Заметили в тексте ошибку? Выделите ошибку мышью и нажмите, пожалуйста, Ctrl+Enter Спасибо!
Системы высокоскоростного транспорта
В последние четыре десятилетия 20-го века интенсивно разрабатывались и развивались
системы высокоскоростного междугородного пассажирского транспорта рельсового
типа. Такие системы допускают скорости движения до 300 км/ч при средних скоростях
до 160 км/ч.
Первая высокоскоростная линия в Японии (системы Синкансен) Токио — Осака была
пущена в эксплуатацию в середине 1960-х годов. Линии Синкансен рассчитаны на
скорость движения 210 км/ч; а на новых линиях, например Токио — Мориока и Токио
— Ниигата (линии Тохоку и Дзёэцу системы Синкансен), пущенных в эксплуатацию
в июне и ноябре 1982 г., скорость допускается 260 км/ч.
Синкансен является прототипом высокоскоростных транспортных систем нового типа.
Они имеют специальный путепровод, отделяющий их от других видов наземного транспорта,
в том числе и железнодорожного. Здесь используется моторвагонный электроподвижной
состав. В настоящее время на линиях Синкансен эксплуатируется более 2 тыс. единиц
подвижного состава. С 1964 г. по ним перевезено свыше 1 млрд. пассажиров. Предполагается,
что в перспективе в Японии будет эксплуатироваться четыре типа железных дорог.
В середине 1980-х годов наиболее перспективной стала система высокоскоростного
рельсового транспорта, примененная на линии Париж — Лион во Франции. Расстояние
450 км между городами поезд проходит за 2 ч 40 мин при скорости движения до
273 км/ч. Подобно системе Синкансен во Франции используется электроподвижной
состав, моторные вагоны установлены с каждого конца поезда. Максимальная скорость
движения поездов на линии Париж — Лион может достигать 290 км/ч, а при испытаниях
она доходила до 380 км/ч. В обеих системах (Синкансен и французский) используется
пантографный способ токосъема от контактного провода.
Для высокоскоростных поездов на линии Париж — Лион и на вновь проектируемых
линиях такого типа изучалась возможность применения вентильного тягового привода.
Проведенные исследования на опытном локомотиве ВВ15000 показали, что такой привод
позволяет увеличить мощность одного тягового двигателя с 530 до 800 кВт без
изменения компоновки колесно-моторного блока и конструкции тяговых редукторов.
Поэтому при той же мощности локомотива вместо шести обмоторенных осей в поезде
потребуется только четыре, за счет чего увеличивается полезный объем пассажирских
помещений. Если же оставить шесть обмоторенных осей, то поезд сможет преодолевать
уклоны до 50 ‰, а скорость движения (средняя) увеличится до 300 км/ч. При сохранении
скорости движения на уровне 270 км/ч возможно увеличение длины поезда или ширины
салона.
В Великобритании, Канаде и Италии проводились исследования и разработки с целью
увеличения скоростей движения подвижного состава по существующим железнодорожным
путям, используя наклон кузова вагонов в кривых участках пути. Кузов наклоняется
в сторону центра кривой на угол, пропорциональный скорости движения и обратно
пропорциональный радиусу поворота, что позволяет иметь минимальное превышение
наружного рельса в кривых участках пути для обеспечения безопасности движения.
Наиболее характерным примером подвижного состава, оборудованного системой наклона
кузова, являются поезда типа LRC (Канада), развивающие скорость до 200 км/ч.
При вождении составов используется электровозная тяга с двумя локомотивами по
концам поезда.
Наклон кузова применен и на прототипных поездах АРТ в Великобритании, рассчитанных
на скорость до 240 км/ч. Однако эти поезда до сих пор не вошли в серийную эксплуатацию.
Сейчас в Великобритании эксплуатируются только скоростные поезда HST, рассчитанные
на скорость 200 км/ч и не оборудованные системой наклона кузова. В них применена
дизель-электрическая тяга.
В Италии также в 1980-х годах был построен прототипный поезд ЕТ-401 «Pendallino»,
оборудованный системой наклона кузова вагонов в кривых и рассчитанный на скорость
240 км/ч. В эксплуатации поезд ходил со скоростями не более 200 км/ч. Для внедрения
таких поездов на пассажирских линиях, в Италии реконструируется верхнее строение
путей.
В ФРГ испытывалась система, рассчитанная на скорости движения 320—345 км/ч.
Применение в конструкции экипажной части стеклопластика, полностью подрессоренная
система тягового электропривода, совершенная в аэродинамическом отношении форма
вагонов стали отличительными особенностями испытанного подвижного состава.
В США прорабатывалмсь варианты использования высокоскоростных систем рельсового
транспорта на 20 междугородных линиях, где планируется ввести одну из систем,
уже зарекомендовавших себя в эксплуатации, т. е. систему Синкансен (Япония),
французскую или западно-германскую.
В первую очередь, примерно в 1989 г., скоростное движение было открыто на линии
Лос-Анджелес — Сан-Диего. На проектируемой линии максимальная скорость движения
планировалась 257 км/ч. По конструкции основных строительных сооружений (виадукам,
мостам, подпорным стенкам, насыпям, выемкам, тоннелям) и верхнему строению пути
она идентична строениям системы Синкансен. Протяженность линии составит 211,6
км. На линии запланированы три тоннеля: от побережья до Лос-Анджелеса, в районе
Сан-Хуан-Капистано — Сан-Клемент, между Делла-Мар и Ла-Джолли, Соледад и Роус-Каньон.
Здесь предполагается эксплуатировать восьмивагонные поезда, которые при средней
скорости движения 182,5 км/ч будут проходить участок от Лос-Анджелеса до Сан-Диего
менее чем за 1 ч, а от побережья до Лос-Анджелеса — за 15 мин. Всего в сутки
по линии будет проходить 86 восьмивагонных поездов.
Поезда, по конструкции аналогичные используемым в системе Синкансен, будут иметь
меньшую массу и время разгона до требуемой скорости. Линия электрифицируется
по системе переменного тока 25 кВ, 60 Гц, а ее питание планируется осуществлять
от промышленной сети ~230 кВ, 60 Гц через тяговые подстанции, размещаемые в
Лос-Анджелесе, Ирвине, Ошенсайде и Сан-Диего.
Так же предусмотрена централизованная система управления движением поездов (ЦСУДП):
в аппаратное обеспечение системы входят ЭВМ с дисплейным выводом времени прохождения
поездов по участкам, предусмотрена и установка датчиков, фиксирующих землетрясения
и оползни, по сигналу которых отключается энергопитание участков контактной
сети и останавливается движение поездов. Основные модули ЦСУДП дублированы,
и в целом система остается работоспособной даже при выходе из строя отдельных
элементов.
Экипаж с магнитным подвешиванием на путепроводе, уровень которого приподнят
над землей в виде виадука (а), и на путепроводе, проходящем близко к уровню
земли (б):
1 — направляющие рельсы; 2 — линейный двигатель с длинным статором и магниты
подвеса;
3 — бетонное основание путепровода; 4 — уплотненная насыпь верхнего
строения путепровода
Система связи поездных бригад, диспетчеров на станциях и центральной станции
ЦСУДП будет осуществляться посредством световодов из стекловолокна. Использование
телефонной и радиосвязи обеспечит безопасность движения поездов при отказе ЦСУДП.
В эксплуатацию войдут 15 восьмивагонных поездов. Из них 12 будут заняты перевозкой,
два — находиться в резерве, а один — в ремонте.
Другой способ тяги высокоскоростного транспорта — электромагнитный. Исследования
в этом направлении проводились с конца 30-х годов в ФРГ, Японии, Англии, США
и Канаде. Наиболее значительные результаты в этой области достигнуты в Японии
и ФРГ.
Основные преимущества систем на магнитном подвешивании следующие: бесконтактная
система подвешивания (отсутствие пары колесо — рельс); стабилизация экипажа
в движении без механического взаимодействия с путепроводом; электромагнитная
система тяги и торможения; достижение скоростей 400 км/ч и выше; отсутствие
изнашивающихся деталей; малая удельная масса экипажа; возможность преодоления
уклонов до 100‰; меньший расход энергии по сравнению с рельсовым транспортом;
отсутствие вибраций и шума; ликвидация загрязнения местности вдоль полосы отвода;
отсутствие ограничений по мощности линейного двигателя; конструктивная невозможность
схода экипажа с путепровода.
В США компанией Budd разработан проект применения системы на магнитном подвешивании
для междугородной линии Лас-Вегас — муниципальный район Лос-Анджелеса. Такая
система требует меньших эксплуатационных расходов, имеет большую перевозочную
способность, и, самое главное, гораздо меньший срок окупаемости, чем рельсовый
транспорт.
Протяженность линии Лос-Анджелес — Лас-Вегас составит 370 км, из них 137 км
будет смонтировано на путепроводе, приподнятом над землей в виде виадука (см.
рисунок, а), а остальная часть — на путепроводе, проходящем близко к уровню
земли (см. рисунок, б). На линии предусмотрены два обгонных путепровода для
пропуска встречных поездов.
Для сохранения скоростей движения на линии не менее 200 км/ч минимальный радиус
кривых в горизонтальной плоскости составляет 1500 м с наклоном путепровода 12°.
Величина уклонов на линии составит 20—30‰, а на отдельных участках до 60‰.
На первом этапе по линии планируется пропускать 22 четырехвагонных поезда (на
400 посадочных мест) в сутки в каждом направлении. Затем перейдут на шестивагонные
секции с числом посадочных мест 600. Время следования поездов от Лос-Анджелеса
до Лас-Вегаса и ставит 1 ч 10 мин.
Конструкция вагонов поезда для сверхскоростной линии будет создана на основе
прототипной двухвагонной секции TR 06, сделанной в ФРГ и испытанной на путепроводе
в Эмсланде. Масса одного вагона составит примерно 47,5 т. Каждый вагон имеет
четыре тележки, на которых установлены магниты подвеса и стабилизации движения
и обмотки линейного синхронного генератора. Между тележками и кузовом вагона
установлены пневморессоры и гидравлические гасители колебаний. Кузов вагона
полумонококового типа, выполнен из алюминиевого сплава и по конструкции близок
к самолетному.
Кузов имеет оптимальную аэродинамическую форму, а тележки закрыты специальными
обтекателями. Внутри вагонов установлены сиденья самолетного типа по пять в
ряд (см. рисунок, а и б). В двухвагонной секции один вагон оборудуется баром,
а другой — туалетом. Все вагоны снабжены системой кондиционирования воздуха
и могут эксплуатироваться как в летних, так и в зимних условиях.
В целом сумма капитальных затрат на реализацию проекта составляет 1865 млн.
дол. Более половины стоимости приходится на верхнее строение пути (путепровод)
и систему энергоснабжения. Стоимость подвижного состава из 40 вагонов составит
124 млн. дол. Предполагаемая стоимость проезда по линии будет от 65 до 100 дол.
Суммарный пассажиропоток между городами к 1990 г. достигнет 7,1—8,2 млн. чел.
в год, а к 2000 — 8,6— 9,9 млн. чел. для всех видов транспорта. При этом на
долю сверхскоростной линии придется 1,9—3,2 млн. чел. к 1990 г. и 2,4—3,8 млн.
чел. к 2000 г. .и
Одновременно с проектом линии Лос-Анджелес — Лас-Вегас компанией Budd прорабатывается
аналогичный проект для линии Милуоки-Чикагский — международный аэропорт О'Хара.
Время движения между вокзалами составит 26 мин плюс 32 мин на стоянки поезда.
Перевозочная способность линии при 24 поездах четырехвагонной модификации в
каждом направлении составит 3,5 млн. пассажиров в год и 5,25 млн. — при шестивагонной.
Самым целесообразным применение сверхскоростного транспорта будет на междугородных
маршрутах, а также для связи городских центров с аэропортами, т. е. там, где
поезда делают мало промежуточных остановок. На расстояниях примерно до 800—1000
км такой транспорт может заменить авиационный. Для перспективных линий сверхскоростного
транспорта скорость движения как максимальная так и средняя может превышать
400 км/ч. Однако это накладывает ограничения на величину минимальных радиусов
кривых в горизонтальной плоскости и переходных кривых в вертикальной плоскости.
Таким образом, на высокоскоростном пассажирском транспорте в последнем десятилетии
обозначились следующие тенденции. На существующих железнодорожных линиях за
счет применения облегченного подвижного состава (с наклоном кузова вагонов в
кривых участках пути) скорости движения могут быть увеличены до 200 км/ч без
существенной реконструкции верхнего строения пути. При этом скоростной транспорт
может работать на тех же участках, что и обыкновенный подвижной состав. Сейчас
такие линии эксплуатируются в Великобритании, Канаде, Италии, США.
На линиях с огороженной полосой отвода и специальным верхним строением пути
усиленного типа со сплошным бетонным основанием скорость движения может составлять
260—300 км/ч и достигать на отдельных участках 350 км/ч. Опыт эксплуатации таких
линий накоплен в Японии и во Франции.
Для увеличения скоростей движения свыше 350 км/ч необходима постройка специальных
путепроводов, на которых поезда с магнитным подвешиванием приводятся в движение
электромагнитной системой тяги. При этом питание собственных нужд экипажа, так
же как и тяга, осуществляется посредством линейных электрических машин синхронного
или асинхронного типа.
Рекомендовать эту статью
Код для вставки на Ваш сайт или блог