XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

1. Проблемы перспективы развития железнодорожного транспорта в России

1.1 Проблемы перспективы развития железнодорожного транспорта в России

Происходящий в последние годы спад объемов промышленного и сельскохозяйственного производства привел к снижению объемов перевозок и значительному ухудшению экономического положения железнодорожного транспорта. Ухудшение экономического и финансового положения отрасли не позволяет в должной мере поддерживать материально-техническую базу железных дорог, что в ряде случаев также приводит к снижению объемов перевозок.

При оценке перспектив развития транспорта России необходимо учитывать ситуацию после разделения бывшего Советского Союза на ряд суверенных государств. Стали самостоятельными западные республики с большой густотой сети дорог и высокой плотностью населения. Это привело к тому, что в среднем по России обеспеченность территории железными дорогами снизилась на 35%. Сравнительно густая сеть железных дорог в ее центральной части. Остальная территория страны имеет неразвитую сеть железных дорог.

Особенно низка она в районах Сибири, Забайкалья и Дальнего Востока. В течение многих десятилетий этот район обслуживала только Транссибирская магистраль. Сейчас к нему добавилась Байкало-Амурская магистраль.

Ограниченность насыщения территории железнодорожными трассами привело к крупным экономическим потерям для России в целом. Резко увеличились затраты, связанные с перевозками по железным дорогам необходимых грузов, стали более дорогими. Велики потери, вызванные не сохранностью сельскохозяйственной продукции. При отсутствии железных дорог с огромными трудностями осваиваются новые районы, в том числе и месторождения нефти в Тюменской области. При этом приходится преодолевать дополнительные трудности с перегрузочными операциями, так как при малой густоте железных дорог невозможно подвести подъездные пути к большинству крупных предприятий.

Следует отметить, что до настоящего времени освоенные территории обеспечивались железными дорогами, построенными в основном до 1917 года. За годы Советской власти прирост сети железных дорог и территории, которые стали осваиваться благодаря строительству новых стальных магистралей, незначительны. В основном построены дороги, которые способствовали освоению новых районов, Турксиб, Южно-Сибирская магистраль, дорога на Воркуту и БАМ. И до сих пор огромные территории на севере России не осваиваются при отсутствии средств сообщения.

В свое время была разработана теория поэтапного усиления пропускной способности железнодорожных линий. Она предполагала осваивать возрастающие объемы перевозок за счет усиления технического оснащения в первую очередь существующих магистралей. Основоположником теории этого развития проводной способности железных дорог предполагали, что грузооборот сети и отдельных линий систематически возрастает. В последние десятилетия для освоения возрастающих объемов перевозок на существующих линиях повышали размеры движения за счет электрификации железных дорог и перевода их на тепловую тягу. Однако новая политическая обстановка в связи с созданием суверенных государств требует изменения технической политики развития железнодорожного транспорта. Так, в настоящее время существующие двухпутные, особо загруженные электрифицированные железнодорожные линии в состоянии обеспечить выполнение более 200 млн. т/км перевозок в год в обоих направлениях. Магистральный грузооборот всей сети железных дорог бывшего СССР составляет около 4 000 млрд. т/км. Если условно пойти на создание только особо загруженных двух путных дорог, таких как Транссибирская магистраль, то для освоения всего максимального грузооборота сети потребовалось бы всего только около 20000 км железных дорог. Но при такой короткой условной длине многие промышленные города оказались бы отрезанными от железных дорог. Поэтому в данных обстоятельствах внимание необходимо уделять усилению пропускной способности существующих однопутных или строительство новых железных дорог. Сегодня экономика России подошла к новому этапу преобразований, который определяет отрасли новые условия функционирования. Прежде всего – оптимизация промышленного производства.

Это меняет динамику падения на динамику роста объема перевозок, что значительно повышает требования к надежности и устойчивости робот всего железнодорожного транспорта. Необходимо продолжить активную работу по привлечению всех источников доходов в железнодорожном транспорте, используя все возможности формирующейся системы фирменного транспортного обслуживания.

В будущем необходимо остановить тенденцию снижения инвестиций в развитие технической базы и обновления основных фондов. При спаде объемов перевозок за 4 года на 40 % капиталовложения железнодорожного транспорта сократились в 2,5 – 3 раза, а размеры государственной поддержки более чем в 30 раз. Сегодня эксплуатируется 1/3 технических средств, выработавших срок своей службы, что просто недопустимо.

Серьезным направлением повысить деятельность является обновление подвижного состава. В отрасли высока доля изношенного подвижного состава. Выработали ресурсы пассажирские электровозы, некоторые серии магистральных тепловозов дизель - поездов, грузовых электровозов постоянного тока на железных дорогах: Октябрьской, Свердловской, Горьковской. Оздоровление пассажирского вагонного парка планируется проводить за счет увеличения объема капитально – восстановительного ремонта и разработки вагонов повышенной комфортабельности, а так же организации их серийного производства.

На современном этапе следует оптимизировать структуру управления. Здесь реального эффекта можно добиться только за счет изменения функции управления во всех звеньях на основе возможностей информатики. Особого внимания заслуживает предложение руководства Восточносибирского железнодорожного управления, которое разрабатывает новую, двух- уровневую систему управления дорогой. Главное при этом – обеспечение надежности работы отрасли, сохранение и улучшение социального положения железнодорожников.

1.2 Настоящее и будущее железнодорожного транспорта

В настоящее время железнодорожный транспорт переживает второе рождение в виде монорельсовых дорог, а также высокоскоростных железных дорог.

1.2.1 Монорельс.

Монорельс — разновидность рельсового транспорта, особенностью которого является движение состава по единственному рельсу, в отличие от традиционного транспорта, где движение осуществляется по паре рельс.

Монорельсовая система делится по способу подвеса состава на подвесную, опорную и с боковым подвесом.

Преимущества:

- Основное преимущество монорельсовой дороги заключается том, что она, как и метрополитен, не занимает место на перегруженных магистралях города, но, в отличие от метро, гораздо дешевле в строительстве;

- Монорельсовый состав может преодолевать более крутые вертикальные уклоны по сравнению с любым двурельсовым транспортом;

- Скорость, развиваемая монорельсом, в теории может значительно превышать скорость традиционных рельсовых составов, так как отсутствует опасность схода состава с рельс. Кроме того, вероятность столкновения с другими объектами дорожного движения равна нулю;

- По сравнению с российскими трамваями и поездами, монорельс гораздо тише.

Недостатки:

- На практике монорельсовый транспорт часто движется с низкой скоростью, а монорельсовые дороги не могут справиться с большими пассажиропотоками;

- В холодных странах в зимнее время в салоне находиться пассажирам некомфортно (по сравнению с метро);

- Монорельсовые дороги почти нигде не стандартизированы. Исключением является Япония;

- Монорельсовая стрелка — громоздкое сложное сооружение, время перевода монорельсовой стрелки — 30 с, в отличие от обычных стрелок, которые переводятся за долю секунды;

- Потенциально существует опасность падения состава с большой высоты (по сравнению с трамваем), особенно у подвесных поездов;

- На некоторых линиях в случае остановки вагона из-за аварии или технических проблем, пассажиры не могут покинуть вагоны;

- Рельс принимает на себя мощные крутильные напряжения. На подвесном — не только рельс, но и конструкция вагона;

- На подвесном монорельсе возникает качка;

- Содержание монорельсовой линии гораздо дороже, чем линии любого другого общественного транспорта.

1.2.2 Маглев

Магнитоплан или Маглев (от англ. magnetic levitation) — это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления. Относится к монорельсовому транспорту.

Скорость, достижимая маглев, сравнима со скоростью самолёта и позволяет составить конкуренцию воздушным сообщениям на малых (для авиации) расстояниях (до 1000 км). Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере: для публичного использования технология воплощалась всего несколько раз. В настоящее время, Маглев не может использовать существующую транспортную инфраструктуру, хотя есть проекты с расположением элементов магнитной дороги между рельсов обычной железной дороги или под полотном автотрассы.

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

- На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS);

- На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS);

- На постоянных магнитах; это новая и потенциально самая экономичная система.

- Существуют проекты магнитных дорог с различными видами магнитного подвеса, например, Tubular Rail предлагает отказаться от рельса как такового, и использовать лишь периодически расставленные кольцевые опоры.

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов магнитов и, наоборот, притягивания разных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем, расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там, и там. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

Наиболее активные разработки маглев ведут Германия и Япония.

Достоинства:

- Теоретически самая высокая скорость из тех, которые можно получить на серийном (не спортивном) наземном транспорте;

- Низкий шум.

Недостатки:

- Высокая стоимость создания и обслуживания колеи;

- Вес магнитов, потребление электроэнергии;

- Создаваемое магнитной подвеской электромагнитное поле может оказаться вредным для поездных бригад и/или окрестных жителей. Даже тяговые трансформаторы, применяемые на электрифицированных переменным током железных дорогах, вредны для машинистов, но в данном случае напряжённость поля получается на порядок больше. Также, возможно, линии маглева будут недоступны для людей, использующих кардиостимуляторы;

- Потребуется на высокой скорости (сотни км/ч) контролировать зазор между дорогой и поездом (несколько сантиметров). Для этого нужны сверхбыстродействующие системы управления;

- Требуется сложная путевая инфраструктура. Например, стрелка для маглева представляет собой два участка дороги, которые сменяют друг друга в зависимости от направления поворота. Поэтому маловероятно, что линии маглева будут образовывать мало-мальски разветвлённые сети с развилками и пересечениями.

1.2.3 Реализованные Маглев:

M-Bahn в Берлине.

Первая публичная система маглев (M-Bahn) построена в Берлине в 1980-х годах.

Дорога длиной 1,6 км соединяла 3 станции метро от железнодорожного узла Gleisdreieck до выставочного комплекса на Potsdamer Strasse. После долгих испытаний дорога была открыта для движения пассажиров 28 августа 1989 г. Проезд был бесплатный, вагоны управлялись автоматически без водителя, дорога работала только по выходным дням. В районе, куда подходила дорога, предполагалось провести массовое строительство. Дорога была построена на эстакадном участке бывшей линии метро U2, где движение было прервано в связи с разделением Германии и разрушениями во время войны. 18 июля 1991 линия перешла в промышленную эксплуатацию и включена в систему метро Берлина.

После разрушения Берлинской стены население Берлина фактически удвоилось и потребовалось соединить транспортные сети Востока и Запада. Новая дорога прерывала важную линию метро, а городу требовалось обеспечить высокий пассажиропоток. Через 13 дней после ввода в промышленную эксплуатацию, 31 июля 1991, муниципалитет принял решение демонтировать магнитную дорогу и восстановить метро. C 17 сентября дорога была демонтирована, а позднее — восстановлено метро.

Бирмингем.

Нескоростной маглев-челнок ходил от Бирмингемского аэропорта к ближайшей железнодорожной станции в период с 1984 по 1995 гг. Длина трассы составляла 600 м, и зазор подвеса составлял 1,5 см. Дорога, проработав 10 лет, была закрыта из-за жалоб пассажиров на неудобства и была заменена традиционной монорельсовой дорогой.

Шанхай.

Неудача с первой маглев-дорогой в Берлине не отпугнула немецкую компанию Transrapid — дочернее предприятие Siemens AG и ThyssenKrupp — от продолжения исследований, и позже компания получила заказ от китайского правительства на строительство высокоскоростной (450 км/ч) маглев-трассы от шанхайского аэропорта Пудун до Шанхая. Дорога открыта в 2002 году, её длина составляет 30 км. В будущем её планируется продлить на другой конец города до старого аэропорта Хунцяо и далее на юго-запад до города Ханчжоу, после чего её общая длина должна составить 175 км.

Япония.

В Японии испытывается дорога в окрестностях префектуры Яманаси по технологии JR-Maglev (Рис.3). Скорость, достигнутая в процессе испытаний MLX01-901 с пассажирами 2 декабря 2003, составила 581 км/ч.

Рис. 3. JR-Maglev на трассе Яманаси

Там же, в Японии, к открытию выставки Expo 2005 в марте 2005 введена в коммерческую эксплуатацию новая трасса. 9-километровая линия Линимо (Нагоя) состоит из 9 станций. Минимальный радиус — 75 м, максимальный уклон — 6 %. Линейный двигатель позволяет поезду разгоняться до 100 км/ч за считанные секунды. Линия обслуживает территорию, прилегающую к месту проведения выставки, университету префектуры Айти, а также некоторые районы Нагакутэ. Поезда изготовлены компанией Chubu HSST Development Corp.

1.2.4 Современные высокоскоростные сети железных дорог

1) Тайваньская высокоскоростная железная дорога.

Тайваньская высокоскоростная железная дорога (THSR) — высокоскоростная железнодорожная система, проложенная вдоль западного побережья Тайваня. Её длина в настоящий момент составляет 335,5 км, построенный участок соединяет Тайбэй и Гаосюн. Дорога открылась для регулярного пассажирского движения 5 января 2007 года.

THSR использует технологию японской высокоскоростной сети Синкансэн. Состав Taiwan High Speed 700T был произведён консорциумом японских компаний во главе с Кавасаки. Общая стоимость проекта оценивается в 15 миллиардов американских долларов и является одной из самых дорогостоящих транспортных систем в мире из числа построенных на частное финансирование. Скорость поездов достигает 300 км/ч, общее время пути из Тайбэя в Гаосюн занимает 90 минут (по сравнению с 4,5 часами для обычного поезда). Для тех поездов THSR, которые останавливаются на всех станциях, полное время в пути составляет два часа. В настоящее время генеральным менеджером корпорации Taiwan High Speed Rail Corp. является Чинь-дер Оу, председателем совета директоров — Нита Инь.

2) Синкансэн.

Синкансэн («новая магистраль») — высокоскоростная сеть железных дорог в Японии, предназначенная для перевозки пассажиров между крупными городами страны. Принадлежит компании Japan Railways. Первая линия, Токайдо-синкансэн, была открыта между Осакой и Токио в 1964 году. В настоящее время она является наиболее загруженной. Максимальная скорость движения поезда (на маршруте Нодзоми на перегоне между Хиросимой и Хакатой) составляет 300 км/ч.

Линии синкансэна электрифицированы по системе однофазного переменного тока 25 кВ 60 Гц.

Рис. 4. Японский Синкансэн. Поезд 500-й серии на станции Киото, Март 2005

3) Нодзоми.

Нодзоми — самый быстрый маршрут высокоскоростных поездов на линиях синкансэна Токайдо и Санъё. Введён в эксплуатацию 14 марта 1992 года. Скорость и время поездки его поражают. Путь от станции Токио до станции Син-Осака (515,4 км) занимает 2 часа 25-37 минут; до станции Хаката (1069,1 км) — от 4 часов 50 минут до 5 часов 20 минут. Максимальная скорость движения на поездах 300-й серии составляла 270 км/ч. В настоящее время на линии Санъё-синкансэн на поездах 700-й серии составляет 285 км/ч, а на поездах 500-й и N700-й серий — 300 км/ч. Поезда маршрута Нодзоми занимают второе место по скорости среди коммерчески эксплуатируемых в мире поездов (после шанхайского маглева).

Список использованных источников

Развитие реформ на железнодорожном транспорте в 1996г. // Железнодорожный транспорт. – 1996. - №2. – С. 3-4. – Текст: непосредственный.

Маглев // Википедия: Свободная энциклопедия: сайт. – Режим доступа: свободный. – URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Маглев (дата обращения: 28.11.2019). – Текст: электронный.

Монорельс // Википедия: Свободная энциклопедия: сайт. – Режим доступа: свободный. - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Монорельс (дата обращения: 28.11.2019). – Текст: электронный.

Синкансэн // Википедия: Свободная энциклопедия: сайт. – Режим доступа: свободный. – URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Синкансэн (дата обращения: 28.11.2019). – Текст электронный.

Код для цитирования: Скопировать