Модернизация железнодорожного транспорта

Железные дороги будущего вряд ли будут принципиально новыми, а явятся скорее развитием современных дорог. Большинство ж. д. построено по стандарту- стальные рельсы определенного профиля уложены в путь колеей в 1,43, 1,07, 1 или 1,68 м. В создание именно такого рельсового пути вложены огромные средства, и в современных условиях инфляции и быстро растущих цен на материалы и труд не просто решиться на какие-либо серьезные изменения. Однако уже сейчас многое делается для повышения эффективности традиционной двухрельсовой системы.

Модернизация железнодорожного транспорта. Одним из самых многообещающих мероприятий представляется устранение всякого рода узких мест на транспорте - пересечений, крутых поворотов и других причин, ограничивающих непрерывное движение. Можно изменить также способ прокладки пути. Вместо укладки рельсов и шпал на подушку из балласта, который требует непрерывного ухода, путь можно собрать из предварительно смонтированных на бетонном основании секций, которые укладываются непосредственно на грунт [2]. Эксплуатация такого пути может оказаться в десять раз дешевле ухода за обычным путем.

Железнодорожный путь пока не может отойти от установленного профиля рельсов и ширины колеи, но сейчас прилагаются усилия к удешевлению прокладки и ремонта путей и стоимости обслуживания. Английские рельсовые пути (на переднем плане) положены на предварительно подготовленные бетонные секции; они не нуждаются в бал ласте и теоретически не требуют ухода в течение ряда лет. Возможность существенного изменения формы рельса представляется более отдаленной

Еще одну жизненно важную область усовершенствования представляет автоматическое управление движением поездов. На современных ж.д. введены электронные системы управления и связи [1].

Сортировочные станции дают представление о полуавтоматической железной дороге будущего, использующей те же рельсовые пути, что и сегодня. Товарные вагоны входят на сортировочную станцию через горку (на переднем плане), скатываются по склону и подаются на нужный путь.

Здесь они замедляют ход и останавливаются гидравлическими тормозами, зажимающими реборды колес. Весь процесс находится под контролем компьютера

Они включают систему светофоров и кабелей вдоль путей для связи между поездами и электронным центром управления [3].

На ж.д. Великобритании давно применяется автоматическое управление составом- включение тормозов при приближении поезда к препятствию. Но полностью автоматизированная система находится еще в стадии эксперимента.

Между рельсами проложены сигнальные провода; ток в них улавливается (за счет индукции) катушками, укрепленными на днище локомотива. Наличие или отсутствие тока показывается на соответствующем оборудовании в кабине как определенный кодовый сигнал. По такой схеме может передаваться ряд кодированных команд, например: «уменьшить скорость до 50 км/ч» или «остановить поезд через 2 км» и т.д. Поезд управляется автоматически

Поезда получили возможность автоматически трогаться с места, разгоняться до необходимой скорости, держать ее в течение всего времени следования, направляться на заданный путь или выполнять другие команды. Любая непредвиденная случайность тут же становится известной компьютеру, который вносит нужные изменения в программу для изменения графика движения. На этих, пока еще не самых совершенных формах управления уже работают транзитные системы в Сан-Франциско (BART) и Лондоне (линия «Виктория»); движение здесь осуществляется автоматически, машинист только следит за ходом дел.

Такое управление, а также контроль за прохождением поездов на безопасном расстоянии друг от друга и усовершенствование подвижного состава позволили резко повысить скорость. Традиционную железную дорогу может сменить монорельсовая, уже в нынешнем столетии реализованная в различных формах. Ее основное достижение не высокая скорость, а простота прокладки внутригородских путей на высоких опорах. Повышение скоростей движения до 250 км/ч, недоступных обычным поездам, требует радикального изменения рельсовых путей.

Почти все железнодорожные пути- варианты обычного двухрельсового полотна [А]. В некоторых городах существуют монорельсовые дороги; поезда перемещаются либо над рельсом, либо висят на нем [Б]. Сторонники поездов на воздушной подушке [В] утверждают, что путь, изготовленный из предварительно-напряженных бетонных коробов, дешевле. Одна из последних систем использует магнитную подвеску [Г] для поддержки поезда. Образцы всех перечисленных типов уже испытаны. Другие же многочисленные проекты существуют пока на бумаге, и сейчас трудно предсказать, как будут выглядеть ж.д. даже через 25 лет.

Колеса устаревают. Наиболее радикальным новшеством в развитии железнодорожного транспорта в последние 25 лет следует считать отказ от колес. Высокоскоростные составы могут перемещаться по гладким рельсам на воздушной подушке или с помощью магнитной подвески. Хотя оба новых метода требуют значительных затрат энергии, бесколесный транспорт развивает значительно большую скорость, а обходится дешевле. Поскольку вагон не соприкасается с рельсом, как предполагают, отпадет надобность в уходе за ним. Движение станет бесшумным, если не считать шума от потока воздуха за поездом. На прямом горизонтальном участке энергия будет расходоваться лишь на преодоление лобового сопротивления. Бетонный монорельс коробчатого сечения придется укладывать строже по прямой, чем обычный рельсовый путь, ибо, например, при скорости 800 км/ч невозможно преодолевать подъемы и виражи. Монорельсовый вагон на воздушной подушке [4] кажется весьма перспективным, но пока он не получил широкого распространения.

Монорельсовый вагон на воздушной подушке, возможно, когда-нибудь заменит железнодорожный состав. Путь собран из дешевых бетонных коробов на невысоких опорах. Имеется только электрический контакт между поездом и путем для питания двигателей.

Электрический компрессор создает воздушную подушку, необходимую для подъема и движения поезда.

От настоящего к будущему. Метод магнитной подвески начал развиваться с 1968 г., и сейчас существует ряд экспериментальных схем. Основная особенность нового метода-использование одного и того же магнитного поля как для подъема, так и для сообщения поступательного движения вагону или составу. Сверхпроводящие магниты обещают существенную экономию энергии.

Более отдаленное будущее сулит богатые перспективы. Бесспорно, наиболее заслуживающим внимания, но наиболее пугающим и наименее реальным в обозримом будущем представляется гравитационный туннельный транспорт [6А]. Если бы удалось проложить туннель, скажем, от Лондона до Нью-Йорка, то на каждом его конце поезд, вероятно, должен был бы круто нырнуть под землю; попав в такой туннель, он двигался бы в направлении пункта назначения. Если бы воздуха в туннеле не было, поезд мог бы развивать скорость в несколько тысяч километров в час в средней точке своего пути, от которой он двигался бы к поверхности земли до остановки в пункте назначения (и все это без затрат энергии, если не считать энергии на откачивание воздуха из туннеля). Человек еще не владеет технологией создания такой «железной дороги», но он мог бы построить короткие гравитационно-вакуумные системы: поезда по ним проходили бы по криволинейным туннелям, которые соединяли бы станции, находящиеся на расстоянии нескольких километров друг от друга, причем впереди состава был бы почти полный вакуум, а сзади - атмосферное давление. Еще один «поезд будущего» мог бы двигаться вдоль трубы, заполненной воздухом, всасывая воздух, сжимая его и извергая сзади как ракета [6Б].

Самые дерзкие проекты ж.д. будущего пока существуют лишь на бумаге. В проекте [А] вагон «всасывается» низким давлением, создаваемым перед ним в туннеле; сила тяжести способствует ускорению и торможению, так как туннель на перегоне находится ниже уровня станций [Б].

В другом проекте [В] обычный туннель наполнен воздухом. Поезд центрируют «лапы» с воздушными подушками. Воздушный поток через состав приводит его в движение.