Высокоскоростной наземный транспорт

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Высокоскоростной наземный транспорт
Российский скоростной поезд «Сокол»
Привод

Локомотив, моторный вагон, линейный двигатель

Период

с 1 октября 1964 года (начало регулярного сообщения)

Скорость

от 200 км/ч (125 миль/ч) и выше

Область применения

общественный транспорт

Инфраструктура

Высокоскоростная магистраль

Высокоскоростной наземный транспорт (ВСНТ) — наземный железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение скоростных поездов со скоростью свыше 250 км/ч по специализированным путям, либо со скоростью более 200 км/ч по существующим путям (120 миль/ч)[1]. Движение таких поездов, как правило, осуществляется по специально выделенным железнодорожным путям — высокоскоростной магистрали (ВСМ), либо на магнитном подвесе (Маглев).

Современные высокоскоростные поезда в штатной эксплуатации развивают скорости до 350—400 км/ч, а в испытаниях и вовсе могут разгоняться до 560—580 км/ч. Благодаря быстроте обслуживания и высокой скорости движения они составляют серьёзную конкуренцию другим видам транспорта, сохраняя при этом такое свойство всех поездов, как низкая себестоимость перевозок при большом объёме пассажиропотока.

Впервые регулярное движение высокоскоростных поездов началось в 1964 году в Японии по проекту Синкансэн. В 1981 году поезда ВСНТ стали курсировать и во Франции, а вскоре бо́льшая часть западной Европы, включая даже островную Великобританию, оказалась объединена в единую высокоскоростную железнодорожную сеть. В начале XXI века мировым лидером по развитию сети высокоскоростных линий, а также эксплуатантом первого регулярного высокоскоростного маглева стал Китай.

В России регулярная эксплуатация скоростных поездов «Сапсан», по общим путям с обычными поездами, началась в конце 2009 года. С 2013 года обсуждается идея строительства первой в России специализированной высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Казань для национальной системы высокоскоростного движения[2][3].

В основном высокоскоростные поезда перевозят пассажиров, однако существуют разновидности, предназначенные и для перевозки грузов. Так, французская служба La Poste имеет в своём распоряжении парк специальных электропоездов TGV, служащих для перевозки почты и посылок.

В среднем по европейским стандартам строительство 1 км высокоскоростной магистрали стоит 20—25 млн евро, её годовое обслуживание — 80 тыс евро. Стоимость одного поезда для ВСМ с 350 сидениями колеблется от 20 до 25 млн евро, его годовое содержание обходится в 1 млн евро[4].

Определение[править | править вики-текст]

Немецкий ICE 1, скорость 250 км/ч

Понятие Высокоскоростной наземный транспорт (а также Высокоскоростной поезд) относительно условно и может отличаться как по странам, так и по историческим периодам. Так, ещё в начале XX века высокоскоростными называли поезда, следующие со скоростями выше 95—100 миль/ч (150—160 км/ч). В связи с дальнейшим ростом скоростей поездов данная планка постепенно увеличивалась. В настоящее время, например, в России и Франции, (на обычных линиях) её величина составляет 200 км/ч, в Японии, а также в той же Франции (но для специализированных линий) — 250 км/ч, в США — 120 миль/ч (около 190 км/ч) и так далее.

Помимо этого, во многих странах объединены такие понятия, как Высокоскоростной поезд и Скоростной поезд. Несмотря на то, что советские/российские (использование) ЭР200 и ЧС200 (локомотив поездов «Аврора» и «Невский экспресс») в испытательных поездках достигали скорости в 220 км/ч, высокоскоростными они не являются, так как их максимальная эксплуатационная скорость не превышает 200 км/ч.

Сфера применения[править | править вики-текст]

Высокоскоростной наземный транспорт рациональнее применять между отдалёнными объектами, прежде всего, при наличии большого регулярного пассажиропотока, например, между городом и аэропортом, в курортных зонах или между двумя крупными городами. Стоит также учитывать плотность населения, так как может случиться так, что жителям из пригородов будет быстрее добраться до другого города на автотранспорте, если дорога до железнодорожного вокзала занимает слишком много времени.

Также высокоскоростные поезда эффективны в местности, где высокие цены на нефтепродукты, так как в основном питание для высокоскоростных поездов поступает от электростанций, которые, в свою очередь, могут использовать альтернативные виды энергии (например, падающей воды), тем самым обеспечивая защиту окружающей среды. Этим и объясняется распространение высокоскоростных поездов в таких странах, как Япония, Франция, Германия и многих других, где высокая плотность населения городов.

История[править | править вики-текст]

Поезда увеличивают скорости[править | править вики-текст]

Экспериментальная электромотриса фирмы: Siemens & Halske 1903 год

Вскоре после открытия первых общественных железных дорог публика весьма оценила возможность поездов как быстрого транспортного средства. Так, на проведённых в 1829 году Рейнхильских состязаниях паровоз «Ракета» достиг скорости 24 миль/ч (по другим данным — 29 миль/ч), что на то время являлось мировым рекордом скорости. В дальнейшем максимальные скорости поездов продолжали расти, и в сентябре 1839 года паровозом «Ураган» на дороге «Грейт Вестерн» (Великобритания) был преодолён скоростной рубеж в 100 миль/ч (160,9 км/ч). 10 мая 1893 года скоростной паровоз № 999[5].

Скоростной рубеж в 200 км/ч был преодолён 6 октября 1903 года (за месяц до первого полёта самолёта) на тестовой линии Мариенфельде — Цоссен (пригород Берлина) экспериментальный электровагон, созданный компанией Siemens & Halske, показал рекордную скорость 206 км/ч[6]. В конце того же месяца (28 октября) уже другой электровагон от фирмы AEG показал скорость в 210,2 км/ч[7].

Первые высокоскоростные магистрали[править | править вики-текст]

Вулкан Фудзи, цветущая сакура и электропоезд Синкансэн

Несмотря на многочисленные проекты в европейских странах, первая общественная высокоскоростная железная дорога появилась на другом конце континента — в Японии. В этой стране в середине 1950-х резко обострилась транспортная ситуация вдоль восточного побережья острова Хонсю, что было связано с высокой интенсивностью пассажирских перевозок между крупнейшими городами страны, особенно между Токио и Осака. Используя в основном иностранный опыт (особенно американский), Администрация японских железных дорог довольно быстро (1956—1958 гг.) создала проект высокоскоростной железной дороги между этими двумя городами. Строительство дороги началось 20 апреля 1959 года, а 1 октября 1964 года первая в мире ВСМ была запущена в эксплуатацию. Ей присвоили название «Токайдо», протяжённость трассы составляла 515,4 км, а максимальная допустимая скорость поездов 210 км/ч. Дорога быстро завоевала популярность у населения, о чём, например, свидетельствует прирост объёма выполненных на линии пассажирских перевозок[8][9]:

  • с 1 октября 1964 по 31 марта 1965 — 11 млн пассажиров;
  • с 1 апреля 1966 по 31 марта 1967 — 43,8 млн пассажиров;
  • с 1 апреля 1971 по 31 марта 1972 — 85,4 млн пассажиров.

Уже в 1967 году дорога стала приносить прибыль, а к 1971 полностью окупила затраты на строительство[8].

ВСМ объединяются в сеть[править | править вики-текст]

В 1985 году, то есть через год после начала работы сети TGV, Комиссия по транспорту Европейских сообществ (ЕС) выдвинула ряд важных предложений по организации высокоскоростного сообщения в Европе. К тому времени уже отчётливо виднелись проблемы всеобщей автомобилизации, что отрицательно сказывалось не только на транспортной, но и экологической обстановке. Первоначально предложения об объединении ВСМ в единую сеть касались лишь магистралей, создаваемых по планам SNCF, однако вскоре были созданы и международные проекты[10].

Для проверки возможности реализации данной идеи была сформирована рабочая группа из специалистов из Международного союза железных дорог и Сообщества Европейских железных дорог, которая в 1989 году разработала «Предложения по Европейской высокоскоростной железнодорожной сети», на основании которых Совет министров ЕС образовал рабочую группу под названием «Группа высокого уровня» (известна также как группа «Высокая скорость»). В данную группу входили представители стран-членов ЕС, железнодорожных компаний, предприятий, выпускающих железнодорожную технику, а также ряда прочих заинтересованных компаний. 17 декабря 1990 года Совет министров ЕС одобрил разработанные Группой отчёт «Европейская сеть высокоскоростных поездов» и прилагаемый к нему генеральный план по развитию высокоскоростных железных дорог в Европе до 2010 года[10].

Технологии[править | править вики-текст]

Первый регулярный суперэлектропоезд Синкансэн серии 0 с обтекаемой тупой носовой частью, подобной авиалайнерам
Современный суперэлектропоезд Синкансэн серии 500 с острой носовой частью длиной 13 метров
Турбовинтовой Рельсовый Цеппелин
Маглев Transrapid

В своём большинстве применяемые на ВСНТ технологии аналогичны стандартным технологиям железнодорожного транспорта. Отличия же обусловлены прежде всего высокой скоростью движения, что влечёт за собой возрастание таких параметров, как центробежные силы (возникают при прохождении поездом кривых участков пути, могут вызвать состояние дискомфорта у пассажиров) и сопротивление движению. В целом повышение скорости движения поездов ограничивают следующие факторы[11]:

  • аэродинамика;
  • механическое сопротивление пути;
  • тяговые и тормозные мощности;
  • динамическая устойчивость движения;
  • надёжность токосъёма (для ЭПС).

Для улучшения аэродинамических показателей поезда имеют обтекаемую форму передней части и минимальное число выступающих частей, а выступающие (например, токоприёмники) оборудуются специальным обтекаемыми кожухами. Дополнительно подвагонное оборудование закрывается специальными щитами. За счёт применения таких конструктивных мероприятий снижается заодно и аэродинамический шум, то есть поезд становится менее шумным.

Механическое сопротивление в основном заключается во взаимодействии колесо-рельс, то есть для снижения сопротивления требуется снизить прогиб рельсов. Для этого прежде всего усиливают железнодорожный путь, для чего применяются рельсы тяжёлых типов, железобетонные шпалы, щебёночный балласт. Также снижают нагрузки от колёс на рельсы, для чего в материалах кузовов вагонов применяют алюминиевые сплавы и пластик.

Как одна из альтернативных возможностей высокоскоростного железнодорожного движения и для отработки высоких скоростей на железнодорожных путях, в 1930-х годах в Германии (Рельсовый Цеппелин), в 1960-х годах в США (M-497) и в 1970-х годах в СССР (Скоростной вагон-лаборатория) проходили испытания прототипы поездов, не имеющие моторной тяги тележек колёсных пар и приводившиеся в движение турбовинтовыми и турбореактивными двигателями.

Также с целью вообще избавиться от колёсного трения, то есть заставить поезд висеть над путями (нерельсовыми направляющими или полотном), были разработаны поезда на воздушной подушке с турбовинтовыми и турбореактивными двигателями (французские аэротрейн и др.), не вошедшие в широкую эксплуатацию, также поезда на магнитной левитации (маглевы) с линейными тяговыми электродвигателями и сверхпроводниками, получившие в мире некоторое распространение.

Для обеспечения высокой выходной мощности поезд должен иметь очень мощный первичный источник энергии. Этим и объясняется, что практически все высокоскоростные поезда (лишь за редким исключением) относятся к электроподвижному составу (электровозы, электропоезда). Тяговые электродвигатели на поездах первого поколения были коллекторными постоянного тока. Мощность такого двигателя ограничена прежде всего коллекторно-щёточным узлом (который к тому же ненадёжен), поэтому уже на поездах последующих поколений стали применяться бесколлекторные тяговые электродвигатели: синхронные (вентильные) и асинхронные. Такие двигатели имеют гораздо более высокую мощность, так, для сравнения: мощность ТЭД постоянного тока электропоезда TGV-PSE (1-е поколение) составляет 538 кВт, а синхронного ТЭД электропоезда TGV-A (2-е поколение) — 1100 кВт.

Для торможения высокоскоростных поездов прежде всего используется электрическое торможение, на высоких скоростях — рекуперативное, а на низких — реостатное. Однако современные статические преобразователи (например, 4q-S, применяется на ЭПС 4-го поколения) позволяют применять на подвижном составе с бесколлекторными ТЭД и рекуперативное торможение практически во всём диапазоне скоростей.

ВСНТ и другие виды транспорта[править | править вики-текст]

ВСНТ и авиация[править | править вики-текст]

Сравнение общего времени поездки на поездах (красные линии) и самолёте (синяя линия)

На начало 2011 года высокоскоростные поезда ещё не достигли скоростей пассажирских реактивных самолётов — 900—950 км/ч. Из этого можно сделать вывод, что на самолёте из города в город можно добраться быстрее, чем на поезде. Однако, здесь вступает в силу то обстоятельство, что аэропорты в своём большинстве находятся далеко от центра городов (из-за обширной инфраструктуры и высокого шума от самолетов), и дорога до них может занимать значительное время. Помимо этого, довольно продолжительное время (около 1 часа) занимает регистрация перед посадкой, а также накладные расходы на взлет и приземление. В свою очередь, высокоскоростные поезда могут отправляться с центральных вокзалов города, а время от покупки билета до отправления поезда может занимать около 15 минут. Таким образом, данная разница во времени позволяет поездам иметь некоторое преимущество перед самолётами. На рисунке приведены графики приблизительного времени поездки на поездах и самолёте с учётом времени на поездку до вокзала или аэропорта и регистрацию. Исходя из него, можно увидеть, что до определенного расстояния общее время поездки на поезде будет меньше, чем на самолёте.

Замена авиасообщения между городами на ВСНТ, прежде всего, позволяет высвободить значительное количество самолётов, что даёт экономию в дорогом авиационном топливе, а также позволяет разгрузить аэропорты. Последнее даёт возможность увеличить число дальних авиарейсов, в том числе и межконтинентальных. Стоит отметить, что уже с пуском первых ВСМ произошёл значительный отток пассажиропотока с внутренней авиации на ВСНТ, из-за чего авиакомпании были вынуждены либо сокращать число таких авиарейсов, либо привлекать пассажиров снижением стоимости билетов и ускорением обслуживания[8]. Немалое обстоятельство здесь сыграл и фактор безопасности — в феврале-марте 1966 года в Японии произошла серия крупных авиакатастроф (4 февраля, 4 марта, 5 марта), что и вызвало подрыв авторитета к авиации[12].

Высокоскоростной наземный транспорт по странам[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 78—79. — ISBN 5-85270-115-7.
  2. Инвесторы замерли в ожидании
  3. Не дороже, чем в электричке, но в пять раз быстрее
  4. Цена вопроса
  5. Ред. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. От «Ракеты» до «Летучего шотландца» // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. — 2001. — Т. 1. — С. 167—168.
  6. Некоторые источники указывают дату 7 октября и скорость 201 км/ч.
  7. Ред. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. Использование электрической тяги для скоростного высокоскоростного железнодорожного транспорта // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. — 2001. — Т. 1. — С. 176—177.
  8. 1 2 3 Киселёв И. П. Первая высокоскоростная магистраль // Железные дороги мира. — 2004 (№ 9).
  9. Ред. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. Скоростные и высокоскоростные железные дороги Японии // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. — 2001. — Т. 1. — С. 189—195.
  10. 1 2 Ред. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. Предпосылки для формирования международной сети ВСМ // Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. — 2001. — Т. 1. — С. 181—183.
  11. Moreau M. Семейство поездов TGV и перспективы развития // Железные дороги мира = Eisenbahntechnische Rundschau. — 1998 (№ 11).
  12. JAPAN'S AIRLINES CUT TOKYO-OSAKA RUNS (англ.). The New York Times (18 March 1966). Проверено 12 апреля 2014. Архивировано из первоисточника 10 июня 2013.

Литература[править | править вики-текст]

  • Ред. Боравская Е. Н., Шапилов Е. Д. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт / Ковалёв И. П.. — СПб: ГИИПП «Искусство России», 2001. — Т. 1. — 2 000 экз. — ISBN 5-93518-012-X.

Ссылки[править | править вики-текст]