Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция (темы 1 +10 ) – 2 часа.
Задачи проектирования трассы высокоскоростных магистралей.
Перспективы развития высокоскоростных линий и сетей ВСМ в мире.
Первые серьезные научные разработки по вопросам организации высокоскоростного движения на существующих железных дорогах и проектирования высокоскоростных магистралей в России были выполнены в 60-х - 70-х годах и нашли отражение в трудах О.П. Ершкова [1], В.С. Шаройко [2], А.И.Иоаннисяна [3], Н.В. Колодяжного [4] и других учёных (слайд 2). На направлении Ленинград – Москва максимальная скорость была доведена до 160 км/ч и планировались работы по её увеличению до 200 км/ч. В качестве перспективных были также определены направления Москва – Юг, Москва – Брест, Москва – Нижний Новгород (Горький), Москва – Рига, Москва – Киев и другие. Уже тогда в России был отмечен значительный рост размеров пассажирских перевозок, вызванный экономическим и культурным прогрессом, а также постоянным увеличением численности населения страны. В этих условиях существенной стала роль фактора времени нахождения пассажиров в пути следования. Из трудов классиков известно, что «к экономии времени в конечном счете сводится вся экономия» [5].
К этому времени в Японии в 1964 году уже была сдана в эксплуатацию первая специализированная высокоскоростная магистраль для движения поездов со скоростью 210 км/ч.
В России в 1970-х годах в качестве первых проектных разработок новой специализированной пассажирской железнодорожной магистрали для скоростей движения до 250 км/ч было выполнено трассирование и сравнение вариантов ВСМ Москва – Юг (в район г. Минеральные Воды). Впервые были обоснованы основные технические параметры и нормы проектирования ВСМ, многие из которых актуальны до настоящего времени.
В дальнейшем в связи с неблагоприятной экономической ситуацией в стране, научные и проектные работы по тематике ВСМ были приостановлены.
В 1987 г. Министерство путей сообщения вновь обратилось к проблеме высокоскоростного пассажирского движения. По инициативе МПС Государственный плановый комитет (Госплан СССР), Государственный комитет по науке и технике и Академия наук Советского Союза, при участии ряда заинтересованных министерств и ведомств, приступили к разработке концепции создания специализированных железнодорожных магистралей для движения поездов со скоростью 300–350 км/ч.
К декабрю 1988 г. проектные и научно-исследовательские институты МПС, совместно с другими отраслевыми организациями, сформулировали основные положения государственной научно-технической программы «Высокоскоростной экологически чистый транспорт», которая была одобрена Государственным Комитетом СССР по науке и технике и утверждена Советом Министров СССР 30 декабря 1988 г. [6]. В январе 1989 г. МПС СССР объявило открытый конкурс для «широкого привлечения научно-исследовательских, конструкторских и проектных организаций к решению проблем создания высокоскоростной пассажирской магистрали «Центр – Юг» [7] .
Помимо ВНИИЖТ и отраслевых научно-исследовательских институтов Москвы в разработку программы включились и высшие учебные заведения, прежде всего, ЛИИЖТ и МИИТ.
К концу 1989 г. ВНИИЖТ совместно с другими причастными организациями завершил «Научный проект по комплексному исследованию системы высокоскоростного экологически чистого транспорта» [8]. Идеи создания высокоскоростного железнодорожного транспорта в СССР были донесены до представителей международного железнодорожного сообщества на состоявшейся в мае 1989 г. в Москве XXV сессии Международной ассоциации железнодорожных конгрессов и Международного союза железных дорог [9].
В 1990 году состоялось заседание президиума Научно-технического совета МПС СССР, на котором заместителем директора ВНИИЖТ, главным конструктором ВСМ Центр–Юг профессором Е. А. Сотниковым, был представлен «Научный проект по комплексному исследованию системы высокоскоростного экологически чистого железнодорожного транспорта» [10].
В марте 1991 г. подкомиссия Государственной экспертной комиссии Госплана СССР вынесла заключение, одобряющее проект создания в СССР высокоскоростного железнодорожного транспорта. Было признано возможным рассмотрение предложения о сооружении ВСМ на участке Москва – Ленинград в качестве самостоятельного проекта [11].
Однако, несмотря на принятую программу и заявления, сделанные руководством МПС СССР, надлежащее государственное финансирование проекта ВСМ Ленинград (Санкт-Петербург) – Москва в 1990–1991 гг. открыто не было. В стране стремительно назревали кризисные социально-экономические и политические явления.
В Украине задача разработки Концепции организации высокоскоростного движения поездов была поставлена также в 90-е годы XX века. В соответствии с заданием Академии наук Украины и Украинских железных дорог в 1992-1993 гг. Днепропетровский государственный проектно-исследовательский институт (Днепрогипротранс) сделал выбор трассы первой высокоскоростной магистрали. В качестве наиболее перспективного было определено направление Киев - Львов – Западная граница, а максимальная скорость – 300 км/ч.
Позже, в 2002 году, украинскими учеными и специалистами с участием экспертов компании СИСТРА (Франция) были внесены коррективы в развитие высокоскоростного движения. В частности, были исследованы предпосылки введения высокоскоростного движения поездов в Украине, намечены возможные направления ВСМ, сделан прогноз объемов пассажирских перевозок, определены технические требования для внедрения высокоскоростного движения в Украине, дана экономическая оценка [12].
В период 2005-2007 г.г. авторский коллектив ПГУПС выполнил ряд основополагающих научно-технических работ по тематике ВСМ (слайд 3).
Сотрудниками университета написаны ряд монографий и научных статей по вопросам обоснования эффективности сооружения ВСМ и её отдельных проектных решений [18-29 и др.].
В 2014 году вышло в свет учебное пособие ………….. [30].
Предлагается рассматривать несколько этапов развития высокоскоростного железнодорожного транспорта.
Предыстория: до начала 60-х годов XX столетия. Высокоскоростное движение (скорость 160–180 км/ч) осуществлялось на тех же путях, где обращались обычные пассажирские и грузовые поезда.
Первый этап развития высокоскоростного железнодорожного транспорта пришелся на 60–80-е годы XX столетия, когда были введены в эксплуатацию первые ВСМ в Японии (слайд 4). В 1964 г. в Японии была ведена в эксплуатацию первая в мире магистраль Токио–Осака (515км), предназначенная для регулярной коммерческой эксплуатации специального подвижного состава с максимальной скоростью более 200 км/ч – Синкансэн [31]. Утвердилось понятие «высокоскоростные железнодорожные магистрали» (в русском языке появилась аббревиатура ВСМ), под которыми понимали железные дороги для движения со скоростями более 200 км/ч.
Принципиально новым стало строительство специализированных линий исключительно для пассажирских высокоскоростных поездов. Затем специализированные ВСМ были сооружены во Франции, Испании, Италии и Германии (слайды 5-8). В этих странах, а также в Ю.Корее, Великобритании, США, Китае, России и др. активно проводились соответствующие научные исследования, шел поиск, отбор, проверка практикой основных инженерно-технических решений, необходимых для сооружения ВСМ и производства высокоскоростного подвижного состава [18-31].
Второй этап: 90-е годы XX столетия – первое десятилетие XXI века. Массовые пассажирские перевозки по ВСМ показали их исключительно высокую надежность, безопасность, экономическую эффективность, экологическую чистоту и привлекательность для пассажиров. В диапазоне расстояний до 700–800 км поезда, двигающиеся по ВСМ со скоростями 250–300 км/ч, обеспечивают пассажиру наименьшее время в пути между центрами городов в сравнении с автомобильным транспортом и авиацией [18 -31].
Проекты создания ВСМ привлекли внимание правительств многих стран, Европейского сообщества в целом. В ситуации нарастающих экологических проблем все более привлекательным стало исключительно малое воздействию ВСМ на окружающую среду, меньшее занятие территории, в сравнении с автомобильным транспортом и авиацией. В число стран, обладающих высокоскоростными железными дорогами, вошли Бельгия, Нидерланды, Тайвань, Ю. Корея (слайд 9), Китай (слайд 10), Швеция, Норвегия. В Европейском союзе началось формирование международной сети ВСМ, были введены в эксплуатацию маршруты Париж–Кельн и Амстердам; Лондон–Париж и Брюссель (слайд 11). В 90-х годах протяженность ВСМ в мире приблизилась к 6 тыс. км. В повседневной коммерческой эксплуатации поезда на ВСМ развивали скорость до 300 км/ч.
В настоящее время можно говорить о третьем, современном этапе развития высокоскоростного железнодорожного транспорта. 3 апреля 2007 г. французский опытный поезд V 150 установил рекорд скорости 574,8 км/ч., продемонстрировав скоростные возможности и надежность системы «колесо–рельс». Введены в эксплуатацию новые ВСМ в Турции, Австрии, Швейцарии. Скорости движения высокоскоростных поездов превысили 300 км/ч.
В официальном докладе МСЖД, изданном к Конгрессу в Пекине в декабре 2010 г., констатируется, что высокоскоростное движение – это скорость 250 км/ч и выше. На рубеже веков большинство вновь построенных ВСМ были рассчитаны на максимальную скорость 300 км/ч. Сегодня в мире введены в эксплуатацию ВСМ, на которых поезда в движении по расписанию развивают скорость до 350 км/ч. Наибольшую длину ВСМ в Европе имеют Испания, Франция, Германия, Италия. Наиболее быстро в настоявшее время развиваются высокоскоростные железнодорожные перевозки в Испании и Китае.
Определенный опыт организации высокоскоростного движения имеет и Россия, где реализуется максимальная скорость движения 250 км/ч и эксплуатируется подвижной состав, адаптированный, в отличие от европейских моделей, к ширине колеи 1520 мм и к низким температурам в зимний период времени года (слайд 12).
Обширные планы строительства ВСМ разработаны в США (слайд 13).
Ведется подготовка к организации высокоскоростного движения в Украине (слайд 14).
Общая протяженность ВСМ в мире по определению МСЖД составляет около 22 тыс. км (слайд 15). Прогнозируется, что к 2025 г. общая длина высокоскоростных железнодорожных магистралей составит в мире более 45 тыс. км, из них в Европе – около 18 тыс. км (слайд 11).
4.1. Совместимость системы ВСМ с существующей сетью железных дорог
Организация высокоскоростного движения пассажирских поездов на железных дорогах мира шла параллельно двумя путями (оба требуют создания высокоскоростного подвижного состава):
– строительство новых высокоскоростных специализированных магистралей (ВСМ) для движения пассажирских поездов;
– модернизация действующих магистралей для обеспечения высокоскоростного движения пассажирских поездов, в некоторых случаях с ограниченным движением обычных, скоростных пассажирских и грузовых, как правило, ускоренных поездов.
В варианте организации высокоскоростного движения на вновь построенных линиях следует различать два подварианта: японско-испанский, появление которого было обусловлено разницей в ширине колеи на ВСМ и на остальной сети железных дорог, и французский, где ВСМ и основная сеть железных дорог страны имеют одну колею.
Организация высокоскоростного движения на модернизированных действующих линиях со смешанным движением характерна для Германии, но используется также в Англии, Италии, Бельгии, Голландии, Швейцарии, России и других странах. Однако и в этих странах в последние годы строят специализированные ВСМ. Смешанная эксплуатация высокоскоростных и других категорий поездов затруднена, в частности из-за разных требований к плану и профилю линий для грузовых и пассажирских поездов. В КНР на протяжении последнего десятилетия активно реализуются обе схемы развития высокоскоростного железнодорожного движения.
С некоторой долей приближения сегодня можно выделить три основных концептуальных подхода к инфраструктуре и организации высокоскоростного движения (слайд 16) [19,30]. Японская и испанская концепции – предусматривают сооружение ВСМ, путевая (рельсовая) система которой независима от остальной железнодорожной сети страны. Французская концепция предполагает строительство новых ВСМ, входящих в общий состав сети, но предназначенных только для высокоскоростного подвижного состава. Итальянская и германская концепции предусматривают комплексную реконструкцию железнодорожных направлений, при которой осуществляется строительство высокоскоростных участков и, одновременно, модернизация существующих линий со спрямлением главных путей с целью организации скоростного и высокоскоростного движения. На всех эксплуатирующихся в настоящее время ВСМ принята нормальная (стефенсоновская) ширина колеи: 1435 мм.
Основные требования к высокоскоростным магистралям в целом и к их отдельным техническим устройствам определяются задачами осуществления массовых перевозок пассажиров. При проектировании, строительстве и эксплуатации ВСМ необходимо обеспечить: безопасность, комфортабельность и максимальную комфортность проезда; потребную пропускную способность магистрали на заданную перспективу; движение поездов с установленной проектом скоростью; жизнеспособность магистрали, в том числе, в чрезвычайных ситуациях; минимальное отрицательное воздействие на окружающую среду; экономическую эффективность принятых инженерных решений. Всё это создает благоприятные условия для привлечения пассажиров в конкурентном взаимодействии с другими видами транспорта.
Развитие высокоскоростных магистралей отдельных европейских стран, а затем создание общеевропейской высокоскоростной железнодорожной сети, поставили вопрос о совместимости технических устройств отдельных национальных ВСМ между собой (подвижного состава и стационарных устройств).
Эта проблема возникла еще в конце XIX века, когда зарождалось прямое железнодорожное сообщение между различными странами. Необходимо было принять общеевропейские стандарты на габариты подвижного состава, нормы осевой нагрузки, конструкции колесных пар, тормозных системы и устройства электроснабжения. Однако тогда вопрос не стоял так остро в связи с тем, что объем международных железнодорожных перевозок в сравнении с внутренними был незначительным.
С возникновением идеи межгосударственных высокоскоростных магистралей пришлось вернуться к вопросам технической совместимости или, как говорят в последнее время, гармонизации технических средств. Речь идет о ширине колеи, системах электроснабжения, габаритах подвижного состава и приближения строений, устройствах управления и обеспечения безопасности движения и других компонентах инфраструктуры.
Например, ширина железнодорожной колеи в Испании и Португалии равна 1668 мм, в других европейских странах – 1435 мм, в России и странах бывшего СССР – 1520 мм, в Финляндии – 1524 мм. Различны и системы электрификации железных дорог. Так, во Франции и Великобритании принята система переменного тока напряжением 25 кВ частотой 50 Гц, постоянного тока напряжением 1,5 кВ; в Германии используется переменный ток напряжением 15 кВ частотой 162/3 Гц; в России – переменный ток напряжением 25 кВ частотой 50 Гц и постоянный ток напряжением 3 кВ.
Серьезные препятствия в организации движения между Великобританией и континентальной Европой возникли из-за различия габаритов подвижного состава, что учитывалось при проектировании высокоскоростного поезда «Eurostar» для линий, соединяющих Париж, Брюссель и Лондон. Даже, казалось бы, второстепенный фактор – разница уровня высоты пассажирских платформ в разных странах – создавал проблемы при проектировании подвижного состава для массовых перевозок в международном сообщении.
Однако первоначальные технические решения по обеспечению возможности международного высокоскоростного движения были скорее вынужденными и заключались в установке на поезда дополнительного, по сути избыточного оборудования. Так, для обеспечения обращения высокоскоростных поездов «Eurostar» или «Thalis» по линиям разных стран, имеющих разные системы энергоснабжения, необходимо более сложное электрооборудование, обеспечивающее питание тягового привода подвижного состава при разном напряжении и виде тока в контактном проводе. На этих поездах установлены также 3–4 комплекта бортовых устройств регулирования движения и обеспечения безопасности, которые включаются поочередно на железных дорогах разных стран. Все это привело к тому, что цена высокоскоростных поездов для международного сообщения стала на 30–50% выше, чем эксплуатируемых на национальных ВСМ.
В целях выработки условий совместимости железнодорожных технических устройств была создана специальная Европейская ассоциация, которая разрабатывает технические условия операционной совместимости для проектирования и производства железнодорожного оборудования для общеевропейской железнодорожной сети. Совет министров транспорта Европейского Союза достиг соглашения всех заинтересованных стран и утвердил основные положения этого документа в качестве руководства. Однако работа над едиными техническими условиями, начавшаяся в конце 80-х годов прошлого века, в силу их сложности, еще не завершена, хотя по отдельным элементам комплекса проблем совместимости устройств железных дорог достигнут определенный прогресс.
4.2. Общие требования к инфраструктуре скоростных и высокоскоростных железнодорожных линий
Требования к инфраструктуре скоростных и высокоскоростных линий определяются необходимостью обеспечения высокого уровня безопасности, надежности работы конструкции пути в целом и его элементов, комфортабельности езды пассажиров, минимального вреда окружающей среде.
Существенным результатом последнего десятилетия в деятельности железнодорожного транспорта стран Европейского Сообщества стала унификация нормативной базы железнодорожного движения вообще и, организации высокоскоростного железнодорожного движения в частности. Европейская комиссия утвердила и опубликовала серию документов по технической совместимости устройств при организации высокоскоростных железнодорожных сообщений.
Основой для разработки норм и правил, касающихся проектирования, строительства, эксплуатации и обслуживания ВСМ в странах Европейского Союза является Директива (закон) Совета 96/48/EC от 23 июля 1996 г. «Об эксплуатационной совместимости трансъевропейских высокоскоростных железнодорожных системы» [ 32 ], а также последующие акты ЕС, вносящие в указанную Директиву изменения и дополнения [33].
Целью принятия данной Директивы является достижение совместимости европейской высокоскоростной железнодорожной сети на различных этапах её проектирования, строительства, постепенного ввода в эксплуатацию и эксплуатации.
Положения Директивы касаются параметров компонентов, интерфейсов и процедур, необходимых и адекватных для того, чтобы обеспечить и гарантировать совместимость высокоскоростной железнодорожной сети. Сеть определяется как система, состоящая из набора инфраструктуры, стационарных устройств и подвижного состава, а также норм и правил их обслуживания.
В Директиве подчеркивается, что Государства-члены ЕС обязаны соблюдать все основные требования, изложенные в документе, для того, чтобы обеспечить совместимость европейской высокоскоростной железнодорожной сети.
Требования, обеспечивающие безопасность, надежность, здоровье человека, охрану окружающей среды и техническую совместимость эксплуатации, определены в общих чертах в Приложении III.
Положения Директивы изложены в форме «Технических условий эксплуатационной совместимости» (Technical Specification for Interoperability – TSIs), которые охватывают основные элементы каждой подсистемы. В них также определено, какие компоненты являются критическими с точки зрения совместимости. В 2004 г. было создано Европейское железнодорожное агентство (European Railway Agency), которое отвечает за разработку и пересмотр норм и требований TSIs.
Директива составляет основу трехуровневой структуры, включающей:
- собственно саму Директиву, содержащую основные требования, предъявляемые к европейской системе ВСМ;
- технические требования к совместимости (TSIs), которые должны быть приняты в соответствии с процедурами, изложенными в Директиве;
- все другие соответствующие документы европейских организаций по стандартизации: CEN, CENELEC и ETSI3.
Трансъевропейская высокоскоростная сеть разделена на множество подсистем, организация работы и взаимодействие которых обеспечивается особыми правилами. Подсистемами являются, в том числе, государства-члены Европейского Союза.
Директива также определяет распределение функций и прерогатив государств-членов, организаций-производителей оборудования и уполномоченных органов.
Директива описывает конкретные детали, касающиеся надлежащего выполнения требований к технической совместимости (интероперабельности) технических устройств ВСМ, процедуру разрешения их ввода в эксплуатацию на территории ЕС и процедуру проверки декларации ЕС о соответствии с необходимыми требованиями и TSIs, а также роль уполномоченных органов и сотрудничество между ними.
Консультативный комитет оказывает содействие Комиссии по любым вопросам, связанным с осуществлением и применением настоящей Директивы.
Использование в полном объеме, или частично, на железных дорогах Российский Федерации техники, технологий, оборудования и инструментов для эксплуатации ВСМ, имеющихся в странах Европейского Союза, возможно только в том случае, если Директиве 96/48/EC и документам, созданным на ее основе, будут соответствовать аналогичные нормативные документы, имеющие силу в Российской Федерации.
Необходимо констатировать, что в странах, которые не входят в ЕС, но имеют ВСМ: Япония, Южная Корея, Тайвань, США, КНР разработаны и действуют свои нормативные базы, обеспечивающие процессы разработки, проектирования, строительства, производства, эксплуатации и обслуживания ВСМ, их компонентов и устройств. В Японии и США эта нормативная база складывалась в результате самостоятельных разработок и в некоторых вопросах имеет расхождения с нормами ЕС. Южная Корея создавала ВСМ под большим влиянием Франции, Тайвань – Японии, КНР успешно аккумулировала и адаптировала к своим условиям опыт нескольких ведущих в области высокоскоростного железнодорожного движения стран.
Ряд государственных структур России, ОАО «РЖД» осуществляют в настоящее время работу по изучению нормативной базы высокоскоростного железнодорожного транспорта ЕС и других стран, создают отечественную нормативную базу, совместимую по основным компонентам с базой, используемой в передовых в техническом отношении странах.
В Российской Федерации основополагающим документом в этой области является «Технический регламент Таможенного союза о безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта» [34].
К основным социально-экономическим факторам, определяющим целесообразность сооружения ВСМ, можно отнести:
- численность населения и тенденции ее изменения: чем больше численность населения, тем обширнее рынок пассажирских перевозок, включая сегмент высокоскоростных перевозок;
- развитие экономики страны и ее регионов;
- тенденция урбанизации населения: чем больше населения сосредоточено в городах, тем больше спрос на высокоскоростные железнодорожные перевозки;
- материальный уровень жизни населения: чем он выше, тем выше спрос на более дорогие высокоскоростные перевозки;
- развитие туризма;
- развитие международных деловых связей и ряд других.
В опубликованных зарубежных исследованиях, посвященных анализу эффективности осуществленных в разных странах проектов высокоскоростных магистралей, констатируется, что транспортный коридор, предполагаемый для сооружения ВСМ, должен обладать определенными социально-экономическими характеристиками. Суммарное население зоны тяготения к ВСМ должно быть не менее 20–25 млн. человек, а общий суммарный пассажиропоток (в обоих направлениях), сложившийся в данном транспортном коридоре к моменту начала эксплуатации ВСМ, должен составлять не менее 5 - 6 млн. пассажиров в год. Существенными факторами, определяющими успех проектов ВСМ, являются экономические показатели развития страны и конкретных территорий транспортных коридоров, а также материальное положение граждан, проживающих в зоне тяготения ВСМ. Взаимосвязь объёма пассажиропотока с указанными факторами позволяет прогнозировать перспективный пассажиропоток и оценивать эффективность организации высокоскоростного движения на конкретном направлении [35].
Распределение пассажирских перевозок по видам транспорта происходит на рыночной основе в зависимости от стоимости поездки, времени в пути, географической доступности транспортной инфраструктуры и других факторов [29] (слайд 18).
В результате сформированы зоны эффективного использования различных видов транспорта. На стыках этих зон имеет место конкуренция между видами транспорта (межвидовая конкуренция). Кроме того, существует внутривидовая конкуренция (т. е. конкуренция между отдельными компаниями, представляющими один и тот же вид транспорта).
Высокоскоростной железнодорожный транспорт имеет большие преимущества: возможность массовых перевозок пассажиров независимо от климатических условий и времени года, высокая скорость движения поездов, умеренная стоимость билетов, высокая безопасность движения и низкий удельный уровень ущерба окружающей среде. Время поездки пассажира в высокоскоростном поезде сокращается в разы. Недостатком высокоскоростных железнодорожных перевозок является их более высокая стоимость.
Из числа потребительских свойств транспортной услуги для пассажира определяющими являются: скорость, безопасность, стоимость проезда, комфортность и высокий уровень сервиса, частота отправления транспортных средств и соблюдение расписания, доступность информации, удобство приобретения билетов, и т. п.
Для пассажира наиболее существенным показателем скоростных характеристик того или иного вида транспорта является не максимальная скорость, а время, проведенное в поездке «от двери до двери», т.е. средняя маршрутная скорость.
Исходя из целей достижения максимальной конкурентоспособности ВСМ, необходимо соответствие протяженности линии и магистральной скорости всем другим элементам транспортной цепочки по времени их исполнения: контроль безопасности, посадка, высадка, количество остановок и время стоянок и т.д. В противном случае капитальные вложения в создание ВСМ могут оказаться малоэффективными и даже бросовыми. Типичной подобной ситуацией является часто возникающее несоответствие высокой скорости воздушных судов и низкой эффективности работы служб аэропортов по выдаче багажа, плохой организации работы общественного транспорта между аэропортом и центром города.
Одним из важнейших социально-экономических и технических вопросов сооружения и эксплуатации ВСМ является выбор величины максимальной скорости движения поездов. Верхний предел скорости устанавливается в соответствии с техническими возможностями, требованиями безопасности, экологическими требованиями и допустимой величиной капитальных вложений и эксплуатационных затрат, что определяет экономические показатели проекта. Сегодня для большинства ВСМ верхний предел скорости составляет 300 км/ч. Ряд ВСМ, сооруженных в последние годы и находящихся в процессе строительства, запроектированы для максимальной скорости движения 350 км/ч. К ним относятся ВСМ Кёльн – Франкфурт-на-Майне (Германия), Мадрид – Барселона (Испания), Восточная ВСМ (Франция), ряд новых ВСМ в КНР. Самые большие значения маршрутной скорости имеют сегодня высокоскоростные поезда во Франции и в Японии.
Известно, что по мере увеличения скорости снижается относительное уменьшение времени в пути. Например, при увеличении скорости с 50 до 100 км/ч, на участке длиной 500 км время в пути сокращается вдвое: с 10 до 5 ч. Увеличение скорости с 350 до 400 км/ч сократит время в пути с 1 ч 25 мин до 1 ч 15 мин, то есть всего на 10 мин, что для подавляющего большинства пассажиров не является показателем существенного улучшения транспортной услуги.
Вместе с тем, при повышении скорости более 350 км/ч существенно возрастают капитальные затраты и эксплуатационные расходы, включая оплату энергии, а также суммарная эмиссия СО2 и генерация шума при движении поездов. Как следствие, сегодня в мире не построена ни одна ВСМ на скорость движения более 350 км/ч.
В последние годы в ряде научных центров Японии и европейских стран были проведены комплексные исследования, которые касались энергетических затрат на движение высокоскоростных поездов со скоростью 300–350 км/ч, их воздействия на окружающую среду в части шумов и вибраций, а также стоимости стационарных сооружений. Был сделан вывод о том, что по крайней мере, на ближайшее десятилетие в коммерческой эксплуатации на ВСМ верхний предел скорости ограничится величиной 350 км/ч. Дальнейшее ее увеличение возможно только на базе принципиально новых технических решений, которые, возможно, появятся в области создания более экономичного тягового привода и совершенных конструкций экипажной части вагонов и путевых структур, решающих проблемы шума и вибрации. Одним из самых острых остается вопрос токосъема на скорости более 350 км/ч, причем не только в части собственно передачи электроэнергии, а в связи с генерацией шума.
Таким образом, очевидно, что на ближайшую перспективу максимальная скорость 350 км/ч для ВСМ будет оптимальной. Это позволяет обеспечить величины маршрутной скорости порядка 250–260 км/ч и время в пути до 3 часов.
Очевидно, что нижним пределом для ВСМ является максимальная скорость 250 км/ч, которая в транспортных коридорах протяженностью до 600–800 км обеспечит время в пути не более 5 ч.
Зависимость, опубликованная МСЖД и уточнённая рядом дополнительных данных [36], представлена на слайде 19. Она показывает сложившееся в мире распределение пассажиропотоков между авиационным транспортом и ВСМ в зависимости от времени поездки по железной дороге.
В 1987 г. Всемирной комиссией ООН по окружающей среде был опубликован доклад «Наше общее будущее», в котором было введено понятие устойчивое развитие как модель существования человечества, при которой достигается удовлетворение жизненных потребностей ныне живущих людей без лишения такой же возможности будущих поколений.
Создание электрического рельсового транспорта во многом стимулировалось необходимостью решения именно экологических проблем.
Железнодорожный транспорт, особенно высокоскоростной электрический, имеет преимущества перед автомобильным и авиационным транспортом с позиций меньшего удельного выброса не только диоксида углерода, но и всего спектра выделяемых загрязняющих веществ. Применение электрической тяги с использованием энергии, полученной на крупных тепловых или атомных станциях, является важным фактором снижения транспортной составляющей воздействия на окружающую среду.
По данным МСЖД электрифицированные железные дороги, к которым относятся и ВСМ, имеют в суммарной энергетической цепочке от генерирующих мощностей до тяговых двигателей подвижного состава наименьшие показатели выброса CO2 на 100 пасс. км: 4 кг. Для сравнения: на автотранспорте эта величина равна 14 кг, у современных самолетов – 17 кг (слайд 20) [37].
ВСМ требуют значительно меньшей территории в сравнении с автомагистралями такой же пропускной способности (слайд 21). При сопоставимых объемах перевозок воздушный транспорт требует выделения для аэропортов примерно таких же площадей, как и линии ВСМ со всей своей инфраструктурой. При этом необходимо учитывать, что помимо непосредственного занятия территории аэропортом вокруг него необходима защитная зона от шумового воздействия, в которой проживание людей связано с большим дискомфортом.
Высокоскоростные железные дороги имеют неоспоримое преимущество перед другими видами транспорта и по шумовым характеристикам (слайд 22). Как показали исследования, ВСМ производят меньший шум в сравнении с автомагистралью одинаковой провозной способности. При этом его спектральные характеристики и периодичность проявления имеют свойства, меньше беспокоящие человека. В то же время хорошо отработаны и весьма эффективны методы защиты от шума, производимого ВСМ, с помощью инженерных устройств – искусственных насыпей, экранов (барьеров), лесонасаждений, что практически нельзя сделать по отношению к аэропорту.
Этапы развития ВСМ целесообразно рассматривать с различных точек зрения.
С учётом топологии сети ВСМ можно различать:
1 этап – появление в стране первой линии ВСМ.
2 этап – появление в стране сети ВСМ.
3 этап – формирование международных ВСМ.
В настоящее время третьего этапа по данной классификации достигли Франция, Германия, Великобритания, Бельгия, Нидерланды, Швейцария и Австрия. В самое ближайшее время к ним присоединятся Испания, Италия, а возможно, Португалия и др. страны.
С учётом реализации максимальной скорости можно различать:
1 этап – реализация в стране скорости 200-250 км/час.
2 этап – реализация в стране скорости более 250 и до 300 км/час.
3 этап – реализация в стране скорости более 300 и до 350 км/час.
4 этап - реализация в стране скорости более 350 км/час.
В настоящее время третьего этапа по данной классификации достигли Франция, Испания и Германия, а Китай (кроме эксплуатации линии на магнитной подушке) делает попытку закрепиться на 4-том уровне развития ВСМ.
Основными перспективами развития ВСМ в мире являются:
Тестовые вопросы по Лекции №1
Ответы: Япония,1964; Италия,1972; Франция,1981.
Ответы: Франция, Германия, Италия, Испания; Франция, Бельгия, Германия, Швейцария; Франция, Бельгия, Германия, Англия.
Ответы: Франция, Италия, Испания, Германия, Бельгия; Франция, Бельгия, Германия, Швейцария, Австрия; Франция, Бельгия, Германия, Нидерланды, Англия.
Ответы: Москва – С.-Петербург, Москва - Юг; Москва – С.-Петербург, Москва – Берлин; Москва – Казань, Москва – С.-Петербург.
Ответы: Киев – Харьков; Киев – Львов; Киев – Днепропетровск.
Ответы:2003,Япония,581,5 км/ч;2007,Франция,574,8 км/ч;2009,Испания,581 км/ч.
Тестовые вопросы по Лекции №10
Ответы: автотранспорт; авиатранспорт; водный транспорт.
Ответы: 10 -15 млн. евро; 20 -25 млн. евро; 30 -35 млн. евро.
Ответы: большая стоимость и отсутствие отечественного высокоскоростного подвижного состава; большая стоимость и отсутствие источников финансирования; большая стоимость и отсутствие нормативно базы и опыта.
потока пассажиров, пользующихся ВСМ?
Ответы: время в пути, безопасность, экономическая доступность; время в пути, экологическая безопасность, комфорт; безопасность, экономическая доступность; комфорт.
Ответы: Япония; Китай; Испания.
3 CEN – аббревиатура от фр.: Comité Européen de Normalisation – Европейский комитет по стандартизации; CENELEC – аббревиатура от фр.: Comité Européen de Normalisation Électrotechnique – Европейский комитет электротехнической стандартизации; ETSI – аббревиатура от англ.: The European Telecommunications Standards Institute – Европейский институт телекоммуникационных стандартов.