CC BY
154
Высокоскоростной железнодорожный транспорт
и системы с магнитным подвешиванием экипажей — претенденты на одну транспортную нишу
И. П. КИСЕЛЕВ, профессор кафедры управления и технологии строительства Петербургского государственного университета путей сообщения
Попытки создания транспортных средств на воздушной подушке или магнитном подвешивании (магнитолеви-тирующих — маглев) как альтернативы железнодорожному транспорту предпринимались во второй половине ХХ века в ряде стран: в Великобритании, Германии, СССР, США, Франции, Швеции, Японии.
Однако пессимистические прогнозы в отношении традиционной железнодорожной системы «колесо-рельс», звучавшие в 50-е — 60-е годы ХХ столетия, не подтвердились. Благодаря прогрессу в области технологий железнодорожного строительства, машиностроения, силовой электротехники и микропроцессорных устройств удалось создать путь, подвижной состав, системы обеспечения безопасности и управления для железных дорог нового типа — высокоскоростных магистралей (ВСМ), на которых осуществляется движение со скоростью более 200 км/ч. Первая линия была введена в коммерческую эксплуатацию в 1964 г. в Японии. Вскоре во Франции приступили к строительству ВСМ «Париж-Лион» протяженностью 410 км (открыта в 1981 г.), прекратив исследования в области направляемого транспорта с экипажами на воздушной подушке. Работы в этом направлении были свернуты и в других странах.
К концу ХХ столетия скорость движения поездов по ВСМ приблизилась в коммерческой эксплуатации к 300 км/ч. 3 апреля 2007 г. во Франции на линии Париж-Страсбур опытный электропоезд V-150 развил скорость 574,5 км/ч. В настоящее время в мире эксплуатируется более 10 тыс. км вновь построенных ВСМ. Проектируются и сооружаются магистрали, рассчитан-
ные на скорость до 350 км/ч, ведутся исследования по повышению скорости движения до 400 км/ч.
За прошедшие четыре десятилетия стало очевидным, что перевозки по ВСМ безопасны, экологически благополучны, комфортны, привлекательны для пассажиров и экономически эффективны на маршрутах протяженностью до 700-800 км. Стационарные технические устройства ВСМ, подвижной состав и инфраструктура по уровню развития вплотную приблизились к качественно новому состоянию: впервые за почти двухвековую историю железных дорог на протяженных магистралях возможны перевозки со скоростью более 350 км/ч в режиме
полностью автоматизированного управления движением поездов и другими важнейшими функциями эксплуатации при комплексной индустриальной технологии обслуживания и ремонта. Технические устройства ВСМ впервые полностью гармонизированы друг с другом и находятся на самом высоком уровне развития современной техники и технологий. Человечество подошло к созданию автоматических высокоскоростных транспортных систем протяженностью в сотни километров. Их контуры просматриваются в существующих японских и европейских ВСМ. На основании прогнозов растущих потребностей в грузовых перевозках и политики ужесточения требований к их экологической чистоте в передовых странах можно предвидеть, что в ближайшие несколько десятилетий начнутся грузовые (первоначально, видимо, только контейнерные) высокоскоростные железнодорожные перевозки как альтернатива автомобильным, воз-
В 50-е годы ХХ столетия некоторые специалисты в области транспорта пришли к выводу, что железнодорожные колесные экипажи достигли предела скорости, который определяется сцеплением колеса с рельсом, и регулярная коммерческая эксплуатация железных дорог классического типа со скоростью более 200-250 км/ч невозможна. Они также исходили из того, что замена прямого механического контакта колеса с рельсом опорой на слой сжатого воздуха или магнитным подвешиванием устранит износ деталей подвижного состава и пути, снимет ограничения по сцепному взаимодействию колеса и рельса, в результате повысится экономическая эффективность. Представлялось, что поднятый над землей на опорах путь в виде монорельса обладает большими преимуществами перед традиционной железной дорогой: сокращаются капитальные затраты, ипользуется меньше территории в сравнении с железнодорожной линией, гораздо выше уровень безопасности движения, поскольку исключены пересечения в одном уровне монорельсовой линии с другими путями сообщений.
Опытный высокоскоростной электропоезд нового поколения «Fastech 3608», Япония. На фото на крыше вагонов видны поднятые щиты аэродинамических тормозов. Фото Хитачи.
душным и существующим железнодорожным.
Наряду с этим разработан пригодный для коммерческого использования технический комплекс магнито-левитирующих транспортных средств. В Германии в начале 90-х годов прошлого столетия объявлено о готовности к коммерческому внедрению системы «Transrapid» с электромагнитным подвешиванием экипажей. В Японии создана транспортная система с электродинамическим подвешиванием подвижного состава. 2 декабря 2003 г. японский опытный маглев-поезд с пассажирами установил рекорд 581 км/ч. Разработчики транспортных систем на магнитном подвешивании приводят расчетную скорость поездов в коммерческой эксплуатации 500-600 км/ч. При этом многие технические показатели новых магистралей близки к ВСМ, магнитолевитирую-щий транспорт, как и ВСМ, — полностью автоматизированная система. В целом речь пока идет о расчетных и экспериментальных данных, не подтвержденных долгосрочной эксплуатацией. Сегодня в мире работает одна коммерческая линия протяженностью 30 км в Шанхае. Тем не менее, вопрос «быть или не быть» магнитолевитиру-ющему транспорту из плоскости технической возможности его осуществления перешел в плоскость социально-политической и стратегической целесообразности создания таких ма-
гистралеи и оценки их экономической эффективности.
В конкурентной борьбе за пассажира или грузоотправителя каждый вид транспорта в условиях нормально функционирующей рыночной экономики занимает (или, если хотите, завоевывает) свою «нишу» на рынке транспортных услуг. При пассажирских перевозках под ней понимаем тот диапазон расстояний и скорости передвижения, в котором данная транспортная система обеспечивает наибольшую безопасность (в том числе, и экологическую), комфорт, скорость передвижения (наименьшее суммарное время в пути, от начальной точки путешествия до конечной) при наименьших затратах. Сравнение эффективности транспортных систем имеет смысл проводить только применительно к конкретным маршрутам. Так, на расстоянии 400-800 км высокая скорость современных воздушных судов — около 900 км/ч — снижается до реальной скорости путешественника на маршруте «от двери до двери», равной 150-200 км/ч. Установлено, что в развитых странах на расстояниях 400-800 км поезд ВСМ оказывается более предпочтительным по скорости передвижения и другим факторам: безопасности, комфорту, эко-
номичности, надежности (регулярности) перевозок, чем самолет или автомобиль. На междугородних маршрутах до 200-250 км (при движении по скоростным автострадам) преимущество остается за автомобильным транспортом. При расстояниях более 800-1000 км по меньшему времени, проведенному в пути пассажиром, предпочтительней становится авиация. Но нельзя забывать, что она остается и самым дорогим видом транспорта, и это заставляет значительную часть населения тратить лишнее время и пользоваться железными дорогами. Есть еще одна ниша, которую активно осваивают поезда ВСМ в последние десятилетия. Это короткие маршруты — не более 30-50 км, с очень большими пассажиропотоками, например, связывающие крупные города с аэропортами, выставочными комплексами или ярмарками.
Каковы же шансы маглев-транспорта занять указанные транспортные ниши? Ответ на это может дать только такой анализ, где всесторонне учтены социальные, политико-стратегические и технико-экономические аспекты. Подобные полномасштабные исследования, безусловно, будут проводиться, когда вопрос о строительстве маглев-
В 1974 г. во Франции на опытном участке монорельсового пути длиной 18 км поезд на воздушной подушке установил рекорд скорости 430,4 км/ч. Более двух лет в опытном режиме осуществлялась перевозка пассажиров, был подготовлен проект строительства магистрали для подобных поездов между Парижем и Бордо (550 км).
Высокоскоростные магистрали практически подтвердили статус самых безопасных транспортных систем: за все время эксплуатации ВСМ с 1964 г. на них не погиб ни один пассажир. К сожалению, этого нельзя сказать о маглев-транспорте. 22 сентября 2006 г. на полигоне в Эмсланде (Германии) опытный поезд TR08 «Transrapid», двигавшийся на скорости около 180 км/ч, столкнулся с рабочей транспортной машиной на автомобильном ходу, использовавшейся для обслуживания линии. В результате катастрофы погибли 23 и получили ранения 10 пассажиров, находившихся в вагоне поезда «Transrapid».
линии перейдет в практическую плоскость, но материалами предварительного рассмотрения мы располагаем. Исследование было проведено группой ученых Петербургского государственного университета путей сообщения при участии автора этой статьи в ходе разработки в 2005-2007 гг. по заказу Минтранса России и ОАО «Российские железные дороги» Концепции создания высокоскоростного железнодорожного транспорта в России и касалось, в частности, коридора Санкт-Петербург-Москва. Остановимся на основных выводах.
С учетом социальных, политических и стратегических аспектов необходимо определить роль и место будущей магистрали в транспортном комплексе страны. Проект, осуществление которого оценивается во многие триллионы рублей, затрагивающий интересы нескольких субъектов федерации, не может не иметь политического и стратегического звучания. В связи с этим встает проблема принципиальной несовместимости маглев-транспорта с железнодорожной сетью страны. Маг-лев-магистраль (вследствие ее колоссальной стоимости) долго будет замкнутой транспортной системой. В то же время поезда ВСМ могут и будут иметь сеть боковых ответвлений и продолжения маршрутов по обычным железным дорогам. Это делает ВСМ важным элементом всей транспортно-стратеги-ческой системы страны, значительно расширяет доступность высокоскоростных перевозок для населения, что подтвердила практика Западной Европы. Таким образом, по данному критерию маглев-транспорт в обозримом будущем проигрывает ВСМ на значимых федеральных маршрутах. Чрезвычайно важно и то, что совместимость ВСМ с другими железными дорогами порождает мультипликативный эффект использования передовых устройств и технологий на всей железнодорожной сети страны. Маглев-технологии могут использоваться только на транспорте с магнитным подвешиванием экипажей.
Учитывая крайне малый объем весьма противоречивой информации о
строительстве и эксплуатации первой коммерческой маглев-линии, был проведен предварительный анализ эффективности создания между Санкт-Петербургом и Москвой ВСМ и маглев-маги-страли. Согласно укрупненным расчетам необходимые капитальные вложения для сооружения маглев-маги-страли между двумя столицами (в условиях равнинной местности, что немаловажно) примерно в два-три раза превышают те, что нужны для строительства ВСМ, рассчитанной на максимальную скорость 350 км/ч. Общее время в пути для среднестатистического пассажира маглев-транспорта (включая проезд городским общественным транспортом к вокзалу и от вокзала, время на посадку и высадку) составит около трех часов; для пассажиров ВСМ примерно 3 ч 40 мин. Очевидно, при таких условиях маглев-поез-дам трудно конкурировать с ВСМ.
Как известно, в мире сокращаются сроки от появления технических идей, изобретений до их широкого применения: военного (увы), промышленно-коммерческого, бытового. Однако в отличие от большинства других столь же масштабных новинок последних десятилетий маглев-транспорт до сих пор широко не используется. Как уже отмечалось, весь полигон его коммерческой эксплуатации ограничен линией длиной 30 км, соединяющей Шанхай с международным аэропортом Пудонг. Отложена на неопределенный срок реализация объявленных в 80-90-е годы ХХ столетия крупных проектов междугородних маглев-линий Берлин-Гамбург, Лос-Анджелес-Лас-Вегас, «Нидерландское кольцо» и нескольких других. Вместе с тем в разных странах, а также в Европейском Союзе в целом приняты и успешно реализуются государственные программы строительства в ближайшие 10 лет более 20 тыс. км высокоскоростных железнодорожных магистралей. Только в КНР ведется сооружение более 10 тыс. км ВСМ. При этом надо отметить, что технические средства высокоскоростного железнодорожного транспорта, включая как стационарные устройства, так и
подвижной состав, еще далеко не исчерпали потенциал своего развития.
Исходя из анализа развития технических устройств ВСМ, магнитолевитирую-щего транспорта и рынка транспортных услуг, можно предположить, что на ближайшие несколько десятилетий ВСМ будут уверенно лидировать в освоении маршрутов протяженностью до 800-1000 км, а возможно, и больших. Появились сообщения о планах в КНР строительства ВСМ протяженностью 2-2,5 тыс. км для эксплуатации на них высокоскоростных поездов со спальными вагонами. Транспортной нишей маг-нитолевитирующего транспорта, до существенного снижения стоимости их строительства, будут, скорее всего, короткие маршруты с большими пассажиропотоками порядка 40-60 млн человек в год. По мере снижения необходимых затрат на сооружение маглев-линий, а многие эксперты связывают это с возможными успехами в создании высокотемпературных сверхпроводников, появятся и проекты магистральных маглев-линий, прежде всего соединяющих очень крупные города (пункты образования мощных пассажиропотоков). Скорее всего, это можно ожидать в регионах с сильно пересеченной, гористой местностью, где сближаются стоимостные показатели сооружения ВСМ и маг-лев-магистралей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Transrapid MagLev System. Darmstadt: Hestra-Verlag, 1989.
2. Semmens P. High Speed in Japan. Sheffeld, 1997.
3. Транспортные системы с магнитным подвешиванием экипажей в Японии // Железные дороги мира. —1977, № 12.
4. The Chuo Shinkansen. — Central Japan Railway Company. — 14 p.
5. The Linear. — Central Japan Railway Company, 1997.
6. Aoki Eiichi, Mitsuhide Imashiro, Shinichi Kato et al. A History of Japanese Railways. 1872-1999. Tokyo: East Japan Railway Culture Foundation, 2000.
7. Дзендзерский В. А., Омельяненко В. И., Васильев С. В. и др. Высокоскоростной магнитный транспорт с электродинамической левитацией. Киев: Наукова думка, 2001.
8. MLX01. MagLev experimental: Техн. буклет компании JR-Central. — б. м, б. г.
9. Линия на магнитном подвесе Лос-Анджелес — Лас-Вегас // Железные дороги мира. — 1991. — № 7.
10. http://www.transrapid.de.
11. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. В 2 т. // Под общей ред. В. И. Ковалева. СПб: Информационный центр «ВЫБОР». — Т. 1, 2001; Т. 2, 2003.
12. Rotem Railway System: Техн. буклет. — Seoul, 2004;
13. Киселев И. П. Скоростные монорельсовые пассажирские транспортные системы с использованием магнитного подвешивания // История науки и техники. — 2006. — № 12.
14. Создание нового вида пассажирского транспорта «Царскосельская дорога с поездами на магнитном подвесе (Царскосельский маглев)»: Рекламный буклет. — СПб, 2009.
