Главная Сегодня

Железная дорога будущего: поезда на монорельсах и вагоны, парящие над землей

В скором времени нас ожидают поезда, которые будут ездить без мотора, а составы смогут передвигаться в вакуумной трубе со скоростью авиалайнера

Локомотив, тянущий по рельсам цепочку вагонов, еще долго будет оставаться важнейшим транспортом для человечества. Для многих отраслей промышленности и сфер бизнеса он просто незаменим. В соседней России железная дорога обеспечивает 87% перевозок грузов. Такая же ситуация в Китае. С 2008 г. Поднебесная нарастила протяженность путей с 80 до 110 тыс. км — больше, чем длина всех автомагистралей Украины. В Украине железнодорожный транспорт также на первых ролях — он обеспечивает 82% грузовых и около 50% пассажирских перевозок. По информации "Укрзалізниці", сеть железных дорог Украины составляет 22 тыс. км. Одна из главных задач железнодорожников — ускорение поездов. Что же ждет один из самых востребованных видов транспорта в будущем?

a_maglev_train_coming_out_pudong_international_airport_shanghai_1__
a_maglev_train_coming_out_pudong_international_airport_shanghai_1__

Линия поезда на магнитной подвеске связывает Шанхай и международный аэропорт. Фото: devianart.com

Монорельс: альтернатива трамваю

Идея пустить вагоны по одному рельсу не дает покоя инженерам уже лет сто пятьдесят. Опыт показал, что такой способ перевозки людей неплохо оправдывает себя в аэропортах для сообщения между терминалами или между терминалом и парковкой, для связи аэропорта с центром города либо в качестве городского общественного транспорта. Ведь трамваи сегодня — слишком тихоходный и шумный транспорт, а рельсы на проезжей части нередко мешают движению автомобилей. Магистрали же для монорельса предлагают строить над дорогами и улицами на высоте пять—семь метров.Скорость движения вагонов может даже превышать 100 км/ч.

Но монорельсовая транспортная система сложна как в строительстве, так и в обслуживании — содержание такой линии обходится гораздо дороже, чем обслуживание любого другого общественного транспорта. Да и на деле вагоны часто движутся с небольшой скоростью. Поэтому монорельс так и не получил массового распространения, хотя уже давно вышел из области фантастики. В мире насчитывается несколько десятков таких дорог (в Европе всего три — в Вуппертале, Дортмунде и Москве). Одна из самых известных — дорога, соединяющая искусственный остров Палм Джумейра с городскими кварталами и метро в Дубае (ОАЭ). А вот самая длинная в мире монорельсовая система (55,6 км) построена в китайском мегаполисе Чунцин. Самым экономически выгодным в мире считается монорельс в Токио, а самый старый из ныне действующих (построен в 1902 г.) — в немецком городе Вупперталь.

dubai_monorail_panoramio.com_1__
dubai_monorail_panoramio.com_1__

Дубай поезд мчится по "стволу" рукотворного острова-пальмы. Фото: anoramio.com

Экорайд с горки на горку

Конструкторы из Института промышленных исследований (Токио) предложили использовать для перевозок гористый рельеф. Решено было задействовать силу земного притяжения и развить идею, заложенную в аттракционе "американские горки".

"Если построить "холмистую" дорогу, то по ней смогут передвигаться вагончики, которым мотор не нужен — масса кабины с пассажирами придаст ему скорость, с которой он будет двигаться до ближайшей станции. Само собой, последняя будет построена с таким расчетом, чтобы на ней этот вагончик автоматически затормозил — объяснил руководитель группы Суда Есихиро. Если поднять вагоны EcoRide с помощью лебедки на высоту 10 м, то они, скатываясь с такой высоты, способны проезжать расстояние в 400 м со скоростью до 60 км/ч. Несколько муниципалитетов уже проявили интерес к транспортной системе. Ожидается, что первый EcoRide заработает в следующем году.

eco_ride_1__
eco_ride_1__

Безмоторный поезд

Вакуумные поезда: пока только в чертежах и расчетах

В конструкции поезда на магнитной подвеске удалось избавиться от трения качения, так что одним из важнейших барьеров на пути к наращиванию скорости стало сопротивление воздуха. Выход для инженера очевиден: нужно пустить состав внутри трубы, из которой этот самый воздух выкачан. Теоретически вагоны в вакуумной трубе могут развивать скорость до 8 тыс. км/ч. и составить конкуренцию пассажирским авиалайнерам.

Впрочем, дальше теории дело пока не пошло, хотя проектов хватает. Так, известный изобретатель и предприниматель Илон Маск (миллиардер, основатель, владелец, генеральный директор и главный инженер компании-разработчика серии ракет-носителей SpaceX) вынес на суд общественности систему Hyperloop ("Гиперпетля") — альтернативу строительства обычной ж/д ветки между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом. Маск раскритиковал проект: "За $60 млрд. это будет самый медленный и самый дорогой скорый поезд в мире". По его задумке, "Гиперпетля" представляет собой размещенные на эстакадах трубопроводы, в которых поддерживается низкое давление (тысячная доля атмосферного). По мнению Маска, "Гиперпетля" способна намного дешевле перевозить пассажиров между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско, да еще и преодолевая 550 км за полчаса со средней скоростью 950 км/ч.

Интересно, что Маск и его компания не запатентовали "Гиперпетлю". Она предлагается как открытая идея, к реализации которой приглашаются все, кому хватит способностей и средств.

Скептики успели подвергнуть "Гиперпетлю" конструктивной критике. Акцент делают на недооценке затрат количества энергии, необходимой для обеспечения работы системы. Звучат даже мнения, что это не более чем удачный PR-ход опытного авантюриста. Впрочем, Маск обещает вскоре построить демонстрационную модель "Гиперпетли" (учитывая, что его состояние — $8 млрд., обещание выглядит вполне реалистичным). В августе он представил 2 варианта Hyperloop: пассажирский (капсула перевозит 28 человек, внутренний диаметр трубопровода — 2,23 м) и пассажирско-грузовой (трубопровод диаметром 3,3 метра).

hyperloop_businessinsider.com_1__
hyperloop_businessinsider.com_1__

Фото:businessinsider.com

Маглев: состав, парящий на магнитных полях

Трение накладывает большие ограничения на увеличение скорости движения. Поэтому инженеры уже почти столетие предпринимают попытки создать поезд, не соприкасающийся ни с чем, кроме воздуха, — буквально парящий в нескольких сантиметрах над землей. Теоретически ничто не мешает в этом случае добиться скорости самолета. Чтобы заставить поезд зависнуть, используются магниты, которые отталкиваются друг от друга одинаковыми полюсами. Транспортную систему, построенную на таких принципах, назвали "маглев" (от словосочетания "магнитная левитация").

Чтобы привести зависший в воздухе маглев в движение, применяют так называемый линейный двигатель. Он работает по принципу традиционного электродвигателя, но отличается конструкцией. Использование линейного двигателя уменьшает массу конструкции, а движение поезда (включая разгон и торможение) проходит плавно и почти бесшумно.
Первый коммерческий маглев соединил аэропорт "Пудун" и город Шанхай в Китае. Расстояние в 30 км состав преодолевает меньше, чем за 8 минут, разгоняясь до скорости 431 км/ч. Этот поезд на магнитной подушке эксплуатируется с 2004 г. Строительство, которое вела немецкая компания, обошлось в $1,2 млрд.

Преградой для развития такого почти идеального транспорта является его колоссальная стоимость. Затраты на сооружение километра трассы суперпоезда сравнимы со стоимостью километра тоннеля традиционного метро. Именно поэтому продолжение линии шанхайского маглева отложили на неопределенный срок.

Впрочем, опыт эксплуатации французского скоростного поезда TGV еще в 70 годах прошлого века показал: поднять скорость традиционных рельсовых составов до 350 км/ч — вполне реально. Более того, в течение последующих десятилетий максимальную скорость "обычных" поездов довели до 500 км/ч. Так что интерес к поездам на магнитной подвеске несколько поутих.

Но крест на транспортной системе ставить никто не намерен. Открытие высокотемпературной сверхпроводимости, развитие массового производства магнитотвердых ферритов (составляющая сплавов железа), удешевление цифровых технологий для систем управления и силовой полупроводниковой электроники — весь этот комплекс технологий в ближайшее время возродит интерес к маглевам.

japan-tests-310mph-maglev-train-2_1__
japan-tests-310mph-maglev-train-2_1__

Так, в Японии в следующем году начнется строительство поезда L0 и трассы, заглохшее 2 года назад. После его завершения расстояние между Токио и Нагоя (286 км) можно будет преодолеть за 40 мин (на традиционном скоростном поезде поездка занимает более 1,5 ч.). Поезд L0 будет состоять из 13 вагонов по 68 пассажиров каждый. Большая часть трассы маглева будет пролегать под землей на глубине 100 м. 

Экраноплан: техника с пропеллером

aero-train-4_1___01
aero-train-4_1___01

AeroTrain главный недостаток — производит много шума. Фото:inhabitat.com

В начале XX века инженеры открыли эффект экрана — поток воздуха под крылом низколетящего летательного аппарата доходит до земли и отражается. За счет этого давление под крылом растет и аппарат приподнимается. Это явление японские инженеры использовали для создания поезда-экранолета. Он движется, как и маглев, в нескольких сантиметрах над землей. По сравнению с маглевом, поезд-экраноплан значительно дешевле, если бы не несколько "но" — высокий уровень шума и крайне сложное управление. Пилот должен не только управлять двигателем и тормозами, но и контролировать сам процесс движения (подъем, приземление, крены, отклонения от курса). В 2011 г. инженеры из университета Тохоку (Япония) начали эксперименты с роботом, оборудованным тремя парами крыльев и пропеллерами. С его помощью отрабатывают алгоритмы автоматической коррекции движения аппарата. Если компьютеры научатся контролировать полет, то проект AeroTrain можно воплощать в жизнь. Полноразмерный AeroTrain будет иметь длину 80 м., и перевозить 300 пассажиров со скоростью 500 км/ч. Энергию для поезда будут вырабатывать ветряки и солнечные батареи.

Подпишись на наш telegram

Только самое важное и интересное

Подписаться
Читайте Segodnya.ua в Google News
Источник: Сегодня

Новости партнеров

Популярные статьи

Новости партнеров

Нажимая на кнопку «Принять» или продолжая пользоваться сайтом, вы соглашаетесь с правилами использования файлов cookie.

Принять