Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Железные дороги будущего

Эволюция знаменитых «Шинкансенов». Слева — самая старая модель 1960-х годов, 0 Series, справа — одна из новейших моделей, N700 Series.
Самый быстрый пассажирский поезд в мире — шанхайский маглев. Цифровое табло в вагоне показывает не только время, но и скорость поезда в данный момент.
Кандидат на звание самого быстрого колёсно-рельсового пассажирского поезда в мире — французский AGV. Максимальная скорость — 360 км/ч.
Самый быстрый поезд в мире — экспериментальный японский JR-Maglev. Его разгоняли до 581 км/ч.
Представленная на фотографии ракетная тележка вышла на скорость 8,5 маха. Это максимальная на сегодняшний день сухопутная скорость.

Как недалеко ещё то «доброе старое время», когда поездка даже за 100—200 вёрст считалась «событием», требовала массы сборов и хлопот, времени и расходов! Поездка из Москвы в Петербург, например, требовала около недели в каждую сторону. И какая разница ныне! Вы берёте в Москве билет на курьерский поезд, отходящий вечером; поужинав на вокзале, вы располагаетесь в удобном раздвижном кресле, засыпаете в Москве, а просыпаетесь в Петербурге. Если же ехать в пассажирском поезде, то в Петербург из Москвы в третьем классе можно съездить, истратив всего 20 рублей, считая путь в оба конца, а также расходы на пищу во время езды, извозчиков в городе и суточное пребывание в Петербурге. Дешевизна удивительная.

Быстрота движения в настоящее время достигает: для товарных поездов около 20 вёрст в час (иногда менее), для обыкновенных пассажирских и почтовых 25—30 вёрст и для курьерских 50—60 вёрст в час, т. е. по версте в минуту (1 верста = 1066,781 м. — Прим. ред.). Но и эта ужасная быстрота не удовлетворяет инженеров нашего века. Никто не хочет помириться с мыслью, что мы уже достигли предельной быстроты, — нам хочется перелетать пространство с быстротой звука, артиллерийских снарядов, электричества, наконец, — света!

Весьма интересны опыты, ведущиеся в этом направлении. Оказывается, что и на существующих железных дорогах быстрота движения может быть увеличена в весьма значительной степени. Особенно интересным надо считать опыт, произведённый в конце прошлого года двумя американскими компаниями New-York Central и Hudson River Railroad. Эти опыты дали поистине изумительные результаты, и мы приведём подробности.

Поезд состоял из локомотива, тендера и трёх вагонов. Локомотив с тендером и запасами топлива и воды (угля 6 тонн, воды 16 000 литров) весили 90 800 килограммов (5543 ½ пуда). Три роскошных вагона (palace-car) весили 40, 35 и 42 тонны, т. е. все три вагона — 117 тонн, или 7254 пуда, так что весь поезд весил около 13 000 пудов.

В вагоны сели высшие начальствующие лица: один из вице-президентов г. Вебб, главный директор и начальники тяги, движения и топлива.

Было решено ехать с возможно бешеной быстротой («во всю дырку» — как говорят машинисты). Расстояние от Нью-Йорка до Албани 229,936 километра (около 229 вёрст) поезд без остановок промчался в два часа 19 минут 45 секунд, т. е. со средней быстротой 98,7 километра в час, причём в разных местах пути (в зависимости от уклона) быстрота колебалась между 80 и 114 километрами в час. На возобновление запасов угля и воды в Албани пошло 3 минуты 28 секунд, и поезд помчался к городу Сиракузы, расстояние коего от Албани равняется 238 километрам. Это расстояние было пройдено в два часа 26 минут 15 секунд, т. е. со средней скоростью по 97,6 километра в час, причём в разных местах пути скорость колебалась от 48 до 109 километров в час. Возобновление запасов в Сиракузах заняло 2 ½ минуты. От Сиракуз до следующей станции Фэрпорт (Fairport) 112 километров; оно было пройдено в один час 7 минут 49 секунд; остановка 7 минут 50 секунд (так долго потому, что раскалился паровик). Последняя станция до Буффало, 121 километр, была пройдена в один час 11 минут 55 секунд.

В общем, линия в 702,423 километра (почти 702 версты) была пройдена в семь часов 19 минут 45 секунд, т. е. со средней быстротой по 98,9 километра (98 вёрст) в час (не считая остановок).

Об этой ужасной быстроте легко составить себе понятие, если сказать, что можно, напившись чаю утром в Москве, пообедать в Петербурге, а к вечернему чаю вернуться опять в Москву. При этом необходимо заметить, что линия Нью-Йорк — Буффало имеет весьма большие уклоны и подъёмы (это ясно видно из того, что при страшной силе локомотива в иных местах поезд шёл с быстротой только по 48 вёрст в час). Но Николаевская железная дорога, без сомнения, лучшая в свете, и здесь поезд легко сделал бы по 110 вёрст в час, т. е. из Москвы в Петербург поезд может пройти весь путь в 5 ½ часа.

Какими способами достигли в Америке столь диковинного результата? Очень просто: устройством вагонов и локомотива специально для этой цели.

Весь поезд изображён на прилагаемой гравюре, и мы добавим лишь несколько замечаний. Устройство вагонов, которые могли бы выдерживать такую быструю езду, просто, и весь секрет — в локомотиве. Этот локомотив 8-колёсный; две передние пары колёс обыкновенные, но две задние пары чрезвычайного диаметра (1,475 метра, т. е. около 2 ½ аршина). Затем главную особенность составляет то, что паровик сильно приподнят и находится выше даже задней пары колёс. Конечно, все части рассчитаны на усиленную и необычайную работу, и потому-то локомотив с тендером весит так много.

Итак, на железных дорогах можно ездить с быстротой около 100 вёрст в час. Это быстрее птиц и ураганов (ураганы движутся с быстротой до 20 вёрст, циклоны — до 50—60 вёрст в час; наибольшая быстрота воздушных течений — 150—200 вёрст в час).

Будет ли этим достигнут возможный предел, или же возможна и ещё большая быстрота?

При паровой тяге инженеры не считают возможным довести скорость движения более 150 вёрст в час. Причины этого следующие. При чрезвычайной силе локомотивы неизбежно должны быть и чрезвычайно тяжёлыми, что очень опасно для пути, особенно же для мостов. При паровых двигателях неизбежны толчки и сотрясения, ибо золотник двигается взад и вперёд, и кроме того, каждая линия рельсов в разных точках сотрясается неравномерно. Таким образом, увеличение быстроты движения неразрывно связано с уменьшением безопасности.

Нельзя ли применить других двигателей?

Ответ на этот вопрос дают г. Бонно (инженер, помощник начальника движения на линии Париж — Лион — Средиземное море) и Дерозье (Desrosiers, горный инженер) в только что вышедшем специальном труде (Etude sur la traction électrique des trains de chemins de fer, Paris, Baudry et Cо). Они указывают на электрическую тягу, свободную от всяких сотрясений и толчков. Вот их расчёты. Чтобы достичь быстроты 120 вёрст в час, они выставили чертежи локомотива, развивающего силу (посредством электричества) в 1250 лошадей; а для скорости по 150 вёрст потребуется локомотив силой в 1700 лошадиных сил. Такие локомотивы будут весить всего только по 35—40 тонн, т. е. 2170—2480 пудов. При отсутствии толчков и столь (сравнительно) малом весе быстрая езда становится не только возможной, но и безопасной.

При быстрых успехах электротехники, нет сомнения, всё это осуществится в не особенно далёком будущем. Что же окажется тогда? Мы теперь с иронической улыбкой вспоминаем езду на перекладных. А вскоре с такой же улыбкой будут говорить про наши пассажирские поезда. Наше «новое» время вскоре будет называться «добрым старым временем», когда ездили с быстротой только по 30—50 вёрст в час! Господи! скажут наши потомки: да ведь тогда было черепашье сообщение!

Но мы утешимся тем, что и их в своё время будет ожидать та же участь…

***

Ракеты на рельсах

Николай Корзинов.

Школьниками мы с друзьями увлекались автомобильными скоростями. Теперь нас больше интересуют скорости поездов.

Мечта многих из нас — постоянно жить за городом. Но работаем мы в городе и не готовы тратить ежедневно на дорогу по три часа в один конец. Как быть? Пока никак. А в будущем нам помогут скоростные поезда. Тогда человек, живущий в 200 км от Москвы, будет добираться от дома до Кремля за час-полтора.

Статья о поездах в дореволюционной «Науке и жизни» поражает. Её автор, вероятно сам издатель журнала Матвей Никанорович Глубоковский, писал о железнодорожном сообщении той поры: «…Засыпаете в Москве, а просыпаетесь в Петербурге». Выходит, лишь появление «Сапсана» (17 декабря 2009 года он совершил первый коммерческий рейс) взбодрило, наконец, сообщение Москва — Санкт-Петербург. До недавнего времени средняя скорость на российских железных дорогах составляла 47 км/ч. Для сравнения: в конце XIX века по трассе Санкт-Петербург — Москва поезда ходили со средней скоростью 44 км/ч.

Сегодня поездка на «Сапсане» по этому маршруту займёт меньше четырёх часов, примерно за то же время москвич доберётся до Нижнего Новгорода. Но «Сапсан», разгоняющийся до 250 км/ч, — это только начало. В скором будущем могут появиться и более быстрые поезда. Кстати, если бы не «тихоходные» российские железные дороги, «Сапсан» и в самом деле мог бы стать сапсаном. Скорость полёта этой хищной птицы из семейства соколиных при пикировании — более 320 км/ч.

Япония и Европа

То, что сейчас происходит в России, в Японии случилось ещё в 1964 году. Тогда Токио и Осаку связали скоростной трассой, по которой носился знаменитый поезд «Шинкансен» со скоростью до 210 км/ч. Во Франции скоростные поезда появились лишь в начале 1980-х, но зато они сразу стали самыми быстрыми в мире. Первая скоростная линия там была проложена между Парижем и Лионом — в 1981 году по ней бегала французская электричка TGV со скоростью 260 км/ч. Любопытный факт: французы планировали выход на высокую скорость с помощью газотурбинной установки. К 1971 году успешно испытали турбопоезд TGV-001, но два года спустя случился топливный кризис. Турбопоезд решили заменить электричкой (электроэнергию для их работы производят местные АЭС). Кстати, аббревиатура TGV изначально расшифровывалась как turbine grande vitesse («высокоскоростная турбина»), сегодня T значит train («поезд»).

260 км/ч — это «коммерческая» скорость. В экспериментальных заездах ещё в 1981 году электропоезд разогнали до 380 км/ч! TGV второго поколения «разозлили» до 482 км/ч (1989 г.), а три года назад французы установили очередной рекорд — 574,8 км/ч. Как видим, «коммерческая» скорость за три десятилетия выросла не так сильно. Скоро во Франции сдадут в эксплуатацию поезд AGV, который будет ездить со скоростью до 360 км/ч. Он станет самым быстрым колёсно-рельсовым пассажирским поездом в мире. Но и это ещё не предел.

В темпе Шанхая

Вот уже несколько лет в Китае между аэропортом Падун и Шанхаем курсирует маглев — поезд на магнитной подушке. Его максимальная скорость достигает 450 км/ч! В нём применили электродинамическую подвеску на сверхпроводящих магнитах. Рельсов нет, состав движется в канале между магнитами. При разгоне маглев на несколько сантиметров отрывается от опорной поверхности. В итоге на левитирующий состав действует только сила аэродинамического сопротивления. В ходе тестов в 2003 году экспериментальный японский маглев развил скорость 581 км/ч. Таким образом, самый быстрый из традиционных поездов оказался чуть медленнее самого быстрого маглева (см. также «Наука и жизнь» № 4, 2003 г.).

Поездам на магнитной подушке прочат светлое будущее, ведь они могут ездить быстрее традиционных аппаратов. Тем не менее, строить протяжённые трассы для маглевов пока никто не спешит — это слишком дорого. Выход на «экспериментальные» скорости тоже пока не предвидится. Сила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости поезда, а мощность, требуемая для её преодоления, пропорциональна уже кубу скорости. Соответственно увеличение скорости, например, с 300 до 400 км/ч, требует увеличения мощности примерно в три раза! Экономически (и экологически) это не целесообразно. 250—400 км/ч — так мы будем передвигаться в ближайшем будущем.

Скорость и жизнь

Предельные скорости автомобилей — это в 99% случаев бессмысленные сведения. Сегодня редкий автомобиль хотя бы единожды разгоняют до максимума. А вот максимальные скорости поездов, которые ходят в наших краях, — действительно, важная информация. В решении дилеммы: как добираться в другой город — на поезде или на самолёте? — выбор теперь зависит не только от цен на билет, но и от быстроты поездов. Так, в 1980-е годы скоростные поезда во Франции серьёзно потеснили местные авиалинии. Но куда интересней иное: новые скорости на железной дороге могут кардинально изменить сам уклад жизни. Когда из Парижа начали курсировать скоростные TGV, квартиры на окраинах французской столицы резко подешевели. Тысячи парижан предпочли купить дом в пригороде, вместо того чтобы ютиться в скромной квартирке в спальном районе. Экономика и скорость поездов оказались крепко связанными. Но это ещё не всё. По мнению некоторых специалистов, именно скоростные поезда смогут уберечь жителей мегаполисов от незавидного будущего: жутких автомобильных пробок и загрязнённого воздуха.

Например, группа энтузиастов из МАРХИ во главе с профессором Ильёй Георгиевичем Лежавой в рамках Международного архитектурного конкурса разработала проект мегаполиса 2100 года. В ходе работы специалисты пришли к выводу, что на смену радиально-кольцевому мегаполису в XXI веке должен прийти длинный город с линейной системой расселения. На две части такой город будет поделён высокоскоростной железной дорогой. Её будет дублировать скоростная автомагистраль с удобными подъездами без всяких светофоров. В непосредственной близости от транспортного коридора расположатся офисные и торгово-развлекательные центры, а дальше, на расстоянии до 5—7 км, начнётся жилая зона. Так что люди будут тратить минимум времени на поездки, и каждый сможет жить в непосредственной близости от центра города — транспортной магистрали. Проект Ильи Лежавы и его единомышленников пока живёт в форме дизайнерских эскизов, и не все специалисты, проводящие схожие исследования, разделяют видение профессора. Но сам Лежава уверен: большие линейные города в нашей стране всё-таки построят.

Ну а пока мы будем привыкать к новым скоростным поездам и надеяться, что прогноз Матвея Никаноровича Глубоковского всё-таки осуществится. Это его: «Господи! Да ведь тогда было черепашье сообщение!» — мы «всю дорогу» с конца XIX века могли отнести ко многим вещам, например к обычной почте, но только не к поездам... Но, думаю, лет через десять, путешествуя на скорости за 300 км/ч, мы вспомним-таки о тех временах, когда, сидя в поезде, можно было любоваться видом из окна. И улыбнёмся, понимая, что это не самое главное...

***

Сухопутные рекорды

На самом скоростном поезде в мире прокатиться нельзя. Это японский экспериментальный JR-Maglev. В ходе испытаний в 2003 году он развил скорость 581 км/ч. Однако это не предел сухопутной скорости. В 1997 году англичане преодолели сверхзвуковой барьер — пилот Энди Грин разогнал рекордный автомобиль ThrustSSC до скорости 1228 км/ч. Но даже и это — не высшая сухопутная скорость. Нынешний рекорд в 8,5 раза превосходит британское достижение. Он был установлен в 2003 году, когда американские военные запустили по рельсовому пути платформу с ракетным двигателем. Ракетная тележка разогналась до скорости 10 430 км/ч, или 8,5 маха!


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Наука и жизнь. 120 лет»