Взлет над рельсами

Отправление скоростного поезда с Лионского вокзала в Париже. Существование хорошо развитой сети скоростного железнодорожного транспорта сильно изменило весь уклад жизни современной Франции. Некоторые профессии получили устойчивый префикс TGV — это для тех, кто живет в одном городе, а работает в другом, добираясь до места работы поездом. Фото (Creative Commons license): Christopher Esposito aka Chris&AmyCate

Возникшие в позапрошлом веке пассажирские поезда постоянно эволюционировали, наращивая скорость движения по стальным магистралям. В 1890 году был преодолен рубеж в 100 км/ч, в 1903 году — 200 км/ч, спустя полвека — 300 км/ч. Теперь поезда конкурируют с турбовинтовыми самолетами. В России эта эволюция была направлена в противоположную сторону. Если в конце XIX века на трассе Санкт-Петербург — Москва поезда ходили со средней скоростью в 44 км/ч, то теперь средняя скорость на российских железных дорогах составляет 47 км/ч. С такими показателями соревноваться можно разве что с велосипедом. Возникают два вполне естественных вопроса: почему произошло такое замедление и есть ли перспектива ускорения в обозримом будущем? Впрочем, российским железным дорогам стоит посвятить отдельную статью, а пока мы поинтересуемся, как обстоят дела за пределами нашей страны.

Первая скоростная железнодорожная линия появилась в Японии. Произошло это в 1964 году — накануне открытия токийской олимпиады. Линия, связавшая Токио и Осаку, получила название Синкансен, что означает «новая колея». Для Японии создание принципиально новой железнодорожной магистрали с целью повышения скорости пассажирского движения было вынужденной мерой, поскольку любые попытки выжать дополнительные скорости из старых дорог были заведомо обречены на провал. Это было связано с тем, что в Стране восходящего солнца к тому моменту пассажирские и грузовые составы перемещались по узкой колее шириной 1067 мм.

В Синкансен ширина колеи была увеличена до 1435 мм. В строительство скоростной линии были вложены громадные средства, поскольку в ней были применены новые технологии. Например, технология бесстыковых рельсов, когда рельсы спаиваются в километровые плети и в таком виде доставляются на платформе к месту укладки. При этом рельсы конструктивно изготовлены таким образом, что для компенсации температурного расширения в месте зазора они «скользят» друг относительно друга, поскольку концы рельса срезаны в виде треугольника, где длинным катетом является внешняя сторона рельса, а очень вытянутой гипотенузой — плотно прилегающая к другому рельсу кромка. В обычной же колее рельсы уложены прямыми кромками друг к другу, с довольно большим зазором, чтобы избежать взаимного сдавливания или изгибания.

Скоростная линия проложена таким образом, что на ней отсутствуют переезды, для чего на протяжении 552 км было построено около сотни мостов и тоннелей. Она была построена в рекордные сроки — за 5,5 лет. На Синкансене был использован принципиально новый вид поезда, который с легкой руки журналистов был прозван «поездом-пулей» — так назывался нереализованный проект в довоенной Японии, который должен был связать через тоннель под Цусимским проливом Токио и Пекин. В поезде-пуле отсутствует локомотив: двигатель установлен на каждой колесной оси, что позволило существенно повысить мощность.

В 1964 году поезда ходили между Токио и Осакой со скоростью 210 км/ч. Сейчас электропоезд «Нодзоми» N-700, проходивший с 2005 года испытания и введенный в коммерческую эксплуатацию 1 июля 2007 года, пролетает 552 км за 2 ч 25 мин, развивая скорость до 300 км/ч. На настоящий момент Синкансен, связавшая между собой все крупные города Японии, — самый популярный вид транспорта. За сорок лет эксплуатации «Новой колеи» поезда Синкансен, идущие в утренние и вечерние часы с интервалом в шесть минут, перевезли более шести миллиардов пассажиров.


Notice: Undefined variable: 25324.477191 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

«Отстойник» для поездов Синкансен в Осаке. По проекту 1940 году поезда должны были двигаться со скоростью 150 км/ч. Реализация проекта немного задержалась из-за войны, зато в год открытия общая протяженность скоростных линий сети составляла 2 459 км, а поезда по ним двигались со скоростью в 210 км/ч. Теперь общая протяженность практически не поддается учету, а следующее поколение поездов будет двигаться по ним со скоростями свыше 500 км/ч. Фото (Creative Commons license): Flowizm

Европа ответила на японский железнодорожный прорыв с существенным запозданием. Отчасти это объясняется тем, что европейские конструкторы в 1950–60-е годы с большим энтузиазмом экспериментировали с поездом на воздушной подушке и с маглевом — так называется поезд на магнитной подвеске (от английского magnetic levitation).

Решение о создании скоростной линии, аналогичной японской, было принято во Франции во второй половине 1960-х. Национальному обществу железных дорог Франции (SNCF) понадобилось пятнадцать лет на разработку и запуск линии Париж-Лион, которая была названа TGV (train a` grande vitesse — скоростной поезд). Создание трассы было хоть и дорогостоящим делом, но особых проблем у инженеров не вызвало. Сложнее было сконструировать сам поезд. И тут в планы конструкторов неожиданно вмешалась мировая экономическая конъюнктура. Дело в том, что на первом этапе было решено использовать в качестве двигателя локомотива газотурбинную установку. В 1971 году турбопоезд TGV-001 был успешно испытан, продемонстрировав прекрасные показатели. Он развил скорость 318 км/ч, что до сих пор остаётся мировым рекордом для поездов без электрической тяги. Однако случившийся в 1973 году энергетический кризис заставил руководство SNCF отказаться от применения в TGV резко подорожавшего топлива. Произошла переориентация на использование менее дорогой электроэнергии, получаемой на французских АЭС.

В 1974 году был выпущен опытный образец электропоезда, который во время продолжавшихся двадцать месяцев испытаний накатал на полигоне миллион километров. Французскому правительству были предъявлены положительные результаты, и в 1978 году оно выделило громадные средства на реализацию проекта TGV. Линия Париж-Лион была запущена в эксплуатацию в 27 сентября 1981 года. Поезд покрывал расстояние между Парижем и Лионом за два часа, двигаясь со скоростью 260 км/ч. Сейчас скорость на линиях TGV, покрывших Европу, достигает 350 км/ч. Что же касается средней скорости движения, то она составляет 263,3 км/ч. При этом постоянно происходит модернизация подвижного состава и создаются новые модели. Так, в апреле 2007 года новый укороченный состав типа TGV POS развил скорость 574,8 км/ч на новой линии LGV EST. Быстрее способен «летать» лишь японский маглев.

Сейчас скоростные железнодорожные линии, аналогичные TGV, действуют в большинстве стран Западной Европы, в Южной Корее и США. Скоростные поезда позволяют пассажирам преодолевать большие расстояния, тратя на это не больше времени, чем при полетах на самолетах. Дело в том, что, во-первых, вокзалы расположены в центре крупных городов, в то время как аэропорты находятся на значительном удалении. Во-вторых, при полете приходится тратить время на регистрацию и контроль багажа, на что уходит не менее часа. К тому же безопасность поездок несоизмеримо выше, поскольку на трассе принципиально невозможно столкновение поезда с каким-либо препятствием. Аварии скоростных поездов крайне редки. К тому же случаются они в подавляющем большинстве случаев тогда, когда поезд движется по обычному, а не скоростному железнодорожному пути, что имеет место на некоторых европейских маршрутах. И хоть скорость при этом снижается до 100–150 км/ч, но на путях в данном случае может оказаться какая-либо непредвиденная помеха в виде автомобиля с заглохшим мотором на переезде.

Правда, из этого правила существует исключение, весьма трагическое. В июне 1998 года немецкий скоростной поезд ICE (Inter City Express), аналог TGV, следуя из Мюнхена в Гамбург, на скорости 200 км/ч налетел на опору моста, в результате чего погибло 102 человека и 88 получили тяжелые травмы. В пути колесо лопнуло и захватило стрелку, по которой проезжал поезд. В результате стрелка переключилась и перевела задние вагоны на соседний путь. Поезд, двигаясь по двум параллельным путям, налетел на опору моста, которая стояла посередине между ними. Как показало расследование, причиной авария стали устаревшие нормативы, которыми пользовались обслуживавшие подвижной состав службы. Дело в том, что в 1993 году на всех поездах ICE для уменьшения вибрации заменили обычные цельнометаллические колеса на трехкомпонентные — между колесом и ободом, имеющим толщину 60 мм, была введена резиновая демпфирующая прокладка. Лопнувший обод в результате износа имел толщину в 40 мм. Обходчики же замеряли диаметр колес по старым нормативам, принятым еще для цельнометаллических колес, по которым такой износ еще не считался опасным.


Notice: Undefined variable: 25430.05 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

В вагоне TGV скорость почти не чувствуется. Но там, как и в салоне самолета, рекомендуется поменьше ходить и побольше сидеть на своем месте. Фото (Creative Commons license): Ciloe

К железнодорожным путям скоростной трассы предъявляются повышенные требования. Радиус поворотов составляет не менее 4000 м. На новых строящихся линиях — не менее 6000 м. Межосевые расстояния соседних путей не менее 4,5 м, что снижает аэродинамический эффект при разъезде двух встречных поездов, относительная скорость которых может достигать 700 км/ч. Туннели, через которые проходит трасса, специально спроектированы для минимизации аэродинамического удара при въезде и выезде из туннеля. Большая скорость поезда позволяет ему преодолевать значительно более крутые, чем у обычных путей, подъемы — порой они достигают 20°. Используется специальная система сигнализации на приборной доске машиниста и предусматривается автоматическое торможение на случай недостаточно быстрой реакции машиниста. Пути надежно огорожены для предотвращения столкновения с животными. При прохождении линии вблизи населенных пунктов используются звукопоглощающие экраны. Для того чтобы пантограф не мог догнать бегущую от него по контактному проводу волну, провод имеет большее натяжение, чем на обычных линиях. На линиях TGV существует ограничение по скорости, но не сверху, а снизу. Это требуется для того, чтобы тихоходы не снижали пропускную способность скоростных линий.

Поезда типа TGV POS, курсирующие по Франции, Германии, Швейцарии и Люксембургу, структурно весьма напоминают российские электрички. Они имеют два головных моторных вагона, между которыми располагаются восемь промежуточных прицепных вагонов. На этом сходство исчерпывается. Число мест — 377. Суммарная мощность асинхронных тяговых двигателей составляет 9600 кВт. Питание от сети переменного тока 50 кВ 50 Гц. Охлаждение силовой системы осуществляется при помощи фреона. Торможение реализовано за счет тормозного реостата и дисковых тормозов, аналогичных авиационным. При этом тормозной путь движущегося со скоростью 300 км/ч поезда равен 8 км. А при установлении рекордной скорости он составил 32 км. Тележки, на каждой из которой установлено по два вагона, имеют сложную пневматическую подвеску, не только обеспечивающую максимальный комфорт для пассажиров, но и предотвращающую опрокидывание вагонов при сходе поезда с рельсов.

В настоящий момент во Франции эксплуатируется более четырехсот скоростных поездов семи типов, среди которых есть даже двухэтажные. Поезда изготавливает компания Alstom.

Абсолютный рекорд скорости для железнодорожного транспорта принадлежит японскому экспериментальному поезду на магнитной подвеске — маглеву MLX01. В 2003 году он промчался по восемнадцатикилометровой трассе испытательного полигона в префектуре Яманаси со скоростью 581 км/ч. Эту чрезвычайно дорогостоящую программу с середины 1970-х годов реализует Железнодорожный институт технических исследований Японии (Japan Railway Technical Research Institute) совместно с оператором Японские железные дороги (Japan Railways). До сих пор не известно о сроках введения японского маглева в коммерческую эксплуатацию. Однако поезда летают уже стабильно и безаварийно, и на них по праздникам уже катают жителей окрестных городов и сел.

В японском маглеве используется электродинамическая подвеска на сверхпроводящих магнитах (EDS maglev), установленных как на поезде, так и на трассе. Поезд движется в канале между магнитами. При этом рельсы отсутствуют. При движении на скоростях до 150 км/ч используются колеса. При разгоне поезд приподнимается на несколько сантиметров от дна желоба, колеса отрываются от «земли». При замедлении движения происходит обратный процесс. В маглеве используются электродинамические тормоза. В экстренных случаях применяются дисковые тормоза, а также выдвижные аэродинамические, которые визуально напоминают уши. Поезд полностью управляется компьютером. За процессом полета машинист-пилот наблюдает при помощи монитора. В кабине отсутствуют окна переднего обзора (вероятно, чтобы машинисту было не так страшно).

Первым производителем маглевов является немецкая компания Transrapid — дочернее предприятие Siemens AG и ThyssenKrupp. В 1989 году она ввела в эксплуатацию монорельсовый маглев на трех станциях берлинского метро. Однако вскоре в связи с увеличением пассажиропотока, вызванного падением Берлинской стены, маглевы были заменены обычными поездами. В 2002 году Transrapid построила по заказу китайского правительства тридцатикилометровую трассу, соединившую Шанхай с аэропортом Падун. На этой дороге используется монорельс, над которым после разгона поезд парит на расстоянии 1,5 см. Скорость шанхайского маглева составляет 450 км/ч. В этом поезде применяется система электромагнитной подвески (EMS maglev). В отличие от EDS, эта технология дешевле, но скорости движения EMS-маглева ниже. К тому же и надежность не столь высока. В обозримом будущем шанхайская линия будет продлена до города Ханчжоу, и её длина составит 175 км. Это должно опровергнуть бытующие сейчас представления о том, что маглев — это сугубо внутригородской транспорт.

   
автор: Владимир Тучков