XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Обобщим современные представления о высокоскоростном железнодорожном транспорте, опираясь на материалы IX Всемирного конгресса по высокоскоростному железнодорожному движению, выступления участников, заявления экспертов и доклад МСЖД «Высокоскоростное железнодорожное движение: быстрый путь к мобильности на основе устойчивого развития». («High speed rail: fast track to sustainable mobility»), которыйбылраспространённаКонгрессе. Публикация подобных официальных докладов МСЖД, имеющих одинаковое название, но несколько отличающихся друг от друга по содержанию, стала традицией конгрессов. Необходимо сказать немного по поводу термина «устойчивое развитие». В сочетание этих слов есть некое противоречие, ведь устойчивость основывается на равновесии, а развитие всегда требует выхода системы из состояния равновесия. Но обратимся к отчёту «Наше общее будущее» Всемирной комиссии по вопросам окружающей среды и развития, принятому 4 августа 1987 г. В нём говорится: Под устойчивым развитием понимается концепция развития человечества, принцип которой заключается в удовлетворении потребностей настоящего без создания угрозы удовлетворение потребностей будущих поколений».

Главная цель устойчивого развития – улучшение качества жизни людей без нарушения устойчивости экосистем. Указанный принцип стал основополагающим при анализе всех предложений по созданию и развитию технологических, промышленных объектов и транспорта. Вот уже 50 лет именно высокоскоростной железнодорожный транспорт наиболее соответствует данному принципу.

Рассмотрим главные принципы создания такого транспорта.

Создание высокоскоростного железнодорожного транспорта должно соответствовать определённым правилам финансирования, коммерции, маркетинга, а также учитывать влияние человеческого фактора. Для пассажира, делающего выбор между автомобилем, самолётом, обычным и высокоскоростным поездом, важна не скорость движения транспорта, а продолжительность поездки, на которую влияют как время в дороге до / от места отправления/прибытия, так и время, проведённое в данном месте в связи с необходимостью выполнения различных процедур, например досмотра. Поэтому громадные инвестиции в инфраструктуру ВСМ могут не оправдаться из-за, казалось бы, второстепенных факторов, таких как функционирование вокзалов, работа городского транспорта, работа системы резервирования и продажи билетов.

Эксперты МСЖД неоднократно подчёркивали, что большой ошибкой является представление о ВСМ как о классической железной дороге, на которой отдельными техническими нововведениями удалось повысить скорость движения.

Стационарные устройства ВСМ должны строиться, проектироваться, приниматься в эксплуатацию и обслуживаться без отклонений от принятых стандартов. Эти стандарты для скоростей до 300 км/ч уже вполне найдены. Если в конце 1990-х – начале 2000-х годов отмечалось динамичное развитие, изменение технических норм и требований для обеспечения увеличения скорости движения поездов по ВСМ, то в последние десять лет произошла стабилизация. С 2008 г. МСЖД внёс несколько существенных изменений в нормативную базу для ВСМ, рассчитанных на скорость движения до 300 км/ч. Эти нормы были представлены на конгрессе в Амстердаме (2008 г.) и позже подтверждены в Пекине (2010 г.) и Филадельфии (2012 г.). Параметры стационарных устройств и подвижного состава для более высокой скорости – до 400 км/ч – вообще ещё не обсуждались на значительных форумах, подобных прошедшему Конгрессу.

Стабилизация нормативной базы ВСМ в последнее десятилетие говорит о том, что после решения основных технических проблем организации регулярного коммерческого движения с максимальной скоростью до 300 км/ч на первый план вышли вопросы социально-экономической целесообразности повышения скорости движения, эффективности ВСМ, их безопасности и экологической чистоты. Отметим, что регулярная эксплуатация поездов со скоростями свыше 300 км/ч пока ещё во многом граничит с экспериментом. Бывало, что железнодорожные компании поднимали скорость движения до результатов выше 300 км/ч, а затем снижали её. Так было, например, на ряде ВСМ в Китае.

Основные параметры ВСМ, рассчитанной на скорость движения до 300 км/ч, стали уже каноническими: минимальный радиус кривых – 5,5 км (в идеале – 7,0 км); расстояние между осями главных путей – 4,5 – 5 м; максимальное возвышение наружного рельса – 170 мм; максимальный уклон на специализированных пассажирских линиях со смешанным пассажирским и скоростным грузовым движениям – 15%о.

Невзирая на то что сооружение безбалластного пути обходится дороже, чем укладка рельсошпальной решётки, мнение большинства экспертов склоняется в пользу конструкций на плиточном основании, для поддержания работоспособного состояния которых в процессе эксплуатации требуется гораздо меньше сил и средств. Безоговорочно, в каждом конкретном случае решение должно приниматься с учётом всех обстоятельств, но при укладке пути на искусственных сооружениях – виадуках, мостах, эстакадах и в тоннелях – преимущества безбалластных конструкций бесспорны. В случае использования рельсошпальной решётки применяются моноблочные или двухблочные железобетонные шпалы с эпюрой укладки 1666 шт./км и рельсы массой не более 60 кг на погонный метр, сваренные в рельсовые плети так называемой бесконечной длины.

На ВСМ используется только электрическая тяга на однофазном переменном токе напряжением 25 кВ пониженной частоты 16 2/3 Гц. Контактная сеть выполняется с повышенным усилием натяжения контактного провода.

Основные требования к подвижному составу следующие: высокоскоростные электропоезда, нерасцепляемые и непереформировываемые в процессе работы, должны быть оборудованы кабинами управления по обоим концам и иметь способность двигаться с установленной конструкционной скоростью в обоих направлениях. Высокоскоростные поезда создаются как с локомотивной (концентрированной), так и с моторвагонной (распределённой) тягой. В последние годы разработчики все больше склоняются в пользу моторвагонного варианта. Нагрузка от колёсной пары на рельсы не должна превышать 170 кН (наименьшее значение которое было достигнуто на подвижном составе, находящемся в коммерческой эксплуатации, - 110 кН).

Высокоскоростные поезда имеют большую энерговооружённость: от 11 до 24 кВ на 1 т массы тары. В качестве базовых элементов в силовых преобразователях применяются GTO-тиристоры или IGBT-транзисторы. Обязательно наличие встроенных автоматических систем диагностики важнейших компонентов оборудования и узлов, а также не менее двух независимых тормозных систем. Кузова вагонов высокоскоростных поездов в большинстве случаев выполняют герметичными для снижения аэродинамических воздействий на пассажиров в тоннелях и при проходе встречных поездов.

Мировая практика эксплуатации ВСМ показала, что для её успешного осуществления необходимо иметь от 13 до 15 высокоскоростных поездов на 100 км специализированной высокоскоростной железной дороги. Исходя из этого и прогнозов развития ВСМ в мире эксперты МСЖД считают, что если в 2015 г. в мире эксплуатировалось, 3,6 тыс. высокоскоростных поездов с конструкционной скоростью 250 км/ч и более, то к 2025 г. их число увеличится до 5,9 – 6 тыс. Подобный подвижной состав в мире производят 14 компаний. Как показывает статистика последнего десятилетия, на разработку нового поезда в среднем уходит от трёх до пяти лет, его испытания, сертификация и организация серийного производства занимают ещё от двух до пяти лет.

Стоимость строительства 1 км двухпутной линии ВСМ в зависимости от географических условий местности колеблется от 15 млн. до 40 млн. евро. Обслуживание 1 км линии требует около 90 тыс. евро в год. Цена одного высокоскоростного поезда вместимостью 350 пассажиров составляет 30-35 млн. евро, на его обслуживание в течение года при пробеге около 500 тыс. км затрачивается примерно 1 млн. евро.

В 2018 году Япония и Китай представили миру свои разработки в области высокоскоростных поездов:

в Китае испытали новый высокоскоростной поезд «Фусин» (Рис.1) длиной 415 м и максимальной скоростью движения 350 км/ч. В новом поезде 16 вагонов. «Фусин» привозит пассажиров из Пекина в Шанхай за 4 часа 28 минут. То есть на 1,5 часа быстрее. Поезда полностью сконструированы в Китае, обладают пониженным энергопотреблением и отличаются длительным сроком службы.

(Рис.1)

В настоящий момент китайские инженеры планируют провести ещё несколько тестов, чтобы добиться от властей разрешение для массового производства таких поездов, а в Японии презентовали новое поколение высокоскоростного поезда «Синкансэн» (рис.2) (яп. 新幹線), он получил индекс N700S. От своего предшественника «Синкансэна» серии N700 он отличается улучшенной аэродинамикой и более просторным салоном повышенной комфортности. Носовая часть головной секции состава выполнена в форме «двойного крыла» — это повышает обтекаемость и понижает шум при скоростном движении через туннели. Базовый вид состава — два поезда плюс 14 пассажирских вагонов общей вместимостью 1323 человека. Предусмотрены конфигурации из 8 и 12 вагонов. Мощность моторов N700S составляет 17 080 кВт.  Ногам каждого пассажира теперь предоставлено на 15% больше пространства, под сиденьями есть розетки для подзарядки персональных гаджетов, а багажные отделения имеют индивидуальную подсветку.

(Рис.2)

Пока «Синкансэн» N700S только тестируются, в коммерческую эксплуатацию их запустят к Олимпиаде 2020 года в Токио. На линии Токайдо-синкансэн состав развивает 285 км/ч, на линии Санье-синкансэн — 300 км/ч. К 2020 году планируется увеличение скорости до отметки 360 км/ч.

Список использованной литературы:

Киселёв, И. П. Отдавая дань прошлому, смотрим в будущее / И. П. Киселёв // Железнодорожный транспорт. – 2016. - №4 – С. 66-74.

В Китае испытали высокоскоростной поезд нового поколения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://newsland.com/user/4297816004/content/v-kitae-ispytali-vysokoskorostnoi-poezd-novogo-pokoleniia/6247033 (18.11.2018)

В Японии представили высокоскоростной поезд «Синкансэн» нового поколения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://news.drom.ru/59496.html (18.11.2018)

Код для цитирования: Скопировать