Высокоскоростные железные дороги (книга, часть 2)



Материал из Энциклопедия нашего транспорта
Перейти к навигации Перейти к поиску

Часть 1

Реализованные и перспективные проекты организации скоростного и высокоскоростного железнодорожного движения в разных странах

Электропоезд ЭР200. Россия
Электропоезд «Сокол-250». Россия
Электропоезд серии 500. Япония
Электропоезд TGV-A. Франция
Электропоезд ETR470. Италия
Электропоезд «Alaris». Испания

Россия

Железнодорожная магистраль, соединившая в 1851 году Санкт-Петербург и Москву, для своего времени представляла в инженерно-техническом отношении одну из лучших железных дорог мира. Её трасса проложена по прямой, первоначальная протяжённость (до сооружения Веребьинского обхода) составляла 644,3 км, что всего на 6,4 км (1 % длины) больше геометрической прямой. Линия между двумя столицами стала полигоном для внедрения скоростного движения в России.

В 1853 году по дороге прошёл первый скоростной поезд со средней технической скоростью 60 км/ч, что было одним из лучших показателей в мире для середины XIX века.

В 1913 году дневной экспресс с паровой тягой покрывал расстояние между конечными пунктами за 7 часов 59 мин, развивая максимальную скорость до 120 км/ч.

В начале века, перед первой мировой войной, выдвигались проекты сооружения между двумя столицами высокоскоростной магистрали для движения поездов со скоростями до 200 … 250 км/ч (Г. Д. Дубелир, К. Н. Кашкин, И. В. Романов).

В 30-е годы в СССР проводились обширные исследования в области повышения скорости движения поездов, были созданы опытные скоростные паровозы.

В 1957 году была принята программа по повышению скоростей движения на линиях: Москва — Ленинград; Москва — Киев; Москва — Крым и Кавказ; Москва — Минск.

С 1958 года на магистрали Ленинград — Москва введён в эксплуатацию новый пассажирский тепловоз ТЭ 7, что позволило после проведённой реконструкции путевого хозяйства, систем СЦБ и связи поднять максимальную скорость движения поездов на линии до 120 км/ч. В летний график 1960 года введён дневной экспресс Ленинград — Москва с временем хода между конечными пунктами 6 ч 20 мин и участковой скоростью 103 км/ч.

К 1962 году на значительной части линии был уложен бесстыковой путь из рельсов типа Р65, заменены стрелочные переводы. Завершение электрификации и использование электровозов серии ЧС2 дало возможность в 1965 году ввести в обращение дневной экспресс «Аврора» с маршрутной скоростью 130,4 км/ч, временем в пути 4 ч 59 мин, что поставило его в ряд лучших скоростных поездов в мире.

Для исследований взаимодействия пути и подвижного состава при высоких скоростях в 1970 г. Калининский вагоностроительный завод по проекту авиационного КБ А. С. Яковлева и ВНИИВ построил скоростной вагон-лабораторию (СВЛ). Для тяги вагона использовались два турбореактивных двигателя АИ-25 от самолёта Як-40, смонтированные на крыше. В 1972 году в испытательной поездке вагон развил скорость 249 км/ч.

В 1968—1974 гг. был разработан проект и по нему изготов¬лен первый советский скоростной поезд ЭР 200 (Электропоезд Рижский), рассчитанный на максимальную скорость 200 км/ч. В новом поезде были применены инженерные решения, которые ставили его в ряд лучших мировых аналогов того периода: вагоны с кузовами из лёгких сплавов, пневматическое рессорное подвешивание, пневматические дисковые тормоза, токоприёмники новой конструкции.

С 1984 года электропоезд ЭР 200 введён в постоянную эксплуатацию на линии Ленинград — Москва. В 1987 году время в пути этого поезда между конечными пунктами составляло 4 ч 30 мин, маршрутная скорость − 144,4 км/ч.

В тот же период, когда проектировался и изготавливался электропоезд ЭР 200, осуществлялся проект ещё одного скоростного поезда, получившего наименование «Русская тройка», рассчитанного на скорость до 200 км/ч для линии Ленинград — Москва. Поезд должен был представлять собой состав постоянного формирования из вагонов РТ200 Калининского завода и электровоза ЧС 200 производства завода «Шкода» (ЧССР). Было изготовлено 9 опытных вагонов, которые показали на испытаниях хорошие результаты, однако в коммерческой эксплуатации поезд «Русская тройка» не использовался.

В 90-х годах в России были намечены планы создания новых технических средств для обеспечения скоростного, а в перспективе и высокоскоростного движения, которые не были выполнены из-за сложной социально-экономической обстановки в стране после распада СССР.

С 1994 года в Российской Федерации осуществляется отраслевая программа развития скоростного движения, в соответствии с которой реализуются проекты по созданию специального подвижного состава, в частности, электровозов ЭП 10 на две системы питания, ЭП 200 переменного тока, ЭП 100 постоянного тока и пассажирских вагонов разного класса для скоростного движения.

Российским акционерным обществом «Высокоскоростные магистрали» совместно с МПС РФ при участии различных предприятий и организаций, в том числе оборонного комплекса, в 2000 году завершено создание электропоезда нового поколения «Сокол», рассчитанного на максимальную скорость движения 250 км/ч. «Сокол-250» предназначен для скоростного движения на реконструированных линиях, высокоскоростной «Сокол-350» в перспективе будет эксплуатироваться на ВСМ со скоростями до 350 км/ч.

Электропоезд «Сокол-250» представляет собой состав постоянного формирования с распределённой тягой для эксплуатации на электрифицированных линиях постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ, частотой 50 Гц. Возможен выпуск электропоезда на один род тока. Базовый вариант представляет собой двенадцативагонный состав, сформированный из четырёх трёхвагонных секций. Поезд имеет вагоны с местами для сидения I и II класса, его общая вместимость — 684 пассажира, суммарная мощность поезда длительного режима — 10 800 кВт. Поезд оснащён современным преобразовательным тяговым оборудованием и асинхронными тяговыми двигателями. В 2001 году опытный шестивагонный поезд «Сокол-250» на испытаниях развил скорость 236 км/ч.

С 1995 по 2000 год для обеспечения движения со скоростью до 200 км/ч осуществлена комплексная реконструкция главного хода Октябрьской железной дороги (линия Санкт-Петербург — Москва).

Наиболее перспективными направлениями для организации скоростного движения в России и СНГ, помимо линии Москва — Санкт-Петербург, являются: Москва — Нижний Новгород; Москва — Красное — Минск — Брест; Москва — Брянск — Киев; Москва — Белгород — Харьков; Екатеринбург — Омск — Новосибирск — всего более 20 направлений общей протяжённостью около 19 тыс. км.

Концепция развития высокоскоростного движения в России и СНГ предусматривает строительство ВСМ с реализацией допускаемых скоростей 300 … 350 км/ч. Такие линии целесообразно сооружать параллельно наиболее загруженным направлениям на отдельном полотне и только для пассажирского движения. При этом должен соблюдаться основной принцип — совместимость с существующей железнодорожной сетью. Предполагается сохранить единую инфраструктуру сети с общей системой эксплуатации.

Для сооружения первой очереди ВСМ в России, по заключению авторитетных специалистов, выбрано направление от Санкт-Петербурга до Москвы. Подготовлено технико-экономическое обоснование магистрали, которое прошло все установленные законом экспертизы. Протяжённость линии составит 659,1 км; после строительства новой магистрали время, затрачиваемое на поездку из Москвы в Санкт-Петербург, сократится до 2,5—3 ч.

Строительство ВСМ Санкт-Петербург — Москва положит начало сети высокоскоростных линий страны, её развитие может осуществляться на наиболее загруженных пассажирскими перевозками направлениях, таких как Москва — Красное — (Минск — Брест); Москва — Нижний Новгород — Екатеринбург; Москва — Крым, Кавказ. Общая длина высокоскоростного полигона в перспективе составит около 10 тыс. км.

Япония

Линии и стационарные устройства

Дизель-поезд «InterCity»-125. Великобритания
Электропоезд «Acela». США

В настоящее время протяжённость высокоскоростных магистралей Японии составляет 1952,5 км.

Первый проект ВСМ был разработан в 30-х годах XX столетия. Предполагалось построить высокоскоростную линию нормальной колеи 1435 мм (общая сеть железных дорог страны имеет узкую колею 1067 мм) между городами Токио и Осака для обращения поездов «Данган Рзсся» со скоростями до 200 км/ч. Строительство, начатое в конце 1939 года, было прервано войной.

К идее вернулись в середине 50-х годов, когда резко обострилась транспортная ситуация в регионе Токио и вдоль восточного побережья острова Хонсю.

Администрация японских железных дорог, опираясь на предвоенные разработки и широко используя зарубежный опыт, в короткий срок (1956—1958 гг.) подготовила проект и в 1959—1964 гг. осуществила сооружение первой в мире ВСМ Токио — Осака протяжённостью 515,4 км, получившей название Токайдо. Уже первые годы эксплуатации этой линии принесли большой коммерческий успех, новые поезда стали чрезвычайно популярны у пассажиров. Авиаперевозчики вынуждены были отменить большинство рейсов самолётов между этими городами.

Если в первый финансовый год эксплуатации 1964/65 (а он был неполный, так как линия введена в эксплуатацию 1 октября 1964 года) было перевезено 11 млн пассажиров и выполнен объём работы в 3,9 млрд пасс.-км, то через два года — в 1966/67 финансовом году — объём перевозок удвоился (в пересчёте на полный год) и составил 43,8 млн пассажиров. Ещё через пять лет вновь произошло удвоение: в 1971/72 отчётном году было перевезено 85,4 млн пассажиров и выполнен объём работы в 26,8 млрд. пасс.-км. При этом доход от эксплуатации линии возрос с 16 млрд. иен в 1966/67 г. до 108 млрд. иен в 1971/72 году.

Успех эксплуатации Токайдо Синкансэн предопределил строительство в Японии в 1964—1998 гг. других ВСМ: Осака - Хаката - Санъё Синкансэн (553,7 км); Токио - Мориока - Тохоку Синкансэн (496,5 км); Омия - Ниигата - Дзёэцу Синкансэн (269,5 км); Такасака - Нагано - Хокурику Синкансэн (117,4 км), а также линий мини-Синкансэн: Ямагата - 87 км (Фукусима - Ямагата) и Акита - 127 км ( Мориока - Акита).

В 1970 году парламент страны принял закон "О создании общенациональной сети Синкансэн", в соответствии с которым под ВСМ понимаются линии для движения поездов со скоростями более 200 км/ч традиционной системы колесо—рельс и в перспективе - на магнитном подвешивании (магнито-левитирущие). Последние в Японии находятся в стадии экспериментов, в коммерческую эксплуатацию не введены.

Существующие ВСМ имеют колею 1435 мм, на них эксплуатируется моторвагонный подвижной состав, работающий на переменном токе напряжением 25 кВ частотой 50 или 60 Гц (разные линии). Первоначально максимальная скорость движения составляла 210 км/ч. Использование нового подвижного состава позволило поднять её до 260 ... 300 км/ч: на линии Токайдо - до 270 км/ч (с марта 1992 г.), на линии Санъё - 300 км/ч (с марта 1997 г.), на линии Тохоку - 275 км/ч (с марта 1997 г.), на линии Хокурику - 260 км/ч (с октября 1997 г.).

Подвижной состав

До второй мировой войны в Японии самую высокую скорость - 100 км/ч - имел экспресс "Цубами" с паровой тягой. В послевоенные годы на узкоколейной (1067 мм) линии Токио - Осака с максимальной скоростью 120 км/ч эксплуатировался скоростной поезд, состоявший из электросекций серии 151, имевший фирменное наименование "Кодама".

Реализация идеи высокоскоростного поезда колеи 1435 мм, рассчитанного на максимальную скорость 250 км/ч, была начата в середине 1950-х годов.

К маю 1962 года были изготовлены два опытных электропоезда: двухвагонный серии А и четырёхвагонный серии В, которые испытывались на опытном участке будущей ВСМ. В марте 1963 года была достигнута рекордная для Японии скорость — 256 км/ч.

В 1964 году начат выпуск поездов серии 0 ("ноль") в двух модификациях: "Хикари", предназначенный для поездов-экспрессов с минимальным количеством остановок, и "Кодама" - для движения с остановками на большей части станций. Поезда серии 0 состояли только из моторных вагонов, каждая из четырёх осей вагона имела двигатель мощностью длительного режима 185 кВт. Первоначально поезда формировались из 12 вагонов, в 1969—1971 гг. число вагонов в поездах увеличили до 16.

За четыре последних десятилетия в Японии выпущено более 20 моделей и модификаций опытных и серийных высокоскоростных поездов, разработанных на основе моторвагонной концепции.

26 июля 1996 года опытным поездом "300 Икс" ("300X") был установлен национальный рекорд скорости - 443 км/ч.

От первого высокоскоростного поезда серии 0 к последующим серийным поездам 100; 200; 300; 500; 700; Е1, Е2, ЕЗ и Е4 реализуются идеи повышения комфорта для пассажиров, уменьшения воздействия на окружающую среду, большей безопасности при повышении скоростей движения. Это обеспечивается применением новых инженерных решений в конструкции ходовой части, улучшением аэродинамических характеристик вагонов, использованием новых конструкционных материалов, уменьшением массы электрооборудования при повышении его мощности путём использования асинхронных тяговых электродвигателей и полупроводниковых преобразователей.

Поезд серии 300 при такой же пассажировместимости (1323 человека), как и поезда предыдущей серии 100 (вагоны I и II класса), имеет массу тары меньше на 215 т.

При создании поездов серии 300 в 1990 году впервые в мире было реализовано пригодное для коммерческой эксплуатации преобразовательное электрооборудование для питания асинхронных тяговых двигателей на основе широтно-импульсного модулирования (ШИМ) на GTO тиристорах с системой управления с изменяемыми напряжением и частотой, что явилось революционным шагом, определившим дальнейшее развитие электрической тяги на железнодорожном транспорте.

Самые лучшие удельные показатели - масса тары, приходящаяся на одно пассажирское место, энерговооружённость, аэродинамические качества - достигнуты у поездов последнего поколения серий 500 и 700, введённых в эксплуатацию в 1997—2000 гг.

Восточная железнодорожная компания, ВСМ которой проходят по густонаселённой агломерации, создала высокоскоростной поезд МАКС Е4 (MAX E4) повышенной вместимости с двухэтажными вагонами.

В Японии ведутся перспективные разработки проекта сооружения линии Тюо Синкаисэн с поездами на магнитном подвешивании. Судя по появившимся в печати сообщениям, решение вопроса о целесообразности этого строительства отложено, по крайней мере, до 2005 года, когда будут завершены комплексные испытания на опытном полигоне.

Франция

Линии и стационарные устройства

Перед второй мировой войной, несмотря на относительно высокий уровень технического оснащения, закон ограничивал максимальную скорость движения поездов по французским железным дорогам величиной 120 км/ч.

Систематические исследования и опытно-конструкторские разработки в области высокоскоростного движения осуществляются во Франции с начала 1950-х годов.

С 1967 года на линии Париж - Тулуза введён в эксплуатацию поезд "Капитоль", который на отдельных участках развивал скорость 200 км/ч.

С 1968 года осуществлялась программа исследований в области создания ВСМ для движения со скоростями до 300 км/ч. На основе полученных результатов к 1976 году разработан проект первой французской ВСМ Юго-Восток Париж - Лион (410 км), строительство которой было завершено к 1981 году. Высокоскоростные поезда осуществляют движение со скоростями до 270 км/ч от Парижа до Лиона, некоторые из них далее продолжают маршрут по обычным железным дорогам, обслуживая на Юго-Востоке страны полигон протяжённостью около 2700 км.

В 1989 году построена вторая ВСМ Франции Атлантик протяжённостью 280 км, предназначенная для движения со скоростями до 350 км/ч от Парижа в сторону Атлантического побережья. Затем были введены в эксплуатацию ВСМ Север (332 км) - направление на Бельгию и к тоннелю под Ла-Маншем; обходная ВСМ вокруг Парижа (102 км), которая соединила в единую сеть высокоскоростные линии Франции и ряда европейских стран.

В 2001 году завершено строительство первой очереди (250 км) Средиземноморской ВСМ от Баланса (южнее Лиона) до Марселя. С открытием этой новой линии создан непрерывный коридор для движения поездов TGV по специализированным магистралям от восточного портала тоннеля под Ла-Маншем до Марселя. В последующем планируется строительство второй очереди Средиземноморской ВСМ (45 км) - ответвление в сторону Монпелье, а затем и сооружение южной ВСМ до границы с Испанией для соединения её со строящейся высокоскоростной магистралью Мадрид - Барселона.

Общая суммарная длина ВСМ Франции составляет около 1500 км. Поезда TGV обращаются по реконструированным линиям протяжённостью более 6 тыс. км.

Подвижной состав

Первоначально идея создания специализированного высокоскоростного поезда TGV базировалась на использовании авиационных газовых турбин.

В 1967 году был введён в эксплуатацию скоростной газотурбопоезд ETG, который рассматривался как прототип нового поезда.

В 1972 году построен опытный газотурбинный высокоскоростной поезд TGV 001, на котором проверялись новые инженер¬но-технические решения будущего экспресса. В 1972 году на поезде TGV 001 был установлен рекорд скорости - 318 км/ч.

В процессе эксплуатации высокоскоростного газотурбинного поезда обозначились его недостатки: высокий выброс загрязнений в окружающую среду и сильный шум. Мировой нефтяной кризис 1973—1974 гг., который привёл к резкому росту цен на жидкое углеводородное топливо, явился последним доводом, который заставил руководство французских железных дорог изменить концепцию поезда TGV в пользу электрической тяги.

В 1974—1976 гг. большой объём исследований был осуществлён на опытном скоростном вагоне Z 7001, скоростных электровозах СС 21000 и ВВ 22200 и втором высокоскоростном газотурбопоезде RTG 01.

К 1976 году был выполнен проект и к концу 1978 года изготовлены два опытных высокоскоростных поезда TGV.

24 сентября 1980 года на вновь построенной ВСМ Париж - Лион начал пробные поездки серийный высокоскоростной поезд, получивший наименование TGV PSE.

Французская концепция высокоскоростного подвижного состава исходит из создания поездов постоянного формирования с локомотивной тягой. Два электровоза (иногда в зарубежной литературе их называют моторные, или силовые, вагоны) помещаются по концам состава, а между ними располагаются пассажирские вагоны. Особенностью французского поезда TGV является использование сочленённых вагонов на промежуточных тележках.

Поезд TGV PSE представляет собой состав постоянного формирования из двух электровозов и 8 сочленённых вагонов. У каждого вагона, примыкающего к электровозу, обмоторены оси одной тележки; всего в поезде 12 моторных осей суммарной мощностью 6300 кВт.

Поезд рассчитан на две системы питания - 1,5 кВ постоянного тока и 25 кВ переменного тока промышленной частоты. Максимальная скорость 270 км/ч.

Поезд второго поколения TGV A имеет два локомотива суммарной мощностью 8800 кВ и 10 сочленённых прицепных вагонов (обмоторенных осей нет), двойное питание, максимальную скорость 300 км/ч.

За двадцать лет во Франции было создано более 10 модификаций высокоскоростных поездов для использования на маршрутах внутри страны и на международных линиях: TGV La Poste (в пер. с фр.: почтовый) - для доставки срочных почтовых отправлений и мелких партий грузов; TGV Reseau (в пер. с фр.: сеть) - для обслуживания всей сети ВСМ к югу и северу от Парижа; TGV Eurostar (в пер. с англ.: "Европейская звезда") - для направления Париж - Брюссель и Лондон; TGV Thalys для направления Париж - Брюссель - Кёльн и Амстердам (ПБКА); TGV Duplex (в пер. с лат.: двойной) - двухэтажные высокоскоростные поезда, которыми с 1996 года начали замену морально устаревших поездов TGV PSE; TGV KTX - высокоскоростной поезд, созданный для Южной Кореи.

В настоящее время компания Альстом осуществляет разработку новой перспективной модели высокоскоростного поезда на основе моторвагонной концепции (распределённой тяги), что знаменует собой кардинальное изменение позиций французских изготовителей высокоскоростного подвижного состава, которые до сего дня придерживались исключительно локомотивного варианта.

Германия

Линии и стационарные устройства

Первые проекты создания высокоскоростной железнодорожной сети страны опубликованы в начале XX века (Август Шерли и др.).

В период между двумя мировыми войнами в коммерческую эксплуатацию введены мотрисы и дизель-поезда с максимальной скоростью движения по расписанию до 160 км/ч.