Опытным путём

Научное сообщество сформировало программу сопровождения проекта строительства в России первой высокоскоростной железнодорожной магистрали (ВСМ). Сейчас документ проходит обсуждение с причастными департаментами и дирекциями ОАО «РЖД». По его итогам возможны корректировки, учитывающие все основные предложения. Ключевая задача программы – выстроить чёткую логическую цепочку, которая соединит процессы на всех этапах проекта: от строительства линии и создания для неё подвижного со­става до её непосредственной ­эксплуатации.

Особый случай
Уже заявлено о том, что на ВСМ Москва – Казань пассажирские поезда должны будут двигаться со скоростью до 400 км/ч. Но достичь этого при копировании опыта организации высокоскоростного движения из любой другой страны не представляется возможным, так как пока нигде нет практики эксплуатации линии с такими параметрами. Максимально близкая цифра – 360 км/ч. Разница существенная. От неё, например, зависят ширина междупутья, габариты приближения строений, конструкция объектов инфраструктуры, установленная мощность систем электроснабжения и многое другое.

Конечно, в качестве эксперимента электропоезда разгонялись и до более значительной скорости. В 2007 году во Франции был установлен рекорд – 574,8 км/ч. Однако этот результат был достигнут в кардинально иных условиях, чем в России. Путь проходил на других грунтах, в отличной от нашей климатической зоне. Кроме того, параметры железнодорожной системы (ширина колеи, высота подвешивания контактного провода и др.) также отличаются от отечественных.

Впрочем, даже если бы все эти условия были абсолютно идентичны, перенести данный опыт в Россию было бы сложно в силу других причин. Например, во Франции высокоскоростное движение осуществляется на шпальном основании с балластной призмой. В России на первый взгляд то же самое. Однако по форме, структуре, свойствам щебень, добываемый в нашей стране и за рубежом, существенно разнится. И это необходимо учесть. Поэтому даже если строить путь по образу и подобию Франции, для начала нужно проверить, как ведёт себя балластная призма при прохождении поезда.

Возможно, для наших условий окажутся более предпочтительными безбалластные системы пути, которые широко внедряются в Германии и Китае.

Таким образом, даже при передаче технологий все они должны быть опробованы в российских условиях и оптимизированы под них. А это является очень серьёзной задачей, что подтверждает уже имеющийся опыт эксплуатации скоростных поездов «Сапсан» и «Аллегро». Они наглядно продемонстрировали, что необходимо не только дорабатывать и изменять технологию для того, чтобы она стала применимой в России, но и проводить комплексные испытания. Только так может быть подтверждено, что все системы функционируют должным образом и при этом не создаётся никаких угроз для безопасности движения. Результаты таких испытаний становятся страховкой от появления технических проблем в процессе эксплуатации.

Системный подход
Составленная программа научного сопровождения нацелена на комплексное решение всех вопросов, которые могут возникнуть при внедрении в России высокоскоростного движения. При этом определяющими для массива возникающих задач являются транспортная и маркетинговая модели проекта, то есть исходные данные будущей магистрали. К ним относятся маршрут, пассажиропоток, число остановочных пунктов, частота движения, скорость, ключевые показатели комфорта и т.д. Сюда же входят все планы по организации движения контейнерных поездов, в том числе схемы размещения терминальных и обслуживающих комплексов. При этом важно также формирование общего видения технологии содержания и ремонта линии.

В конечном счете реализация программы должна привести к формулировке всех требований к инфраструктурным подсистемам и подвижному составу будущей магистрали. При этом работа будет проводиться по отдельным блокам, по каждому из которых уже определены вполне конкретные цели и задачи, а также примерно понятен круг исполнителей. Большую часть деятельности по сопровождению проекта способны выполнить четыре базовых научных центра, знающие специфику отечественных транспортных систем.

Наибольшую область компетенций имеет ВНИИЖТ, который занимается вопросами, связанными с подвижным составом, путём и путевым хозяйством, электрификацией и энергоснабжением железных дорог, транспортным материаловедением. Также это НИИАС, который специализируется на создании систем управления, связи, СЦБ, программировании. В изучении аспектов, связанных с механикой движения, участвует ВНИКТИ. Кроме того, предполагается, что к работе подключится Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожной гигиены. В его компетенции решение санитарно-гигиенических и эргономических вопросов, например, относящихся к созданию комфортных условий для пассажиров, локомотивной и поездной бригады, системы обеспечения микроклимата. Естественно, к работам также будут привлекаться специалисты вузов и других исследовательских центров.

Предполагается, что группы учёных сформулируют начальные требования к каждой подсистеме инфраструктуры и подвижного состава. При этом все блоки должны быть увязаны друг с другом, чтобы не получилось так, что для взаимодействующих систем предъявляются различные требования. В целом на этот этап может уйти около полугода. Но возможны и изменения, так как сроки напрямую связаны с принятием решений по целому ряду вопросов, связанных с реализацией проекта ВСМ. При этом очевидно, что задача такого уровня сложности должна обеспечиваться как за счёт государства или железнодорожных компаний, так и за счёт производителей различных элементов ВСМ, которые заинтересованы в участии в реализации проекта.

В реальной плоскости
Программой предусматривается, что на базе начальных требований в дальнейшем должны быть развёрнуты практические испытания. Очевидно, что только математических и физических моделей недостаточно, так как ни одна из них не способна воспроизвести всю полноту реальных условий. А потому речь идёт о создании и исследовании натурных объектов. Причём работа может строиться в несколько этапов. Например, при оптимизации формы головных вагонов необходимо использовать аэродинамическую трубу, как это делают авиастроители. Однако только этого недостаточно.

Программой предусмотрено, что для крупных экспериментов часть строящейся линии станет тестовым полигоном. Причём здесь будет изучаться не только подвижной состав, но и подходы к различным вариантам строения пути. Например, на разных участках можно уложить безбалластные плиты или шпалы различных производителей и экспериментально проверить, как эти элементы проявят себя в реальных условиях. В этом случае выбор будет делаться на основании не заявленных, а подтверждённых свойств, что станет гарантом качества пути и безопасности движения. Иначе исключить риск, что конструкции не выдержат нагрузку, невозможно. Тем более что и в мировой, и в отечественной практике такие случаи известны.

Также на испытательном полигоне можно проводить эксперименты, в ходе которых будут проверены все аспекты взаимодействия подвижного состава, инфраструктуры и окружающей среды. В частности, проанализировать, как пассажирские и ускоренные контейнерные поезда будут проходить кривые различных радиусов, переходные кривые, стрелочные переводы, мосты, эстакады и тоннели. Можно будет исследовать аэродинамическое взаимодействие поездов при встречном движении. При этом понятно, что различие в скоростях контейнерного состава и пассажирского экспресса весьма существенно.

Требования к конструкции и параметрам пути должны учитывать эти отличия и обеспечивать безопасное движение.

Кроме того, важно экспериментально убедиться, насколько комфортно будут себя чувствовать не только пассажиры высокоскоростного поезда, но и люди, которые находятся на станциях в момент прибытия или прохождения экспресса.

Золотой стандарт
Полученные в ходе исследований результаты позволят сформулировать окончательные технические требования к поставщикам продукции для высокоскоростной магистрали. Кроме того, обоснованные параметры станут базой для нормативных документов. Их формирование в программе научного сопровождения выделено в отдельное направление.

Планируется, что все документы будут разрабатываться на основе европейских, но с учётом отечественной специфики. Поэтому предполагается, что так называемый метод «смены обложки», при котором содержание переводится с языка оригинала на русский, будет применяться в малом числе случаев. Железнодорожный транспорт, а значит, и описывающие его нормы – это сложная система, в которой, образно говоря, работают тысячи связанных между собой «шестерёнок». Если одну из них вытащить и на её место поставить другую, с новыми зубьями, то прежней слаженной работы уже не получится, механизм начнёт сбоить.

При этом надо понимать, что каждый технический норматив как в России, так и в Европе плотно встроен в своё законодательное окружение. На железнодорожный стандарт могут ссылаться различные акты: общепромышленные и строительные правила, а также, например, документы, регламентирующие страховую деятельность или систему обеспечения ответственности. В результате даже незначительные на первый взгляд изменения могут привести к разрушению стройной юридической системы, внести в неё элемент хаоса.

Поэтому прежде чем корректировать нормативные документы, необходимо буквально под лупой изучить, какое влияние это может оказать как на сам железнодорожный транспорт, так и на всё законодательное окружение. И, вероятно, в этой работе должны принимать участие не только учёные. Ведь это часть технических регламентов, а они лежат в сфере ответственности государства.