Высокоскоростной железнодорожный транспорт 3 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 19Следующая ⇒

Электродинамическое подвешивание основано на действии сил отталкивания, возникающих между магнитным полем размещенных на подвижном составе сверхпроводящих электромагнитов постоянного тока и индуктированных ими токами в путевом немагнитном полотне сплошного или дискретного (прерывистого) типа. Электродинамическое подвешивание позволяет получить высоту подъема подвижного состава на порядок большую: 100—200 мм.

Постоянные магниты используются для создания взаимного отталкивания (притяжения) магнитов, размещаемых в виде полос на путевом полотне и на подвижных единицах. Недостатком этого способа является еще меньшее расстояние между экипажем и путевым полотном, чем при электромагнитном способе и неустойчивость подвижного состава.

Во всех случаях исключается непосредственный механический контакт между подвижным составом и путевым полотном дороги. Для движения поездов с вагонами на магнитном подвешивании применяются линейные асинхронные или синхронные двигатели различных модификаций.

Первые пригодные для практического применения разработки высокоскоростных маглев-поездов и путевых структур для них были созданы в конце 80-х годов XX столетия в Германии после многолетних научных исследований и инженерных разработок, в которых участвовали ведущие научные учреждения страны, а также машиностроительные, электротехнические и другие компании, в частности, Krauss-Maffei, МВВ (Messerschmitt—Bolkow—Blohm), Siemens, Thyssen-Henschel.

15 декабря 1989 г. поезд «Transrapid 07» с пассажирами на борту достиг на опытном полигоне в Эмсланде скорости 436 км/ч, установив мировой рекорд для экипажей на магнитном подвешивании. Для его движения была сооружена специальная путевая структура в виде А-образных железобетонных опор, железобетонных и металлических ферм-монорельсов (рис. 2.10}. На всем протяжении пути в монорельс заделана обмотка развернутого статора линейного асинхронного двигателя. В местах разветвления путей устроены стрелочные переводы — очень большие по размерам сооружения, напоминающие разводные пролеты мостов (рис. 2.11}.

В 60-е годы XX столетия работы по созданию высокоскоростных магнитолевитирующих транспортных систем начались в Японии. Исследования и опытно-конструкторские разработки проводились при участии многих ведущих научно-исследовательских, транспортных и промышленных компаний. Были построены несколько действующих опытных установок систем с магнитолевитирующими подвижными единицами (рис. 2.12}.

Значительные успехи в этой области были достигнуты Японским научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта. В декабре 1979 г. опытный вагон ML 500 на специальном полигоне длиной 7 км развил рекордную скорость 517 км/ч.

Рис. 2.10. Маглев-поезд на полигоне в Эмсланде. Германия. 1989 г.

Рис. 2.11. Стрелочный перевод системы «Transrapid» на полигоне в Эмсланде. Германия. 1989 г.

Рис. 2.12. Маглев-вагон ML100. Япония. 70-е годы XX в.

Для испытаний создаваемой техники на магнитном подвешивании в 1996 г. был введен в эксплуатацию первый участок опытного полигона «Яманаси» протяженностью 18,4 км (общая проектная длина полигона 42 км), на котором испытываются опытные поезда (рис. 2.13). Помимо монорельсовой линии этот испытательный комплекс имеет центр управления, депо для поездов, тяговую подстанцию с преобразовательным оборудованием, лабораторный корпус и мастерские.

В апреле 1999 г. на этом полигоне японский опытный поезд MLX 01 с пассажирами достиг скорости 552 км/ч; 2 декабря 2003 г. был установлен новый рекорд: 581 км/ч.

Рис. 2.13. Опытный поезд MLX на полигоне Яманаси. Япония. 2003 г.

Этот результат остается до сегодняшнего дня наилучшим для транспортных средств на магнитном подвешивании.

Первая в мире коммерческая линия длиной 620 м для экипажей на магнитном подвешивании была введена в эксплуатацию в Великобритании в 1984 г. Она связывала аэропорт Бирмингема с железнодорожной станцией. В 1995 г. линия была закрыта в связи с высокими эксплуатационными расходами и вместо нее в 2003 г. построили железную дорогу. В конце 80-х годов прошлого века линия для транспортных средств на магнитном подвешивании с постоянными магнитами длиной 1,6 км была построена в Западном Берлине, но в 1992 г. она была демонтирована.

В конце XX столетия вопрос о сооружении междугородных магистралей для движения высокоскоростных экипажей на магнитном подвешивании поднимался в ряде стран: в США, Нидерландах, Японии и др. В Германии рассматривался проект строительства первой высокоскоростной магистрали с магнитным подвешиванием системы «Transrapid» между Берлином и Гамбургом протяженностью 285 км, однако реализация этого проекта, как и проектов всех других междугородных маглев-линий, не состоялась.

Единственным осуществленным проектом в настоящее время является городская 30-км линия для поездов на магнитном подвешивании, соединившая в 2003 г. международный аэропорт Пудонг Шанхая с одной из станций городского метрополитена (рис. 2.14). Линия построена на основе германской системы «Transrapid». Но и она фактически работает в экспериментальном режиме и не играет сколь-нибудь заметной роли в обеспечении транспортной связи одного из крупнейших аэропортов КНР с центром города.

Возможно, катализатором создания первой магистральной высокоскоростной линии для транспортных средств на магнитном подвешивании может стать сложная транспортная ситуация, складывающаяся

Рис. 2.14. Станция магяев-дороги системы «Transrapid». Шанхай. КНР. 2010 г.

в японском регионе Токио — Нагоя — Осака на острове Хонсю. На этом направлении прогнозируется устойчивый рост пассажиропотока, с которым, по мнению экспертов, через 15—20 лет не справится существующая транспортная система, включая ВСМ, железную дорогу узкой колеи, авиационные перевозки и автомобильный транспорт.

Как основные рассматривались два варианта улучшения транспортного сообщения и оба предполагают строительство новой высокоскоростной магистрали «Тюо Син- кансэн» (от японского — «Центральная магистраль») Токио — Нагоя — Осака по кратчайшему расстоянию через горный массив. Один вариант предполагает строительство высокоскоростной железной дороги классического типа, рассчитанной на скорость 350—400 км/ч; другой — сооружение первой междугородной высокоскоростной линии для подвижного состава на магнитном подвешивании.

О втором варианте пока говорят очень сдержанно, со многими оговорками. Технически и технологически Япония способна создать магистральную высокоскоростную 44 транспортную систему на магнитном подвешивании. пригодную для коммерческой эксплуатации. Ключевым вопросом является стоимость проекта, которая превышает этот показатель для строительства ВСМ классического типа, сооружаемых в сходных географических условиях, примерно в 5—6 раз). Обсуждается возможное строительство, ориентировочно к 2030 г., первого участка Токио — Нагоя (286 км). Срок завершения всей магистрали предварительно намечен не ранее 2045 г.

Изобретатели монорельсовых дорог XIX и XX в. были уверены в превосходстве и перспективности этого вида транспорта по сравнению с классическими железными дорогами, однако говорить об этом еще рано. Суммарная длина монорельсовых дорог в мире составляет всего около 550 км. Из них около 60 линий имеют подвижной состав из вагонов на колесах и одна система — с подвижным составом на магнитном подвешивании (Шанхай). Наиболее протяженными являются монорельсовые дороги в Шанхае — (КНР) 30 км; Осаке (Япония) — 23,8 км; Диснейлэнде, Флорида, (США) — 23,6 км; в Токио (линия к аэропорту «Ха-

неда», Япония) — 17,8 км. Старейшая из действующих монорельсовых линий в Вуппертале (Германия) имеет длину 13,3 км. Большая часть монорельсовых дорог имеет протяженность 2—3 км, они расположены на территории зоопарков, городков аттракционов и парков отдыха. Для сравнения: протяженность всех железных дорог классического типа — более 1 млн 200 тыс. км.

Главной причиной того, что ВСМ на магнитном подвешивании фактически так и не вышли из стадии эксперимента, является то, что за последние 30 лет достигнут существенный прогресс в сооружении и эксплуатации высокоскоростных железных дорог классической системы «колесо—рельс». Ученые и инженеры железнодорожного транспорта убедились в том, что эта система в повседневной эксплуатации надежна, экономична и безопасна, и, преодолев рубеж 250 км/ч, вполне обеспечит движение поездов со скоростью 300—350 км/ч. По мнению специалистов, применение в будущем новых конструкций пути, подвижного состава, систем управления и безопасности позволит поднять максимальную скорость движения на ВСМ до 450—500 км/ч.

Высокоскоростные монорельсовые магистрали могут претендовать на тот же диапазон значений скорости и расстояния, что и высокоскоростные железные дороги. Оценивать экономичность рассматриваемых конкурентных систем следует как по прямым капитальным затратам, так и по расходам, связанным с эксплуатацией дорог. При этом необходимо принимать во внимание следующее.

Во-первых, сооружение эстакад для монорельсовых систем с магнитным подвешиванием экипажей требует значительно большего количества металла, в частности цветного, что дороже традиционных видов железнодорожного полотна, пусть даже и усиленного, рассчитанного на высокие скорости.

Во-вторых, эксплуатация совершенно нового вида транспорта — монорельсовых дорог — значительно сложнее, чем рельсовых ВСМ, из-за несопоставимых подходов к содержанию и ремонту (работа на высоте, обязательное наличие притрассовых автомобильных дорог, необходимость более высокой квалификации обслуживающего персонала и т.д.).

В-третьих, монорельсовые системы не совместимы с общей сетью железных дорог, что затрудняет организацию беспересадочных маршрутов и сказывается на их конкурентоспособности. Следовательно, в перспективе возможно создание лишь локальных, изолированных монорельсовых транспортных систем.

И, в-четвертых, остается пока открытым вопрос о степени негативного влияния на человека сильных электромагнитных полей — непременного свойства магнитолевитирующих транспортных систем, а следовательно, и способа защиты от него пассажиров и обслуживающего персонала, однако в этом направлении ведутся интенсивные исследования.

Все это говорит о том, что вряд ли можно предполагать в ближайшие годы широкое коммерческое внедрение нетрадиционного направляемого наземного вида транспорта. Можно ожидать, что научно-технический прогресс рано или поздно заставит потесниться в некоторых «нишах» колейные системы «колесо—рельс», и это, скорее всего, будут дороги с магнитолевитирующим подвижным составом. Ближайшие 10—15 лет покажут, способны ли маглев- поезда заполнить транспортную «нишу» в диапазоне скоростей 400—500 км/ч на расстояниях 1000—1500 км.

Глава 3

Экологические аспекты сооружения
и эксплуатации высокоскоростных
железных дорог

3.1. Исторический очерк экологии транспортных систем

В полной мере проблема конфликта между человеком и окружающим его миром стала понятна передовым ученым в XX в. Последствия Второй мировой войны, фундаментальные открытия в области физики, химии, биологии, нашедшие применение при создании оружия массового поражения, катастрофические результаты промышленного воздействия на природные комплексы ряда районов мира в 50—60-х годах XX столетия послужили мощным катализатором общественного интереса к проблемам выживания человечества в условиях обостряющегося конфликта человека с окружающим миром.

В 1987 г. Всемирная комиссия ООН по окружающей среде опубликовала доклад «Наше общее будущее», в котором было введено понятие устойчивое развитие как модель существования человечества, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей ныне живущих людей без лишения такой же возможности будущих поколений. Окончательно принцип устойчивого развития утвердился в методологии оценки тех или иных технических, технологических, социально-экономических и даже культурных проектов с точки зрения их экологической приемлемости после принятия в июне 1992 г. на Конференции по охране окружающей среды в Рио-де-Жанейро специальной «Декларации об окружающей среде и развитии». Документ, известный под названием «Декларация Рио».

Всемирная конференция по охране окружающей среды, проведенная Организацией объединенных наций в июне 1992 г., стала первым крупным международным форумом по проблемам охраны окружающей среды столь высокого уровня. Большинство стран-участниц были представлены первыми лицами — главами государств или правительств. В этом документе нашли отражение и проблемы безопасного развития транспорта, в частности отмечалась необходимость поощрять развитие менее загрязняющих и более безопасных систем транспорта, особенно общественного, т.е. «способствовать переходу на безопасные, эффективные с точки зрения использования ресурсов и менее загрязняющие окружающую среду транспортные технологии».

Транспортно-дорожный комплекс является одним из самых крупных потребителей мировых природных ресурсов, его составляющая в суммарном количестве загрязнителей, выбрасываемых в окружающую среду в процессе жизнедеятельности людей, достигает почти половины от их общего количества. Так, в Российской Федерации на долю транспорта приходится 53,5 % выбросов загрязняющих веществ. Для производства транспортной техники (самолетов, автомобилей, железнодорожного подвижного состава, судов) используется значительная доля продукции металлургического, химического и других видов производств. В США для выпуска автомобилей потребляется от общего производства: стали — 20 %, никеля — 13 %, цинка — 35 %, натурального каучука — более половины.

Однако было бы ошибочно думать, что экологические требования к транспортной технике появились только в XX столетии. Уже во втором десятилетии XIX в. в Великобритании в «Законе о железных дорогах» короля Георга IV^{^[XVII]} было сформулировано требование: «Паровоз должен эффективно поглощать свой собственный дым» (пункт 7). Речь шла об устройстве искроуловителей и обеспечении полного сгорания топлива в топке паровоза. На протяжении многих десятилетий эта проблема была одной из важнейших для конструкторов паровых локомотивов.

Позже создание электрического рельсового транспорта во многом стимулировалось необходимостью решения именно экологических проблем. Использование паровых трамваев, строительство скоростных городских эстакадных и подземных железных дорог (метрополитенов) в ряде крупных городов мира в XIX в., встретило широкое недовольство общественности. Поэтому электрические трамваи — самый быстрый и комфортабельный вид городского транспорта, так же как и электрификация метрополитенов, были весьма благожелательно приняты публикой, прежде всего в силу своей экологической чистоты. Жители не хотели мириться с задымлением, загазованностью воздуха от паровых локомотивов, особенно в черте городов, на крупных станциях. Этим была обусловлена электрификация первых участков пригородных и магистральных железных дорог.

В 1883 г. инженер М. Волк (Volk), с использованием оборудования «Siemens» построил электрическую железную дорогу в Англии на морском побережье, в районе курортного города Брайтон, где исключалась возможность использования паровой тяги. Первый электрифицированный участок магистральной дороги был осуществлен в тоннеле при выходе на станцию Балтимор (США) в 1893—95 гг. взамен паровой тяги. Электрификация обеспечила безопасное движение и комфортные условия проезда пассажиров при интенсивном движении поездов по станции. В силу этих же обстоятельств в начале XX века были электрифицированы участки на подходах к одному из самых загруженных вокзалов Парижа — Орсэ, а также курортная линия Колико — Чиавенна (Colico — Chiavenna) длиной 26,5 км на Вальтеллинской железной дороге в Италии в 1901 г.

3.2. Сравнение экологии транспортных систем^{^[XVIII]}

При анализе воздействия транспорта на окружающую среду учитывается ряд факторов, которые условно можно разбить на две группы.

К первой группе относятся те, которые мало или совсем не связаны с местными географическими, природными и другими особенностями того или иного региона, в пределах которого действует транспортная система. Это уровень безопасности перевозок, использование (занятие) земель, потребление энергии и выбросы вредных веществ, шумовое, вибрационное загрязнение, электромагнитные и другие виды излучений. Проявление перечисленных факторов практически одинаково для транспортных систем в разных странах, в горной или равнинной местности, в лес

ной или пустынной зоне. Безусловно, различия есть, но они столь невелики, что ими часто можно пренебречь. В гораздо большей степени проявляются различия в действии тех или иных факторов в зависимости от социально-культурных особенностей разных стран. Например, уровень безопасности того или иного вида транспорта во многом определяется социальными факторами — квалификацией, дисциплинированностью персонала, законопослушностью граждан и т.д.

Вторая группа факторов влияния транспортной системы на окружающую среду непосредственно связана с природными, климатическими, географическими, геологическими условиями той или иной местности или региона, т.е. воздействие на ландшафты, геологическую и гидрологическую среду, лесной и животный мир, имеющее социальные последствия для жизнедеятельности человека. Эту группу факторов необходимо рассматривать, соотносясь с конкретными условиями той или иной трассы, того или иного маршрута.

Безопасность перевозок, несомненно, является важнейшим фактором, который учитывается при определении стратегии развития транспортной системы, в том числе и с позиции охраны окружающей среды.

Сравнение работы железнодорожного, воздушного и автомобильного транспорта показывает, что самый массовый автотранспорт остается и самым опасным. Как отмечается в ряде фундаментальных исследований, расчеты и прогнозы, связанные с безопасностью автомобильного движения, достаточно сложны. Одним из основных показателей безопасности пассажирских перевозок является число погибших и травмированных в дорожно-транспортных происшествиях. Между тем в разных странах приняты отличающиеся друг от друга правила регистрации фатальных исходов и травматизма: в одних странах учет ведется по последствиям на месте происшествия, в других, как это предлагается в методиках ООН, — в течение 30 суток после события. Несмотря на все предпринимаемые организационно-технические мероприятия, улучшение дорожной инфраструктуры и совершенствование автомобильного парка, в автокатастрофах на дорогах Европы ежегодно гибнет 50—60 тыс. чел. и около 5 млн получают травмы. Эти цифры практически не имеют тенденции к снижению, хотя уровень безопасности на автотранспорте весьма отличается по странам. Так, число погибших на 1 млрд пасс-км колеблется от 2,7 в Великобритании до 25,1 в Испании.

Год от года обостряется ситуация и на авиационном транспорте, хотя безопасность перевозок здесь намного выше, чем на автомобильном. В авиакатастрофах, по разным источникам, случается от 0,15 до 0,4 смертельных исходов на 1 млрд пасс.-км. Небо над Европой становится все более тесным для увеличивающегося объема авиаперевозок. Чрезвычайно высока плотность воздушных трасс. Уже 20 лет назад в регионе Западной Европы, условно обозначенном на карте в границах, проведенных через Лондон, Брюссель, Мюнхен, Милан, Лион, Лондон, в сутки совершалось более 500 полетов. В регионе Ливерпуль — Амстердам — Вена — Рим — Бордо — Ливерпуль — от 270 до 499, в пределах Дублин — Стокгольм — Афины — Мадрид — Дублин — от 170 до 269 полетов. За два десятилетия плотность полетов значительно увеличилась, что не может не сказаться на безопасности.

Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 532; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!