Текст книги "Скоростные поезда"
Автор книги: Ромэн Яров
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 5 страниц)
Ромэн Яров
СКОРОСТНЫЕ ПОЕЗДА
Взгляд в прошлое
История борьбы за высокие скорости на железнодорожном транспорте существует ровно столько, сколько сам этот транспорт. Ничего удивительного в том нет. Всякий истинный творец – не важно, конструктор он или писатель – стремится, чтоб его произведение не копировало то, что уже имеется, отличалось бы в лучшую сторону. А что может лучше характеризовать паровоз, как не скорость, которую он развивает! Вот поэтому-то, едва успев появиться, паровоз начал ходить все быстрее и быстрее. Девятый из построенных Стефенсоном паровозов («Планета») развил однажды скорость 50 км/ч. А дело происходило в 1830 г.
Несколько лет спустя инженер А. Брюнель построил в Англии дорогу с шириной колеи, равной 2133 мм. Он рассчитывал, что более мощные паровозы, созданные для этой дороги, будут мчаться с небывалыми скоростями. Так оно и вышло. Огромный с ведущими колесами диаметром 3048 мм, с паровой машиной, расположенной на отдельной тележке, паровоз «Ураган» (рис. 1) в 1839 г. развил на участке в 45 км среднюю скорость 160 км/ч, правда без поезда. Вероятно, машинист «Урагана» чувствовал себя так, как нынешние космонавты.
Рис. 1. Паровоз «Ураган». В 1839 г. он развил скорость в 160 км/ч.
Другой паровоз «Большой запад», построенный в 1846 г. для этой же сверхширокой колеи, водил курьерские поезда весом 100 т, развивая скорость 120 км/ч.
Борьба приверженцев узкой «стефенсоновской» (1435 мм) и широкой колеи продолжалась около 15 лет. Она не была курьезом из истории техники. Инженеры того и другого направления, пытаясь доказать свою правоту, создавали все лучшие и лучшие конструкции. В конце концов удалось установить, что и на узкой колее паровозы, меньшие по размерам, чем на широкой, могут быть достаточно мощными и быстроходными.
Так как движение по рельсам на больших скоростях вызывает к жизни целый ряд физических явлений, при малых скоростях отсутствующих, уже в 30-е годы прошлого века, начались экспериментальные работы. Ученые исследовала сопротивление воздуха движению поездов, силу сцепления колес с рельсами, осевые нагрузки, устойчивость паровозов. Результаты исследований отражались в конструкциях. Для уменьшения размеров деталей возвратно-поступательно движущиеся части паровоза уравновешивались противовесами. Диаметр колес скоростных паровозов достигал 3000 мм. Строили многоцилиндровые машины.
Высоких скоростей на железных дорогах удалось добиться довольно быстро. Но пробеги паровозов со скоростью 160–180 км/ч являлись, по существу, спортивным рекордом. Нынешние гоночные автомобили могут мчаться со скоростью до нескольких сот километров в час. Однако обслуживают промышленность скромные рабочие машины. Паровозы, ставившие больше ста лет назад удивительные рекорды, тянули всего один вагон, а то и вовсе ничего не тянули. Сила тяги конструкторов не интересовала, их привлекала лишь скорость. Однако высокая скорость требует очень высокого уровня всего железнодорожного хозяйства, достигнуть которого в то время было невозможно. Но зато конструкторы, стремясь к рекордам, сумели очень значительно усовершенствовать паровоз. А потом скорости его движения повышались постепенно, без резких скачков до тех пор, пока в 30-е годы нашего столетия автомобильный и авиационный транспорт не начал конкурировать с железнодорожным.
В 1931 г. немецкий ученый профессор Визингер, издал в Женеве книжку, которая называлась так: «Проблема экономического высокоскоростного транспорта со скоростью свыше 200 км в час при исключении опасности схода с рельсов». Вот что он писал: «Так как недовольство железными дорогами имеет уже 50-летнюю давность, то реформа транспорта должна, наконец, наступить». «Недовольные» предлагали самые разнообразные проекты. Многие из них кажутся ныне прямо-таки чудаческими, вдумываясь в другие, удивляешься проницательности ученых и инженеров. Ключ к высоким скоростям многие инженеры искали в монорельсе – это подтвердилось. Предлагалось также соорудить громадную трубу, выкачать из нее воздух и пустить внутри вагоны. Их должны были притягивать к себе мощные магниты, установленные вдоль всего пути. Идея эта в каком-то варианте ныне возрождается (см. главу «Несколько необычных проектов»). А вот другое предложение: поскольку земля круглая, прорыть тоннель-хорду между Москвой и Ленинградом и пускать там поезда. Первую половину пути они будут двигаться за счет земного притяжения, вторую – по инерции.
Были проекты поезда на шарах вместо колес, поезда-самолета, поезда с пропеллером. Все это заслуживает особого разговора. Для нас же интересны те проекты, которые связаны с обычным двухрельсовым путем. Многолетняя работа инженеров и ученых в этой области привела их к выводу, что конструктивного изменения пути не требуется, а нужно лишь усилить его верхнее строение и увеличить радиусы кривых. Будучи избавленными от необходимости разрабатывать конструкцию пути, инженеры обратили свое внимание на подвижной состав. В предвоенные годы появилось несколько удачных вариантов, использовавшихся в эксплуатации.
В 1931 г. вагон-дирижабль (он был снабжен воздушным винтом) показал на участке Гамбург – Шпандау скорость 206 км/ч. Этот вагон (он назывался «Летучий Гамбуржец») совершал регулярные рейсы Гамбург – Берлин со средней скоростью 160–180 км/ч.
Американский трехвагонный дизель-поезд (мощность двигателя 600 л. с.) был рассчитан на максимальную скорость 180 км/ч. Имелись скоростные поезда и в других странах. Вторая мировая война, естественно, прервала все работы.
В нашей стране история скоростного движения также насчитывает не один десяток лет. Правда, специальным приказом при вводе в эксплуатацию первой русской железной дороги Петербург – Москва предельная скорость пассажирских поездов была установлена равной 37,5 км/ч. Но нелепое это ограничение, конечно, не могло продержаться долго. Рос грузооборот, росли пассажирские перевозки – русские инженеры начали создавать локомотивы, способные развивать очень высокую скорость. Сормовский завод в 10-х годах вашего столетия выпускал паровозы серии С – очень удачные конструктивно. Один такой локомотив с составом в девять четырехосных вагонов прошел 6 октября 1913 г. расстояние от Петербурга до Москвы за 7 ч 59 мин. Максимальная скорость в этой поездке равнялась 125 км/ч.
Несколькими годами позже Путиловский завод в Петрограде построил паровоз серии Л – самый мощный дореволюционный пассажирский паровоз. Он мог развивать скорость до 120 км/ч и использовался как курьерский. Конструктивная скорость выпускавшегося до Великой Отечественной войны паровоза другой серии С равнялась 115 км/ч.
В предвоенные годы наши конструкторы много и упорно работали над созданием локомотивов специально для скоростного движения.
К 7 ноября 1937 г., XX – годовщине Великой Октябрьской социалистической революции, Коломенский машиностроительный завод создал первый паровоз типа 2-3-2 с конструктивной скоростью 130 км/ч. К маю 1938 г. была выпущена вторая такая машина.
29 июня 1938 г. паровоз типа 2-3-2 с поездом в 14 осей развил скорость 170 км/ч. Предполагалось построить для Октябрьской железной дороги десять таких паровозов. Война помешала этому намерению. Быстроходные паровозы типа 2-3-2 строил и Луганский паровозостроительный завод имени Октябрьской революции. В 1938 г. этот завод выпустил паровоз, который обтекаемостью формы напоминает нынешние скоростные локомотивы (рис. 2).
Рис. 2. Скоростной пассажирский паровоз 2-3-2 в предвоенные годы развивал скорость 180 км/ч.
Он развивал при испытаниях скорость 180 км/ч. На обоих заводах инженеры и рабочие накопили большой опыт в создании скоростных локомотивов.
Высокие скорости? Зачем?
После второй мировой войны скорость движения поездов постепенно возрастала. Но только в последние десятилетия проблема повышения скорости стала для железнодорожного транспорта ведущей – и в СССР и в капиталистических странах, правда, по разным причинам. Грузонапряженность наших железных дорог не имеет себе равных в мире – повышение скоростей должно резко увеличить их пропускную способность.
Пионером в повышении скоростей была Октябрьская железная дорога. События развивались поэтапно. В 1955–1957 гг. скорость на отдельных участках поднялась до 100 км/ч, а путь из Москвы до Ленинграда занимал 9 ч 30 мин. Тяга была паровозная. В последующие годы (1958–1959) паровозы были заменены тепловозами ТЭ7, которые выпускал Харьковский завод транспортного машиностроения имени В. А. Малышева. Конструктивная скорость их равнялась 140 км/ч. Ходовые скорости увеличились до 120 км/ч, а «Красная стрела» стала преодолевать путь от Москвы до Ленинграда за 7 ч 55 мин. В 1960 г. «Дневной экспресс» прошел расстояние от Москвы до Ленинграда за 6 ч 20 мин. Некоторое время на линии Москва – Ленинград работали тепловозы ТЭП60 с конструктивной скоростью 160 км/ч.
В 1963 г. тепловозы ушли с этой линии. На смену им пришли электровозы ЧС2, построенные в Чехословакии специально для движения с высокими скоростями. Эти локомотивы с поездами развивали скорость до 160 км/ч, а время в пути от Москвы до Ленинграда уменьшилось до 5 ч. 22 мин. Но это еще не было пределом возможностей ЧС2. В марте 1966 г. поезд с локомотивом ЧС2 м развил в опытной поездке скорость 205 км/ч. Вот отрывок из репортажа «Аврора набирает скорость», опубликованного в «Известиях» 14 июня 1967 г.
«…Мы тронулись в путь в 6 часов 45 минут утра, а через 4 часа 59 минут, сменив в Бологом электровозную бригаду, поезд подкатил к перрону Московского вокзала.
„Аврора“ – экспресс, который должен в скором будущем связать Москву и Ленинград скоростной и комфортабельной нитью… „Аврору“ можно узнать по звуку. В тамбурах слышится не перестук колес, а резкий свистящий шелест, очень похожий на звук реактивного двигателя. Аналогия с авиацией напрашивается и тогда, когда сидишь в вагоне в удобном самолетном кресле: бесконечная лента путевого пейзажа разматывается настолько быстро, что кажется, будто колеса „Авроры“ скользят не по рельсам, а по бесконечной взлетной полосе. С набором скорости состав, как мне показалось, движется еще плавней…».
С лета 1968 г. поезд «Аврора» совершает регулярные рейсы между Ленинградом и Москвой. Подвижной состав его, однако, не создан специально для сверхскоростного движения. Тот же электровоз и те же вагоны, что применяются и для обычных рейсов – правда, с некоторыми улучшениями – дисковыми тормозами, противоюзными устройствами и т. д. А специальный поезд для сверхскоростного движения создается сейчас на Рижском вагоностроительном заводе. Он будет называться ЭР-200. Индекс этот расшифровывается так: электропоезд рижский, рассчитанный на скорость 200 км/ч. Это будет моторвагонный состав. Кстати, моторвагоны для междугородных сообщений пока еще в нашей стране не применялись. Они выгоднее, чем состав с одним или даже двумя локомотивами. Чтобы развить необходимую для скоростного движения мощность, локомотивы должны быть очень тяжелы. Получается большая осевая нагрузка. А если вес двигателей распределяется по всем или многим осям поезда, нагрузка на рельсы будет значительно меньше.
Рижский поезд должен состоять из 14 вагонов – двух головных с кабинами машинистов и 12 моторных. Длина вагона будет равняться 26 м (вместо 19 и 24,5 м сегодня). 68 пассажиров такого вагона, коротая время в беседе или любуясь пейзажами, не заметят, как пролетят 4 ч после старта в Москве и поезд остановится у перрона в Ленинграде.
Над созданием скоростного поезда работает Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта, Всесоюзный научно-исследовательский институт вагоностроения и многие другие организации.
Вполне понятно, что прежде чем пускать скоростные поезда на линию, нужны широкие технические эксперименты, С этой целью под Майкопом построен специальный скоростной полигон.
В капиталистических странах обстоятельства, заставляющие повышать скорость железнодорожных поездов, несколько иные.
Айзек Азимов, знаменитый американский писатель-фантаст, много работающий и в области научно-популярного жанра, высказывает в своей статье «Жизнь в перенаселенном мире» такие предположения по поводу тенденций развития науки и техники. Азимов пишет о том, как, по его мнению, человечество будет жить в 1990 т. Одна из маленьких главок статьи называется «Конец железных дорог»… «Железные дороги выйдут из употребления, и сообщение между городами будет осуществляться посредством грузовиков и автобусов, которые достигнут небывалых размеров и бесконечного разнообразия форм».
Пессимизм в отношении будущего железных дорог имеет под собой почву. В США средняя дальность воздушного перелета пассажира составляет 1047 км, поездки на автобусе – 137 км, по железной дороге – 157 км. Под мощным натиском авиации и автомобилей роль железных дорог как пассажирского транспортного средства уменьшается. Да и грузы все больше и больше принимают на свои «широкие плечи» автотягачи. Железные дороги одно время стали считать как бы устаревшим средством транспорта. За двадцать лет после окончания второй мировой войны в развитие и усовершенствование железнодорожной техники США государством было вложено 16 млрд, долларов, а в строительство автомобильных дорог, портов, аэродромов, каналов – 100 млрд. долларов. Некоторые железные дороги в США и других капиталистических странах начали закрываться, будущего для этого вида транспорта вроде бы не предвиделось. Но тут выявилось одно поразительное обстоятельство, которое вряд ли кто мог предугадать. Массовое развитие автомобильного транспорта оказалось одной из причин, по которой потребовалось развивать транспорт железнодорожный – но уже на более высоком техническом уровне. Это прежде всего означает более высокие скорости передвижения. Еще одна цитата из статьи Азимова звучит так: «…Северо-восточное побережье США будет представлять собой один сплошной, вытянутый в длину город, насчитывающий примерно 40 миллионов душ».
Поселение такого типа получило в литературе название «Мегалополис». Не нужно ждать 1990 г., чтобы увидеть, как оно выглядит. Между Бостоном и Вашингтоном на территории, занимающей всего 1,4 % площади США, живет 37 % населения страны. Этот район, или другой район такого же рода – Осака – Токио в Японии, как раз и представляют собой сплошь заселенные участки протяженностью в несколько сот километров. Но ведь по ним надо передвигаться. А как? В автомобилях? Массовое применение их производит к заторам на улицах, отравлению воздуха выхлопными газами, катастрофам. Все это стало национальным бедствием для США. А самое главное, частные автомобили не в состоянии обеспечить массовых перевозок. Только одна железная дорога может «справиться» с таким количеством пассажиров, для перевозки которого на автомобилях нужно 23–25 шоссейных дорог. И этот очень веский аргумент в пользу железных дорог сыграл свою роль.
4 января 1965 г. в послании конгрессу президент Джонсон говорил о конкуренции между различными видами транспорта и потребовал денег для исследовательских работ по развитию сверхскоростных железных дорог. Первой линией такого рода должна была стать магистраль Бостон – Вашингтон протяженностью 735 км, получившая название «коридор Север – Восток».
Почему речь может идти только о высоких скоростях? Да очень просто. Ведь именно скорость – это, фигурально выражаясь, та перчатка, которую авиация бросила железным дорогам. Конечно, догнать реактивные самолеты по скорости никакие поезда не смогут. Но сделать путешествие на не слишком большое расстояние быстрым, приятным, неутомительным – вполне смогут. Созданное при министерстве транспорта специальное управление сверхскоростного движения заключило с Массачусетским политехническим институтом контракт на исследовательские работы по сверхскоростному транспорту.
Эскизный проект подвижного состава, предложенный фирмой «Бадд», предусматривал максимальную скорость движения поездов 200 км/ч и среднюю – 145 км/ч. Время в пути вместо нынешних 8,5 ч должно было бы составить 5 ч. Этого показалось мало, проектную скорость увеличили до 320 км/ч, а время в пути уменьшилось до 4 ч (с четырьмя остановками). С осени 1967 г. между Бостоном и Нью-Йорком совершают регулярные рейсы поезда о газотурбинным локомотивом. Их скорость 256 км/ч. Вскоре такие же поезда будут ходить между Нью-Йорком и Вашингтоном. Газотурбинные поезда предполагается ввести в Канаде на линии Монреаль – Торонто. Расстояние 539 км они будут проходить за 4 ч.
Пожалуй, наиболее типичным примером современной скоростной магистрали является линия Осака – Токио. Она соединяет два крупных города Японии. Здесь, в этом районе, находится около трех четвертей промышленных предприятий страны и живет почти половина ее населения – 40 млн. человек. Еще в 90-х годах прошлого века эти города были соединены двухпутной линией с шириной колеи 1067 мм. Она составляла (в начале 60-х годов нашего века) всего 3 % (556,4 км) от общей длины железных дорог Японии. Но зато четверть грузовых перевозок страны приходилась на долю Токайдо (так называлась эта линия). 150 пар грузовых и пассажирских поездов каждый день – и все равно места в вагонах брались с бою. Сначала решено было построить автостраду Осака – Токио, но потом увидели, что только этим обойтись нельзя.
В 1959 г. началось сооружение новой скоростной двухпутной электрифицированной магистрали по тому же маршруту. Она несколько короче старой – ее длина 515,3 км и имеет стандартную колею. Новая дорога была открыта 1 октября 1964 г. – как раз к Олимпиаде в Токио. Двенадцативагонные супер-экспрессы преодолевают расстояние 515 км за 3 ч; обычные экспрессы на той же линии – за 4 ч. 80 рейсов в сутки – этого вполне достаточно для того, чтобы совершенно разгрузить от пассажиров старую линию. Теперь по ней ходят только грузовые и пригородные поезда.
Железная дорога приняла вызов авиации – с тех пор, как линия Новая Токайдо введена в действие, авиалиния Осака – Токио сразу же потеряла больше чем 20 % пассажиров. 13 июля 1967 г. на линии Новая Токайдо зарегистрирован стомиллионный пассажир. Уже разработан проект строительства сверхскоростных магистралей, связывающих Токио с другими городами Японии. Их общая протяженность 4000 км, а поезда будут ходить со скоростью 250 км/ч. Открыть движение на этих линиях намечено к 1985 г.
Рис. 3. Так выглядит скоростная дорога «Новая Токайдо».
Стараются не отстать и французы. С лета 1967 г. между Парижем и Тулузой курсирует поезд, максимальная скорость которого достигает 200 км/ч. За месяц скоростной поезд перевозит на 35 % больше пассажиров, чем старый, курсировавший по той же линии. В ближайшем времени точно такой же поезд должен выйти на линию Париж – Лион. По скоростным грузовым перевозкам Франция стоит на одном из ведущих мест в мире. Еще в 1962 г. поезд, перевозящий фрукты и овощи в Париж, мчал свой нежный товар со скоростью 120 км/ч. С лета 1967 г. между Парижем и Марселем открыто скоростное движение грузовых поездов. Расстояние в 864 км экспресс проходит со скоростью 100 км/ч.
Насколько велики успехи Франции в области сверхскоростного движения, говорит тот факт, что именно в этой стране построены наиболее известные скоростные электровозы серии ВВ9200, СС40100, ВВ9400. Пятивагонный поезд с электровозом серии СС40100 развил на испытаниях скорость 220 км/ч, а с электровозом ВВ9291 – 250 км/ч. Франции принадлежит и рекорд скорости. В 1955 г. французские электровозы показали скорость 331 км/ч.
Есть скоростные линии и в ФРГ. Поезд Мюнхен – Аугсбург во время международной выставки в 1966 г. развивал скорость 200 км/ч. Электровоз ЕОЗ для этого поезда тоже очень известен.
Существует любопытный проект создания скоростной сверхмагистрали Мюнхен – Гамбург. Грузовые поезда, движущиеся по ней, должны перевозить грузовые автомобили, чтобы уменьшить их поток на дорогах. Скорость поездов будет составлять 200 км/ч. Для грузовых перевозок это неслыханно. Вот в таких условиях железная дорога реализует свои преимущества над конкурентами. Поезда превосходят автотранспорт по скорости движения, авиацию – по рентабельности (в ближнем сообщении); а обоих – по надежности, безопасности, независимости от погоды.
В Англии скоростное движение по электрифицированной линии Лондон – Бирмингем – Ливерпуль – Манчестер позволило увеличить объем пассажирских перевозок на 66 %.
В Италии проводятся опытные поездки со скоростью до 200–225 км/ч. На линии Милан – Болонья отдельные перегоны поезд проходит со скоростью до 200 км/ч.
