CC BY
15Дроздов Б.В.1
РЕЗЕРВЫ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ТРАНЗИТНОГО ТРАНСПОРТНОГО РЕСУРСА РОССИИ
Ключевые слова: резервы, научно-технологическое развитие, транспортный ресурс, транзит.
Keywords: reserve, science-technological development, transportation resources, transit, expenditure.
Транспортный комплекс России может и должен стать одним из локомотивов экономического и социального развития страны. Это определяется как необходимостью интенсивного транспортного освоения больших географических пространств на востоке и севере страны, так и необходимостью повышения конечной эффективности существующей транспортной инфраструктуры и потребностью активного освоения транзитного транспортного ресурса. Актуальной поэтому является задача оценки реальных перспектив новых видов транспорта в сопоставлении с резервами совершенствования традиционных видов транспорта.
Существующие транспортные системы складывалась и развивалась десятилетиями под влиянием многочисленных и взаимосвязанных факторов экономического, политического, социального, географического, климатического и научно-технического характера. Реально существуют, развиваются и прорабатываются транспортные системы различного типа, вида и назначения, которых по некоторым оценкам2 можно насчитать около 300. В создании и развитии некоторых из них России принадлежит безусловный приоритет (суда на подводных крыльях, экранопланы, струнный транспорт и др.). Среди этих систем можно выделить и трубопроводный вакуумный магнитолевитационный транспорт (ВМЛТ), проект которого предусматривает устройство вакуумной трубы над или под землей, в которой со сверхзвуковой скоростью движется поезд на магнитном подвесе с помощью электромагнитной системы разгона и тормо-жения3. Существует несколько вариантов так называемого струнного транспорта.
Имеет смысл сравнить между собой различные виды транспорта с целью выделения перспективного ведущего вида транспорта, определяющего будущие транзитные возможности транспортной системы страны. Ведущий транспорт должен брать на себя основной объем транспортной работы. Ясно, что ведущий транспорт должен быть наиболее эффективным, тогда эффективным будет и вся транспортная система, а значит, эффективной будет вся экономическая система страны.
Были рассмотрены и сравнены между собой следующие виды традиционных и новых транспортных систем:
- наземный транспорт: железнодорожный, автомобильный, струнный, на магнитном и воздушном подвесе;
- водный транспорт: традиционный водоизмещающий, на динамических способах поддержания (подводных крыльях, воздушной подушке);
- воздушный: традиционный воздушный, экранный (экраноплан).
Новые виды транспорта ориентированы на использование нетрадиционных способов поддержания - динамического способа (суда на подводных крыльях и экранопланы), на воздушной подушке и на магнитном подвесе. Новизна проявляется также и в использовании специальных конструкций пути (монорельсовый, струнный, эстакадный, трубопроводный и др.). Виды транспорта на нетрадиционных способах поддержания функционируют в пограничных средах (твердая поверхность - воздушная среда, водно-воздушная среда).
Принято оценивать транспорт по множеству основных критериев. Значимость каждого критерия зависит от вида перевозок. Существенно, прежде всего, идет ли речь о пассажирских или грузовых перевозках. Естественно, что для пассажирских перевозок важнейшими критериями будут безопасность, удобство и скорость, а для грузовых - экономичность. Критерий экологичности, т.е. снижения негативного воздействия на окружающую среду, в одинаковой степени важен для всех видов перевозок.
Сравним основные виды транспорта по критерию экономичности, т. е. по удельному расходу энергии на единицу транспортной работы. Для грузового транспорта в качестве такой обобщенной единицы транспортной работы принимается тонно-километр, а для пассажирского - пассажиро-километр (с учетом требований комфорта перевозки пассажира и находящегося при нем груза). Критерий экономической эффективности перевозок особое значение имеет для грузовых перевозок, т. к. совокупные энергозатраты на грузовые перевозки определяют удельный вес транспорт-
1 Дроздов Борис Викторович - д.т.н., генеральный директор НИИ информационно-аналитических технологий (НИИ ИАТ). Сфера деятельности организации - исследование и разработка информационных и аналитических технологий в области систем управления комплексами инфраструктуры жизнеобеспечения. E-mail: [email protected]
2 Струнный транспорт Юницкого в вопросах и ответах. - http://www.unitsky.ru
3 Осадин Б. О каком транспорте стоит подумать России // Завтра. - М., 2006. - № 5(637), 1 февраля; Магнитолевитационный транспорт: научные проблемы и технические решения / Под ред. Ю.Ф. Антонова, А.А. Зайцева. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2015. - 612 с.
ных издержек в общем объеме валового национального продукта. Остальные виды затрат (трудовые, материальные и др.) в той или иной степени, связаны с затратами энергии1.
Естественно считать, что основным энергетическим критерием затрат на перевозку грузов является критерий удельных энергозатрат на перевозку единицы массы груза на единицу расстояния. Величина удельных энергозатрат У рэ (удельный расход энергии), имеющая размерность килоджоуль на тонно-километр (Кдж/ткм), определяется формулой
У рэ = N /М х V (1)
где
N - Полезная мощность тяговой машины (тягового двигателя) транспортной системы,
М - Масса перевозимого груза,
V - Скорость, с которой перевозится груз транспортной системой.
Принято использовать следующие размерности применяемых величин:
N - Мощность в киловаттах (Квт), мегаваттах (Мвт) (1 Квт = 1Кдж/секунду),
М - Масса в тоннах,
V - Скорость в метрах в секунду (километрах в секунду).
Для сравнения видов грузового транспорта по энергетическим показателям выбираем наиболее распространенные виды транспортных систем, находящиеся в эксплуатации, а также перспективные экспериментальные и опытные
образцы новых видов транспорта. Результаты сравнения по критерию у рэ с указанием значений определяющих величин сведены в табл. 1. В графе 3 приняты следующие сокращения: ЭП - экраноплан, СВП - судно на воздушной подушке, СПК - судно на подводных крыльях, МП - состав на магнитном подвесе2.
Таблица 1
Энергозатратные характеристики грузовых транспортных систем
N Транспортная система вид N Мвт V М/сек. М (тонн) У ,3
1. Боинг-747 авиа 71 253 64 4380
2 Экраноплан «Лунь» ЭП 137 138 120 8333
3 Экраноплан «Орленок» ЭП 11 111 20 4966
4 СВП «Бора-Самум» СВП 30,87 28 200 5 512,5
5 СВП «Джейран» Пр.12321 СВП 23,25 26 76 11 902,8
6 СПК «Вихрь» СПК 3,5 19,4 26 7009
7. Грузовой ж.д. состав ж.д. 4,4 20,0 2000 110
8. Тяжеловесный состав с 2-мя 3-х секц. электровозами «Ермак» ж.д. 19,68 13,86 6000 235,25
9. Тяжеловесный состав с тепловозом «Витязь» ж.д. 5,0 16,7 4000 74,85
10. ВСМ магистраль TGV ж.д. 8,8 83,3 50 2173
11 Трансрапид МП 3,53 111 15 2120
12. Автотрейлер Авто. 0,338 22,2 20 761
13. СТЮ Стр. 0,04 8 3,3 4 120*
14. Балтийский автопаром Мор. 17,6 10,8 3345 487
15. Танкер Batillus Мор. 190,7 8,3 65500 36,2
16 Танкеры РФ (Адм. зав.) Мор. 3.36-25.0 6,7-8,2 7000-70 000 43,4-71,8
17. Танкер «Олег Кошевой» Мор. 1,18 5,4 4696 46,53
18. Танкер «Казбек» Мор. 2,9 6,27 11 800 39,19
19 Танкеры РФ («Прага», «Лисичанск», «Серия») Мор. 13,25-13,98 8,9-9,62 34 640-48,370 31,82-47,3
Как видно из табл. 1, наилучшие параметры по выбранному критерию энергетической эффективности перевозки грузов имеет традиционный морской транспорт водоизмещающего типа, затем идет железнодорожный транспорт классического типа. У последнего показатели энергозатрат оказываются ниже других видов наземного и воздушного транспорта. Из наземных видов транспорта железнодорожный транспорт имеет наименьшее сопротивление движению подвижного состава, что вытекает из известного физически установленного факта, что сопротивление качению стальных колес по стальным рельсам минимально по сравнению с другими способами преодоления пространства. Это сопротивление качению в 20-30 раз ниже, чем у резинового колеса. Кроме того, традиционный железнодорожный транспорт имеет и достаточно высокие удельные аэродинамические характеристики по отношению к массе перевози-
1 Дроздов Б.В. Направления разработки физической экономики (применительно к транспортному комплексу) // Устойчивое инновационное развитие: проектирование и управление. 2014. - Т. 10, вып. 2(23).
2 Информацию об источниках, приведенных в табл. 1 и 2 данных, см. в работах Дроздов Б.В. Направления разработки физической экономики (применительно к транспортному комплексу) // Устойчивое инновационное развитие: проектирование и управление. 2014. - Т. 10, вып. 2(23); Дроздов Б.В. Реализация транзитного транспортного ресурса России как одно из направлений инновационного развития // Россия: тенденции и перспективы развития. Ежегодник. - М.: ИНИОН РАН, 2012. - Вып. 7, ч. 1. - С. 344347; Маскалик А.И. и др. Экранопланы: транспортные суда 21 века. - СПб.: Судостроение, 2005.
мого груза, поскольку этот транспорт дает уникальную возможность составлять поезда из нескольких вагонов, что создает благоприятные аэродинамические условия для сцепленных в составе вагонов.
Следует отметить, что при существенном увеличении скорости поездов значительно увеличивается аэродинамическая составляющая сопротивлению движению подвижного состава.
Для пассажирских перевозок в формуле расчета энергозатрат
У = N /М х V
рэ
вместо М (массы груза) используется П (количество перевозимых пассажиров), поэтому размерность энергозатрат выражается в килоджоулях на пассажиро-километр (Кдж/Пкм).
Результаты сравнения различных видов пассажирского транспорта по критерию удельных энергозатрат представлены в табл. 2.
Таблица 2
Энергетические показатели различных пассажирских транспортных систем
N Транспортная система вид Мощность Мвт V м./час П (чел.) У Кдж/пасс.км
1. Боинг-747-300 авиа 71 940 660 425,2
2 А-380 авиа 235 900 644 1459,62
3 «Метеор» СПК 1,617 65 123 730,3
4 «Комета» СПК 1,617 60 120 842,2
5 СПК «Вихрь» СПК 3,5 70 260 694
6 ВСМ TCDD HT65000 ж.д. 4,8 250 450 154,6
7 ВСМ TGV ж.д. 8,8 300 430 246,5
8. Поезд «Сапсан» ж.д. 8,8 250 604 209,6
9. ЭТ-1 («Ласточка») ж.д. 2,55 160 466 124,4
10. Элпоезд ЭД4М-500 ж.д. 5,0 130 1166 119,1
11 Элпоезд ЭД 9М ж.д. 3,52 130 2149 45,5
12 Трансрапид МП 3,53 400 120 265
13. Автобус Neoplan North BFC6123C авто 0,243 120 51 144,2
14. СТЮ Стр. 0,04 8 3,3 4 120*
10. Паром Irish Ferries Мор. 29,4 40,7 344 7562,83
Из рассмотрения данных табл. 2 следует, что наиболее экономичным транспортом для пассажирских перевозок является традиционный электропоезд, двигающийся с маршрутной скоростью до 130 км/час. Не очень сильно отстают от него по показателю энергозатрат современные высокоскоростные поезда TGV и Сапсан. По этому показателю высокоскоростные поезда имеют значительные преимущества перед современными аэробусами.
Сравнение видов транспорта при реализации транзитного транспортного ресурса
Транзитный транспортный ресурс России реально может рассматриваться применительно к грузовым перевозкам. Для пассажирских перевозок основным критерием является время перемещения. Наземный транспорт (железнодорожный, автомобильный) не может в реальности рассматриваться как ведущий способ пассажирских транзитных перевозок в направлении Восток-Запад, ввиду того, что полностью уступает здесь соревнование по критерию времени поездки по сравнению с воздушным транспортом.
Проблема освоения транзитного транспортного ресурса России, прежде всего, связана с развитием грузовых перевозок. Грузовой транспорт при этом должен обеспечивать необходимую экономическую эффективность, т.е. минимизировать удельный вес транспортных издержек в объеме валового продукта.
Как видно из приведенной выше табл. 1, серьезным конкурентом железной дороге по рассматриваемому энергетическому показателю является морской транспорт классического (водоизмещающего) типа (танкеры, контейнеровозы, сухогрузы). Но перевозка грузов по морскому пути, альтернативному российскому сухопутному грузовому транзиту, занимает, как минимум в 2 раза больше времени. Поэтому по показателю совокупных удельных энергозатрат перевозка грузов в направлении Юго-Восток - Северо-Запад (Китай-Финляндия) российский железнодорожный транзитный путь может иметь серьезные преимущества.
Сравним по итоговым характеристикам два самых главных конкурирующих способа доставки грузов в направлении Юго-Восток - Северо-Запад, - российский железнодорожный транзитный путь и универсальный морской (см. таблицу 3). В качестве примера сравниваются между собой оба способа доставки груза (морской и железнодорожный через Россию) для транзита Китай-Финляндия (ж.д. - 12 суток, морем - 28 суток) и Южная Корея - Западная Европа (Порты Пуссан - Роттердам и Шанхай-Амстердам). Будем сравнивать эти два способа по критерию совокупных энергозатрат P на перемещение тонны груза из точки отправления в точку прибытия (в килоджоулях на тонну)
P = У рэ х L (размерность Кдж/тонну), где L - расстояние в км.
рэ
Критерий P позволяет сравнивать две обобщенные транспортные системы, которые перемещают груз из точки «А» (Юго-Восточная Азия) в точку «В» (Западная Европа). Одна транспортная система - морская, вторая - сухопут-
ная через территорию России с помощью имеющейся отечественной системы железных дорог. Критерий Р дает только потенциальные пределы эффективности двух сравниваемых транспортных систем.
Таблица 3
Совокупные показатели удельных энергозатрат и времени для двух способов перевозки грузов
N п.п. Тип транзита У рэ (кдж/ткм) Ь (км.) Р (кдж/т) Время доставки груза (суток)
1. Российский жел.-дор. транзит (Китай-Финляндия) 110 10 000 1.1x10 6 12 (7)
2. Морской (Китай-Финляндия) 54,3 21 000 1.14x10 6 28
3. Российский жел.-дор. транзит) (Южная Корея- Зап. Европа) 110 11 000 1.2x10 6 14
4. Морской (Южная Корея - Зап. Европа) 54,3 22 000 1.2x10 6 30
5. Российский жел.-дор. транзит (Китай - Зап. Европа) 110 11 000 1.21x10 6 15
6. Морской (Китай - Зап. Европа) (Шанхай-Амстердам) 54,3 23 000 1.25x10 6 27-46
Таким образом, российский железнодорожный транзитный путь потенциально мог бы быть вполне сопоставимым и конкурентно способным по отношению к универсальному морскому пути из Азии в Европу, если принять более эффективную экономическую систему перевозок. Новые виды транспорта по примененному критерию энергозатрат не в состоянии составить серьезную конкуренцию традиционному железнодорожному транспорту при решении задачи реализации транзитного транспортного ресурса России. Эти виды транспорта могут получить применение при транспортном освоении северных и восточных территорий России с использованием речных и морских поверхностей.
