگشت سرمایه در حمل و نقل جاده ای می باشد. تغییر دیگر این مسئله عملکرد ضعیف راه آهن است.

این ضعف علاوه بر آن که راه آهن را متکی به حمایتهای پیاپی دولت در جهت بقای خویش نموده مجموعه حمل و نقل را نیز تحت تأثیر قرار داده است. زیرا در پیوست شماره یک لایحه برنامه پنج ساله اول آمده است که:

² سیستم متناسب حمل و نقل از جمله عوامل فیزیکی عمده توسعه اقتصادی و پیشرفت اجتماعی است و از نظر ایجاد اشتغال نیز از بخشهای مهم اقتصادی تلقی می شود. در چهل سال اخیر حمل و نقل از توسعه کافی برخوردار نبوده و سهم ارزش افزوده این بخش در تولید ناخالص ملی از سطح نازل 6 درصد تجاوز نکرده است (این نسبت در کشورهای کم توسعه یافته 5 درصد و در کشورهای پیشرفته ترین بین 12 تا 18 درصد است)².

تمامی مسایل بالا تنها یک روی سکه است و بیانگر آن است که عدم توجه به این ساختار فرسوده باعث عدم امکان رقابت این صنعت با سایر گونه های حمل و نقل می گردد هم از اینرو است که افزایش کارایی شبکه راه آهن و گسترش آن به منظور افزایش سهم آن در حمل و نقل کالا و مسافر از طریق نو کردن شبکه، دو خطه کردن مسیرهای پر تردد، توسعه شبکه و اصلاحات موضعی با تأکید بر استفاده از راه آهن برقی جزو اهداف استراتژیک برنامه بوده است.

اما روی دیگر سکه آن است که رشد سریع جمعیت از طرفی و رشد اقتصادی از طرف دیگر افزایش تقاضای جابجایی مسافر و کالا را در پی دارد و عدم توجه به وسایل حمل و نقل انبوه و عمومی مسافر و کالا باعث ایجاد مشکلات عدیده ای در آینده نزدیک خواهد شد. مشکلاتی که هم اکنون در حمل کالا از مبادی ورودی کشور و نیز در جابجایی مسافر در بعضی از کریدورها مشاهده می شود.

فراهم نمودن امکانات مناسب جهت حمل و نقل کار و مسافر یکی از عمده ترین اهداف توسعه ملی بلکه از اصلی ترین پیش نیازهای تحقق امر توسعه است. تأکید بر بکارگیری وسایل حمل و نقل انبوه و عمومی مسافر از موارد ذکر شده در این اهداف است. واضح است که حمل و نقل ² انبوه و عمومی مسافر و کالا² و
² گسترش شبکه و تجهیزات حمل و نقل زمینی سریع مسافر² جز با راه آهن سریع السیر امکان پذیر نیست.

بررسی همه جانبه تغییر در ساختار راه آهن از عهده این سطور خارج است اما آنچه با بضاعت موجود به نظر ممکن آمد بررسی امکان استفاده از تکنولوژی برتر در جهت ارتقاء سطح سرویس دهی قطارها در یک مسیر است. در دهه های اخیر خطوط آهن در دنیا مرتباً در جهت تقلیل هزینه های نگهداری مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته اند و تغییراتی در مهندسی خط (ریلها، پابندهای الاستیک تراورسها و بالاست) به جهت امکان کاربرد این خطوط در قطارهای سریع انجام شده است. از طرفی آنچنان که در فصول بعد خواهد آمد افزایش سرعت قطار به گونه ای که اولاً بتواند با سایر گونه های حمل و نقل رقابت نماید و ثانیاً کارایی اقتصادی نیز داشته باشد ما را به سمت استفاده از قطارهای برقی سوق می دهد.

اما استفاده از قطارهای سریع (ولاجرم استفاده از قطارهای الکتریکی) نیاز به سرمایه گذاری دارد و سرمایه گذاری توجیه اقتصادی آنرا در مقایسه با گونه های دیگر حمل و نقل (قطارهای دیزل، حمل و نقل جاده ای و هوایی) می طلبید.

یکی از خطراتی که همواره پروژه هایی از این دست را تهدید می کند نگرش محدودی است که ارزیابی مزایا و هزینه ها را نه در سطح کشوری بلکه در سطح یک سازمان و یا وزارتخانه بخصوص و صرفاً از جهت سود و زیان و عملکرد مالی آن موسسه در نظر می گیرد. در این خصوص در بررسی استراتژی راه آهن در کشورهای در حال توسعه تصریح شده است که: ² اعمال معیارهای مالی در رابطه با انتخاب و برآورد پروژه ها امری است طبیعی زیرا که مدیریت ها در رابطه با تأثیر پروژه ها بر جریان نقدی بودجه هایشان در کوتاه مدت و دراز مدت و حساب سود و زیان و ترازنامه های سالانه ذینفع و حساس هستند چرا که عملکرد مدیریت ها از این طریق قضاوت می شود. مع الوصف ارزیابی مالی صرف در مورد طرحهای راه آهن کافی نبوده و این طرحها باید در رابطه با ارزش اقتصادی منافع و هزینه هایی که در مقایسه با سایر گزینه های بلافصل دیگر تولید می کنند بررسی شود. ²

در یک بررسی دقیق اقتصادی حتماً باید گزینه های موازی بررسی و مقایسه شوند. عدم بررسی
گزینه های موازی و صرفاً مقایسه قطارهای دیزل با قطارهای برقی نه یک بررسی اقتصادی که حداکثر یک نوع بهینه یابی است. بعلاوه مزایا و هزینه های مربوط به مقایسه اقتصادی طرحهای حمل و نقل محدود به دفاتر سود و زیان مؤسسات ذیربط نبوده و از آن فراتر می رود. بعنوان مثال صرفه جویی در وقت مصرف کننده کاهش مسایل ناشی از آلودگی صدا و آلودگی هوا به خصوص در نواحی شهری و در تونلها، کنترل سوانح را نیز شامل
می شود.

در این رساله ابتدا وضعیت حمل و نقل سریع در جهان ارائه شده و سپس به مطالعه مهندسی خط جهت استفاده در قطارهای برقی سریع و نیز بررسی لکوموتیوهای مختلف پرداخته می شود و تحولات اخیر در این زمینه بیان می گردد سپس کاربرد قطارهای سریع در یک مسیر خاص بررسی می گردد.

1ـ1ـ تاریخچه قطارهای سریع السیر

        اولین شبکه راه آهن سریع السیر دنیا کار خود را در ژاپن در سال 1964 میلادی با قطارهای شینکانسن بین توکیو ـ اوزاکا کار خود را آغاز کرد. طول این خط 515 کیلومتر بوده است و دراین مسیر سرعتهای تجاری بالای 210 بدست آمده این محور شهرهای بزرگ و متوسط زیادی را بهم متصل می‌نماید. هم‌چنین 45 درصد جمعیت ژاپن دراین منطقه ساکن بوده و 70 درصد تولید ناخالص ملی(GNP) دراین محور تولید می گردد.[35]

          تلاش برای رسیدن به سرعتهای بالا درراه‌آهن پدیده‌ای جدید نیست. اولین باردرسال 1825 درکشور انگلستان با استفاده ازقطاربخاری سرعت 47 بثبت رسید. بعد از آن درسال 1846 درکشور فرانسه بوسیله قطار بخاری با سرعت 120 رکورد جدیدی بثبت رسید و این روند ادامه پیدا کرده تاامروز رکورد این سرعتها از مرز 500 کیلومتری برساعت گذشته. مثلاً قطار مغناطیسی درطی سالهای اخیر به رکورد 552 رسید است اما قطار الکتریکی دارای رکورد سرعت 3/515 درفرانسه است.[35]

اما بعد ازظهور قطارهای سریع السیر درسال1964 در ژاپن، دراروپا عصر قطارهای سریع السیر با قطارهای فرانسوی درآلمانی آغاز شد. درسال 1983، فرانسه اولین خط جدید خود را برای TG
(قطار سریع السیر)، بین پاریس- لیون احداث نمود. فعالیت قطارهای بین شهری(ICE) از سال 1971 شروع شد. سرعت قطارهای ICE ، از سال 1991 بالغ بر 250 کیلومتر بر ساعت میباشد و خدمات رفاهی بالایی را نیز به مسافرین ارائه می‌دهد و امروزه این سرعت با نسل جدید قطارهای 3ICE آلمان به280 رسیده است. امروزه با توجه به این نکته که درسالهای اخیر، راه ‌آهن نسبت به جاده،بخش اعظم بازار حمل و نقل کالا را از دست داده، نیاز به احداث خطوط جدید سریع السیر برای قطارهای سریع السیر بسیار محسوس است. درسال 1970، درجامعه اروپا، حدود28درصد کالا و 10 درصد مسافر توسط قطار جا به جا می‌شد. دراواسط دهه 90 این میزان به 15 درصد برای کالا و6 درصد برای مسافر کاهش یافته است.. اما درسال 2000 با ایجاد یک شبکه ریلی اروپایی برای قطار‌های سریع السیر به وسعت 35 هزار کیلومتر، این روند دوباره معکوس شده است [35] .

در حال حاضر غیر از کشورهای فرانسه، ژاپن، آلمان، انگلستان، ایتالیا، سوئد، اسپانیا، بلژیک، هلند، استرالیا، کانادا، آمریکا، کره، چین، روسیه کشورهایی همچون تایلند، سنگاپور، ترکیه و تایوان و … در صدد دستیابی به این تکنولوژی هستند.

1-1-1- تاریخچه مطالعات قطارهای سریع السیر در ایران

این پایان نامه بنا به نیاز کشورمان به وجود سیستم‌های قطار سریع السیر بین شهری در ایران اتخاذ شده است . در حالیکه تاریخچه مطالعات مربوط به قطارهای سریع السیر در ایران به قبل از انقلاب اسلامی ایران بر می‌گردد (مطالعات مقدماتی مربوط به خط تهران – مشهد توسط شرکت مشاوره توسعه راه آهن
ژاپن JARTS) و بعد از انقلاب و بهتر می‌توان گفت بعد از جنگ تحمیلی با توجه به نیاز کشور و می‌توان گفت تمامی کشورهای دنیا به این سیستم اوایل دهه 70 شمسی کار مطالعات خط تهران – قم – اصفهان سال 1375 توسط شرکت مترا به انجام رسید و توجیه اجتماعی و اقتصادی این طرح نیز در همین سال به اتمام رسیده اما کماکان این خط بدلیل مشکلات(بیشتر مالی)دولت ناکام مانده است. این در حالی است که در طرح راه آهن 1400 ایران پیش‌بینی شده که سه خط تهران – مشهد و تهران – اصفهان و تهران – تبریز در این سال دارای قطار سریع السیری 350باشند. در حالیکه رکورد سرعت قطارها در دنیا از مرز 550و در قسمت مسافری‌ 350 است اما کماکان ما با اجرای طرح راه آهن سریع السیر تهران – اصفهان با مشکل مواجه هستیم. اما دولت تضمین کرده که در سال 1385 این طرح کلید بخورد سرعت قطار این خط در حدود        250 است.]20[

1ـ2ـ تاثیرات غیر مستقیم و تاثیرات فرهنگی ـ اجتماعی قطارهای سریع السیر

امکان دسترسی به سرعتهای بالا عرصه جدیدی را به روی راه آهن باز کرده است. قطارهای سریع السیر تنها به عنوان جایگزینی کارا در مقابل حمل و نقل جاده‌ای و هوایی نبوده بلکه میتوانند نقش تکمیلی برای دیگر روشهای حمل و نقل ایفا نموده و به ایجاد یک سیستم حمل و نقل هماهنگ و اقتصادی کمک نمایند.

بعد از ساخت راه آهن در سال 1825 میلادی در انگلستان و تولید راه آهن به عنوان سیستم حمل و نقل عمومی جدید ثابت شده است که راه آهن سهم بزرگی در جوامع انسانی، اقتصادی و پیشرفت آنها تا به امروز داشته است. بالا و پایین زیادی در زمینه پیشرفت راه آهن وجود داشته است. ولی اخیراً ثابت شده است که راه آهن توانایی رقابت با هواپیما و دیگر مدهای حمل و نقل را داراست و اگر تلاشهای خود را بهبود در سرعت و خصوصیات عملیاتی بیشتر کند گوی سبقت را حتی از هواپیما خواهد ربود. هم‌چنین فواید راه آهن در قبال ایمنی، مصرف انرژی و آلودگی محیطی که به عنوان معضل قرن بیست و یکم هستند بر همه گواه است. بر اساس اطلاعات اخیر کسب شده در ژاپن سهم راه آهن از مصرف انرژی هواپیما و اتومبیل است و از لحاظ آلودگی محیط زیستی و تولید گاز CO2 هواپیما و اتومبیل است. [19]