Высокоскоростной железнодорожный транспорт 2 страница
СПК (Концессионер) — консорциум компаний, обладающих опытом проектирования, строительства и эксплуатации, а также привлечения финансирования для реализации проектов высокоскоростных магистралей на принципах КЖЦ, который выбирается на основе концессионного конкурса и подписывает концессионное соглашение.
В рамках Проекта обязанность Специальной проектной компании — создать объект железнодорожной инфраструктуры, для чего необходимо привлечь собствен-
| Ленинградская область |
| Условные обозначения: |
| Валдай • |
| Тверская область |
| ВЕЛИКИИ НОВГОРОД |
| существующая линия Октябрьской железной дороги трасса ВСМ |
| Новгородская область |
| Московская область |
| АНКТ-ПЕТЕРБУРГ |
| ТВЕРЬ |
| Рис. 1.33. Принятый «Западный» вариант трассы ВСМ Москва — Санкт-Петербург. 2011 г. |
| Аэропорт «Пулково» |
| Аэропорт «Шереметьево» |
| МОСКВА |
ное и заемное финансирование, запроектировать и построить объект с заданными технико-экономическими параметрами и предоставить государству сервис работающей дороги на срок действия соглашения КЖЦ. Финансирование проекта со стороны государства предполагает выделение капитального гранта на этапе строительства, предоставление гарантий и оплату сервисных платежей в процессе эксплуатации.
Глава 2
Монорельсовый скоростной и высокоскоростной
транспорт
2.1. Первоначальный этап развития монорельсовых транспортных систем в XIX — начале XX столетия
|
|
|
Анализ состояния и перспектив развития высокоскоростных железных дорог нельзя проводить вне сравнения с другими видами высокоскоростного сухопутного транспорта. Несмотря на то, что ни один из многочисленных проектов междугородных нетрадиционных высокоскоростных транспортных систем, предложенных на протяжении XIX—XX столетий, реализован не был, в последние десятилетия изобретатели, различные компании продолжают разработки все новых и новых проектных предложений. Особенно часто появляются сообщения о перспективах использования систем с магнитным подвешиванием экипажей.
Под нетрадиционными высокоскоростными сухопутными транспортными системами понимаются такие, в которых в качестве путевых опорных и направляющих структур используют не два железнодорожных рельса, укрепленных на шпальной решетке или плитном основании, а иную конструкцию — в виде монорельса, каната (троса, «струны») или трубы. На подвижных единицах для опоры и задания направления движения вместо традиционных железнодорожных колес с гребнями применяют металлические или пневматические колеса с резиновыми шинами; устройства, создающие воздушную подушку (смазку), или магнитное подвешивание. Для движения экипажей используют различные источники энергии. В случае опоры подвижной единицы на воздушную подушку или применения магнитного подвешивания, когда отсутствует непосредственный механический контакт между подвижным составом и неподвижной путевой структурой, в качестве движителя может применяться воздушный винт, реактивная струя газов, линейный электродвигатель.
|
|
|
Монорельсовые транспортные системы с подвижным составом на колесном ходу появились практически одновременно со строительством первых железных дорог. Уже в 1825 г. (год открытия в Англии первой железной дороги общего пользования Стоктон—Дарлингтон) английский инженер Г.Р. Пальмер (Palmer) построил монорельсовую подвесную дорогу, по которой осуществлялись грузовые и пассажирские перевозки (рис. 2.1). Дорога предназначалась для перевозки рыбы из Брайтона в Лондон. При попутном ветре, который, преимущественно, дует с моря, груженые вагоны двигались под парусами. В штиль и при встречном ветре для передвижения использовалась конная тяга. В последующие десятилетия были предложены десятки, если не сотни конструкций таких транспортных систем, которые сегодня от-
|
|
|
Рис. 2.1. Монорельсовая дорога Г. Пальмера.
Великобритания. 1825 г.
носят к категории «нетрадиционных». Идеи монорельсового транспорта были использованы в многочисленных проектах скоростных пассажирских линий. Основополагающим условием безопасности авторы этих технических предложений считали необходимость обеспечения свободного движения скоростных экипажей без пересечения в одном уровне с любыми другими путями сообщений. Предлагалось поднимать скоростные дороги на высокую насыпь или эстакаду, устраивать путепроводы и мосты. При этом изобретатели справедливо отмечали недостаток громоздкой рельсо-шпальной путевой структуры обычной железной дороги, в случае необходимости ее подъема над землей. Вариант монорельсовой конструкции на эстакаде представлялся конструктивно целесообразнее и дешевле.
Некоторые из этих проектов были близки к реализации. Так, проект монорельсовой линии Манчестер — Ливерпуль протяженностью 56 км, рассчитанной на движение поездов со скоростью до 120 миль/ч (193 км/ч) английского инженера Г. Бэра в сентябре 1901 г. одобрил Парламент страны, был собран необходимый начальный капитал, однако к строительству не приступили. Позже в Великобритании начали сооружение монорельсовой скоростной дороги (рис. 2.2} по проекту шотландского инженера Георга Бенни (Bennie), но строительство не завершили. В настоящее время старейшей из эксплуатируемых монорельсовых дорог является пассажирская транспортная система в городе Вуппертале (Германия) открытая в 1901 г.
|
|
|
Рис. 2.2. Монорельсовая транспортная система Г Бенни «Railplane» (от англ. «Рельсовый самолет»). Великобритания. 1929 г.
Русский инженер И.В. Романов разработал в 1897 г. проект подвесной электрической монорельсовой дороги для движения поездов со скоростью до 200 верст в час. Опытный участок был построен в пригороде Петербурга, но проект скоростной дороги между двумя столицами осуществлен не был. В 1903 г. в России по инициативе государственного деятеля и изобретателя П.П. Шиловского, с участием видных российских ученых и инженеров Р.Н. Вульфа, А.М. Годыцкого-Цвирко, В.Н. Евреинова и Р.А. Лютера был разработан проект гироскопической дороги, поезда которой должны были бы развивать скорость 200 верст в час. Гироскопическая транспортная система имела один ходовой рельс, а для удержания подвижного состава в равновесии на каждом локомотиве или вагоне предполагалось устанавливать массивный вращающийся маховик-гироскоп (гироскоп (от др.-греч. уироц «круг» и сгкопесо «смотрю»), — устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат). Эта техническая идея (патент 1903 г.) была предложена изобретателем ирландского происхождения (жил и работал в Австралии и Великобритании) Луи Бреннаном (Brennan), который реализовал проект в виде опытного участка дороги в местечке Гиллингхэм (Gillingham), в графстве Кент, Англия в 1909 г. (рис. 2.3}.
Проект гироскопической монорельсовой дороги П.П. Шиловский вместе с группой
Рис. 2.3. Опытный вагон Л. Бреннана.
Великобритания. 1909 г.
ученых, конструкторов и проектировщиков разрабатывал на протяжении нескольких лет. Можно только удивляться настойчивости и организаторским способностям автора проекта, который в 1919 г., в условиях гражданской войны, сумел организовать с помощью военного ведомства, строительство 12 км однорельсового пути между Петроградом и Гатчиной, а также разместил на заводах Петрограда заказы на подвижной состав. Военные министерства многих стран в тот период проявляли большой интерес к конструкциям легких железных дорог, в частности узкоколейных и монорельсовых, которые можно было бы быстро собирать и разбирать в полевых условиях из типовых элементов, создавая в прифронтовой полосе временные пути для подвоза людей, вооружения, провианта и т.п. Однако вскоре автомобильный транспорт вытеснил эти идеи. Ухудшение экономического положения в стране остановило в мае 1922 г. реализацию проекта Шилов- ского; впоследствии к идее уже не возвращались.
| Рис. 2.4. Высокоскоростная шароэлектролотковая транспортная система Н.Г. Ярмольчука. Поезд на пути «шародрома» вблизи Москвы СССР. 1933 г. |
поезда в 1/5 проектной величины; поезд разгонялся до 70 км/ч (рис. 2.4).
В те же годы в Советском Союзе проходили испытания еще одной монорельсовой дороги. Изобретатель С.С. Вальднер предложил в конструкции монорельсовой дороги поместить один несущий рельс на верхней части эстакады и два направляющих внизу под эстакадой на боковых продольных балках (рис. 2.5). В качестве тяговых средств использовались авиационные двигатели с воздушными винтами. В октябре 1933 г. в Москве в Центральном парке культуры и отдыха им. М. Горького на кольцевом монорельсовом пути была испытана модель аэропоезда в 1/10 проектной величины с электродвигателями, которая развивала скорость до 120 км/ч.
К концу 1930-х годов работы по реализации обоих проектов нетрадиционных высокоскоростных дорог в СССР были прекращены в силу отсутствия каких-либо практических результатов. Аналогичное положение наблюдалось и в других странах. К началу Второй мировой войны, несмотря на множество технических и коммерческих предложений, ни один из проектов сооружения междугородных скоростных монорельсовых дорог реализован не был.
Рис. 2.5. Аэропоезд (аэровагон) С.С. Вальднера:
1 — опора монорельса; 2 — направляющая балка; 3 — монорельс; 4 — симметричные кузова (фюзеляжи) вагона; 5 — толкающие воздушные винты авиационных двигателей. СССР. 1933 г.
2.2. Развитие конструкций монорельсовых транспортных систем во второй половине XX столетия
Новая волна интереса к высокоскоростному монорельсовому транспорту возникла в 50—60-е годы XX в. в условиях сокращения протяженности железных дорог в ряде технически развитых стран мира. В США, Великобритнии, Франции, Германии и др. странах уменьшались пассажирские перевозки по железным дорогам, все больший пассажиропоток принимали на себя авиационный и автомобильный транспорт. Некоторые специалисты в области транспорта считали, что традиционные железные дороги исчерпали свои возможности в области повышения скорости при соблюдении необходимых норм безопасности и предполагали, что будущее за монорельсовыми транспортными системами.
Ряд монорельсовых систем был реализован в виде опытных участков, которые несколько лет находились в опытной эксплуатации (рис. 2.6). В некоторых странах — Японии, США, Австралии (рис. 2.7), Сингапуре и др. были построены небольшие по протяженности городские монорельсовые дороги. Ни один из проектов междугородных скоростных монорельсовых магистралей осуществлен не был.
К настоящему времени монорельсовые транспортные системы с металлическими обрезиненными колесами, а также с автомобильными шинами, получили ограниченное распространение в качестве городского внеуличного транспорта. Они часто устраиваются на выставках, ярмарках, в городках аттракционов, в парках отдыха и зоопарках. Всего в мире к концу первого десятилетия XXI в. эксплуатировалось около 60 монорельсовых пассажирских дорог общего пользования. Из них около 10 — подвесного типа, 30 — навесного, остальные— различных лотковых конструкций и одна — на магнитном подвешивании экипажей (Шанхай, КНР). Более половины дорог имеет подвижной состав малой вмести-
| Рис. 2.6. Монорельсовые дороги: а — Alweg на опытном полигоне. Германия. 50-е годы XX века; б — Skyway на опытном полигоне. США. 50-е годы XX в. |
| Рис. 2.7. Монорельсовая дорога в Сиднее. Австралия. 1993 г. |
| Рис. 2.8. Поезд Московской монорельсовой транспортной системы. 2007 г. |
мости (до 10 пассажиров в вагоне, в поезде до шести вагонов); около 10 дорог имеют подвижной состав «большой» вместимости (до 100—150 пассажиров); остальные могут быть отнесены к дорогам средней вместимости. В 2004 г. открыта монорельсовая колесная дорога в Москве — первая пассажирская линия подобного типа на территории Российской Федерации (рис. 2.8), протяженностью 4,7 км. Дорога имеет железобетонный монорельс, поднятый на эстакаду. Эксплуатируются вагоны сочлененного типа на промежуточных тележках с пневматическими шинами, общая вместимость поезда из 6 вагонов — 200 пассажиров, максимальная скорость — 70 км/ч. В качестве тягового привода используется линейный электродвигатель.
Ряд ученых и изобретателей в 50—60-е годы XX в. пришли к выводу, что скорость движения по существующим железнодорожным путям и предложенным монорельсовым дорогам ограничивается традиционной системой «колесо—рельс» («колесо—монорельс») с использованием металлических, обрезиненных или пневматических колес, исчерпавшими свой потенциал. Предлагалось опору колеса на рельс заменить воздушной подушкой (смазкой) или использовать магнитное подвешивание (подвес), исключающими непосредственный механический контакт между подвижным составом и путевой структурой.
В ряде стран (США, Великобритания, Франция, Япония, СССР и др.) развернулись работы по созданию систем на воздушной подушке для различных видов транспорта, включая водный (суда на воздушной подушке), сухопутный (автомобили- амфибии, способные передвигаться и по твердой поверхности, и по воде), а также поездов (вагонов), двигающихся по монорельсу с использованием воздушной подушки (смазки).
Одним из первых проект поезда с воздушной опорой выдвинул К.Э. Циолковский. К 70-м годам XX столетия значительных успехов в области подобных транспортных систем добились во Франции. В опытной эксплуатации инженер Ж. Бертен (Bertin), реализовал идею поезда на воздушной подушке. Аэровагон двигался по железобетонному монорельсу в виде перевернутой буквы Т. В пространство между монорельсом и днищем вагона вентиляторы накачивали воздух, который приподнимал вагон на 70—100 мм (рис. 2.9). 5 марта 1974 г. аэропоезд L’Aerotrain 1 80 HV, ос-
| Рис. 2.9. Аэровагон LAerotrain 180 HV на опытной дороге вблизи Бордо. Франция. 70-е годы XX в. |
нащенный маршевым турбореактивным двигателем SE 210 от самолета Caravelle, установил на трехкилометровом участке рекорд скорости для сухопутного транспорта 417,6 км/ч.
При весьма впечатляющих результатах в опытных и рекордных поездках транспортные монорельсовые системы на воздушной подушке оказались непригодными к практической коммерческой эксплуатации. В технико-экономическом сравнении они проигрывали высокоскоростным железным дорогам, например TGV во Франции. Кроме того, пороком транспорта на воздушной подушке является большой шум, исключить который невозможно. По имеющимся сведениям в настоящее время работы в области создания монорельсовых высокоскоростных транспортных систем на воздушной подушке нигде не проводятся.
2.3. Монорельсовые транспортные системы с экипажами на магнитном подвешивании[XVI]
Во второй половине XX столетия научные исследования и инженерные разработки в области транспортных систем на магнитном подвешивании проводились во многих странах — Великобритании, Германии, СССР, США, Франции, Японии и др. В последние десятилетия — в Республике Корея (Южная Корея) и КНР. Для обозначения транспорта с магнитным подвешиванием подвижного состава иногда используют сокращение по первым буквам слов — акроним ТМП, а также термины: магнитолевитирующий или маглев-транспорт (магнит и левитация от лат. levis — легкий), сокращение Maglev получило распространение в иностранной литературе.
Идея магнитного подвешивания подвижных объектов была выдвинута в начале XX в. Одним из первых ее предложил в России в 1914 г. профессор Б.Л. Вейнберг. В его проекте «соленоидной дороги» в трубе из немагнитного материала с помощью движущегося магнитного поля последовательно включаемых соленоидов, должен был перемещаться вагон. Первую действующую модель вагона с магнитным подвешиванием создал американский изобретатель французского происхождения Эмиль Башле (Bachelet). В 1912 г. он продемонстрировал модель, которая представляла собой толстую алюминиевую плиту, в ней под воздействием переменного магнитного поля, возбуждаемого электрическими катушками, наводились вихревые токи; возникала сила отталкивания, которая и приподнимала плиту. Система была названа «железная дорога Фуко». Начиная с 20-х годов прошлого столетия значительные эксперименты в области магнитной транспортной левитации проводились в Германии под руководством инженера Г. Кемпера (Kemper).
К настоящему времени наибольших успехов в этой области добились ученые и инженеры Германии, Японии и Республики Корея (Южная Корея), где созданы опытные полигоны для экспериментов по реализации проектов ТМП. Используются разные типы магнитного подвешивания: электромагнитное (ЭМП), электродинамическое (ЭДП) и с постоянными магнитами.
Электромагнитное подвешивание осуществляется с помощью электромагнитов постоянного тока; подъем вагонов обеспечивается силами притяжения электромагнитов к неподвижному ферромагнитному рельсу путевой структуры. При этом достигается сравнительно небольшая высота подвешивания (8—15 мм), что предъявляет жесткие требования к точности изготовления и монтажу элементов путевого полотна.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 604; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!