Отстучали колеса

Shinkansen N-700. Пионер скоростного движения по обычным рельсам, но исключительно в Японии

Первый в мире паровоз, построенный жителем Уэльса Ричардом Тревитиком, на испытаниях 21 февраля 1804 года разогнался аж до 8 км/ч. Но смеяться над тихоходностью поездов человечество перестало быстро. Поезд обогнал лошадь уже в 1825 году, а совсем скоро сможет догнать и обогнать самолет.

Текст: Дмитрий НАЗАРОВ

Поезд-пуля.

Средняя скорость пассажирского поезда установилась в 1930-е годы на отметке около 70 км/ч. Установилась да так и застыла на полстолетия. Железнодорожники не особенно волновались, полагая, что конкурентов у них нет: не могли же они принимать всерьез авиацию, тогда очень дорогую и крайне ненадежную. Солидные люди испокон веков ездили на поездах и будут ездить дальше, полагали они.

Но время шло, и самолет стал не таким дорогим и намного более безопасным. А солидные люди поняли, что несколько лишних часов, а то и суток значат в бизнесе порой больше, чем респектабельность и комфорт. После чего железнодорожники вдруг обнаружили, что поезда, особенно дальние, ходят полупустыми, а прибыли железных дорог стремительно падают. Принять вызов, брошенный авиацией, стало жизненно необходимо…

Первыми перчатку подняли японцы. Пока в Европе скептики говорили, что дни любых поездов сочтены и скоро самолеты вытеснят их полностью, они создали в 1959 году первый «синкансен», что в переводе значит «поезд-пуля». Главным в японском изобретении была даже не скорость – более 300 км/ч, – а то, что японцы пустили свой поезд-пулю по самым обычным рельсам. Это позволило не строить инфраструктуру для скоростных магистралей с нуля, а максимально использовать имеющуюся.

Европейским ответом японцам стал проект Национального общества железных дорог Франции (SNCF). Первый эскиз французского скоростного поезда инженеры представили в 1959 году. Первоначально планировалось, что его будет приводить в движение газовая турбина, как на самолете. Но пока шли строительство и доводки, случился нефтяной кризис 1973 года. Поэтому TGV (Train a Grande Vitesse) стал электропоездом. А энергию для него должны были вырабатывать французские атомные электростанции.

Битва гигантов.

Создателям поезда пришлось преодолеть массу технических трудностей, но миллионнокилометровые испытания завершились успешно, и 25 апреля 1980 года первый серийный поезд передали железной дороге. А 27 сентября 1981 года открылось первое в мире пассажирское сообщение TGV между Парижем и Лионом.

Но с запуском поезда в эксплуатацию все только началось. Скоростному поезду еще только предстояло выиграть битву с самолетом.

Расстояние от Парижа до Марселя – почти 800 км. Самолет преодолевает этот путь примерно за 1 час 20 минут, скоростной поезд – за 3 часа. Казалось бы, неоспоримое преимущество за самолетом. На практике, однако, сначала нужно добраться до аэропорта, зарегистрироваться, сдать багаж, потом получить его, снова доехать из аэропорта до города… Поезд же отправляется с вокзала в центре города и приходит тоже в центр. В результате пассажир поезда добирается к месту назначения раньше, чем авиапутешественник. Причем стоимость билета на TGV в три раза меньше.

Немудрено, что после открытия линии TGV авиакомпании стали терять на маршрутах, где конкурировали с TGV, по 700 тыс. пассажиров каждый год. А сеть скоростных магистралей тем временем расширялась: Париж – Марсель, Париж – Брюссель, Париж – Лондон, Париж – Кельн… Французские поезда стали общеевропейскими: сеть скоростных линий появилась в Бельгии, Испании, Великобритании и Германии. Каждое открытие новой скоростной линии автоматически означало для авиакомпании потерю до трети пассажиров, а на сегодняшний день таких линий более 220. Поезд взял реванш у самолета.

Можно ли быстрее?

У всех скоростных поездов в мире примерно одинаковая скорость – 300 км/ч. И это не случайно. Сопротивление воздуха с ростом скорости очень сильно растет. Настолько сильно, что прирост всего на 100 км/ч, с 300 до 400, требует в 3 раза увеличить мощность двигателя. Теоретический предел для поездов на обычных рельсах – около 600 км/ч. Но это на испытательном треке. Практически же увеличение путевой скорости до 350 км/ч – задача настолько сложная, что справиться с ней обещают не раньше 2011 года (сегодня поезд проходит дистанцию в среднем на скорости 265 км/ч).

И это будет, по-видимому, последняя ступенька в росте скорости TGV. Дальше не выдержат ни колеса, ни рельсовый путь. Получается, что для высокоскоростных линий большой протяженности нужно переходить к принципиально новым способам передвижения. Иначе поезд так и останется конкурентом самолету на небольших расстояниях, до 1200 км.

Японские конструкторы видят выход в том, чтобы совсем отказаться от колес. Новый способ движения, придуманный ими, – «маглев» – уже стал нарицательным. Расшифровывается «маглев» просто – «магнитная левитация». На корпусе поезда и на направляющем пути для него устанавливаются сверхмощные магниты. За счет отталкивания одинаковых полюсов магнитов состав как бы всплывает над путями. Двигает его вся та же магнитная сила – магниты впереди поезда притягивают его, а позади – отталкивают.

У такого поезда нет ограничений ни по скорости, ни по трению, ни по прочности колес – за их отсутствием. Скорость маглев-поезда может превысить 600 км/ч. В Японии, Корее и Китае уже построены небольшие участки таких дорог – десяток-другой километров. Но приступать к строительству протяженных маршрутов пока ни одна страна не решилась: слишком дорого, ведь всю инфраструктуру придется делать с нуля. Прорабатываются способы вписать маглев-пути между обычными рельсами, но дальше проектов дело не заходит.

А пока маглев-поезда скорее «воюют» против железной дороги на стороне самолета. Ведь их главный пункт назначения – аэропорты. Время в пути от трапа самолета до центра города благодаря им сократилось до 7- 10 минут. А значит, чаша весов в состязании «как быстрее добраться из центра одного города в центр другого» опять качнулась в сторону самолетов. Стоит учесть и то, что в последнее время авиакомпании научились здорово экономить деньги пассажиров.

Так что полетим мы в будущем или поедем – пока большой вопрос.

Скоростные тихоходы
Несмотря на огромные размеры России, скоростной линией в ней можно назвать лишь одну, да и то с большой натяжкой. Это линия Москва – Санкт-Петербург. Первые попытки создания скоростного поезда приходятся на середину 1970-х. Тогда были разработаны два поезда под названиями РТ200 и ЭР200. Оба состава были рассчитаны на скорость более 200 км/ч. Первый, «Русская тройка», так и не вышел на линию. Второй ограниченно эксплуатируется, не имея возможности развивать на отечественных рельсах всей возможной скорости. Около 10 лет назад к идее высокоскоростной магистрали между Питером и Москвой вернулись вновь, и РАО «Высокоскоростные магистрали» даже заказало проект поезда ЦКБ «Рубин», специализировавшемуся на подводных лодках. Но в 1998 году РАО «ВСМ» обанкротилось, а созданная «железнодорожная субмарина», как показали испытания, по качеству никуда не годилась. В результате проект, на который было потрачено более $450 млн, признали непригодным и закрыли. А ЭР200 так и остался самым быстрым поездом России.

КМ/Ч
Один из самых необычных способов достичь высоких скоростей – реактивные поезда. Ведь чем быстрее поезд, тем мощнее нужен двигатель. А он обычно очень тяжел и требует много усилий, чтобы перевозить самого себя. До создания сверхмощных электродвигателей инженерам виделся выход в использовании реактивных турбин. Первый опытный реактивный поезд построила в 1966 году железная дорога New York Central. На головной вагон электрички сверху укрепили два двигателя General Electric от самолета J-47 и передний обтекатель. 23 июля 1966 года во время опытного заезда на этой конструкции была достигнута скорость 296 км/ч. Не остались в стороне и наши конструкторы: в 1970 году Калининский вагоностроительный завод изготовил вагон СВЛ (скоростной вагонлаборатория). Это был головной вагон самой обычной пригородной электрички, на который установили обтекатель и два турбореактивных двигателя от самолета Як-40. Максимальная скорость составила 249 км/ч. Вагон предназначался только для испытаний и не планировался в массовое производство. Хотя бы уже потому, что турбина не позволяла ему проезжать под мостами и линиями электропередачи.

Абсолютный рекорд скорости для поездов – 581 км/ч – принадлежит японскому экспериментальному поезду MLX-01. Немного отстает французский TGV, показавший при укороченном составе максимальную скорость 574,7 км/ч. Но, в отличие от «японца», «француз» эксплуатируется, причем на обычных рельсах. Конечно, рекорд был взят модернизированным составом – его оборудовали колесами большего, чем обычно, диаметра и более мощными электродвигателями с суммарными 25 тыс. л. с.

В реальной эксплуатации, в обычном рейсе, TGV движется куда медленнее – 300- 350 км/ч. Самый быстрый дальний суперпоезд японский – Shinkansen, или «поездпуля»: заявленная практическая скорость 360 км/ч.

Абсолютный рекорд в реальной пассажирской эксплуатации – 430 км/ч – принадлежит первой в мире коммерческой линии на магнитной подвеске, работающей в Шанхае с 2002 года (связывает город с аэропортом).

Пусть дорога будет пухом
Одно из главных препятствий к дальнейшему росту скорости поезда – колеса и рельсы, которые недостаточно «цепляются» друг за друга и прокручиваются. Значит, от них нужно избавляться. Один из самых необычных проектов предложен профессором Шелдоном Вайнбаумом из Университета Нью-Йорка. Он предлагает поставить поезд не на колеса, а на гусиные перья.

Эту идею профессор подсмотрел, наблюдая за состязаниями сноубордистов. Оказалось, что по свежевыпавшему снегу доска прекрасно скользит не проваливаясь – ее держит воздух, скопившийся между снежинок. Если устроить такую же «доску» под днищем поезда, а под нее насыпать что-то вроде снега, то состав сможет скользить с очень большой скоростью.

Испытания и расчеты показали, что наилучшими свойствами для скольжения поездов обладает гусиный пух. Сейчас команда профессора занята подбором синтетического аналога этого материала.

Дело — труба
В попытках увеличить скорость поезда инженеры неизбежно приходят к тому, что от сопротивления воздуха никуда не деться. Поэтому первое, что приходит в голову, – поместить поезд в вакуум в каком-либо тоннеле. Идей тоннельного транспорта за последние годы было разработано немало, но одна из самых интересных – fast tube system («скоростная тоннельная система»), или сокращенно FTS.

FTS – это некая смесь метро и такси, причем автоматического. Она представляет собой сеть подземных и наземных вакуумных тоннелей, соединенных узловыми станциями. На станции пассажир входит в некое подобие лифта, а тот ускоряется, принимает горизонтальное положение (пассажир при этом комфортно полулежит) и доставляет человека в нужную точку со скоростью более 400 км/ч.

Авторы проекта, англичане, всерьез уверены, что такая система может заменить почти весь автотранспорт и поезда и оттянуть заметный пассажиропоток у самолетов. Но пока FTS существует только в проекте.

Быстрый или мертвый
Пути для скоростных поездов стараются отделить от остального мира. Обычные рельсы обременены стрелками и переездами, где часто случаются столкновения. Заодно у строителей появляются возможности адаптировать пути к высоким скоростям. Например, у TGV межосевое расстояние между путями увеличено до 4,5 м, чтобы поезда при встрече не мешали друг другу. На обычных путях их подстерегают совсем другие проблемы.

28 сентября 1988 года TGV 735 столкнулся на переезде с автомобилем, груженным 100-тонным трансформатором. Виноват водитель, решивший срезать дорогу. По правилам ему вообще на этом переезде делать было нечего. В результате погибли машинист и один пассажир, еще 60 ранены. Состав был списан, но эти обстоятельства учитывались при испытании на прочность. Почти через десять лет, 25 сентября 1997 года, история повторилась. На сей раз составу подставил борт 70-тонный каток. Пострадали семь человек.

Случались и другие столкновения на переездах, не столь катастрофические. В связи с этим переезды были убраны на всем протяжении трассы Бордо – Тур.

Самые-самые

ПОЛЕТ В МАГЛЕВЕ ПО ЕВРОПЕ

Загруженность автомагистралей и развитие новых технологий дают очередное конкурентное преимущество поездам перед автомобилем и самолетом . Самый быстрый поезд вновь создан в Японии , и он уже почти готов к коммерческому использованию