Набирая скорость

Высокоскоростной железнодорожный транспорт является одним из величайших достижений современности. Высокоскоростными, как правило, называют поезда, которые развивают скорость более 200 км/ч. Этот порог появился в октябре 1903 года, когда скорость экспериментального электровагона Siemens&Halske (Германия) достигла отметки 203 км/ч, а всего через несколько недель подвижной состав AEG (Германия) продемонстрировал скорость 210,2 км/ч.

Однако сейчас предпочтение отдаётся поездам, которые могут разогнаться до 250 км/ч или более.

ВСМ существует более чем в 20 странах, включая Францию, Германию, Бельгию, Испанию, Италию, Финляндию, Японию и Китай. Общая протяжённость высокоскоростных магистралей (ВСМ) составляет около 52 тыс. км, при этом 70% из них расположено в Китае.


Сделано в Японии

Первая ВСМ Токайдо-Синкансэн протяжённостью 515,4 км появилась в середине ХХ века в Японии. Название «синкансэн» переводится с японского как «новая магистраль». Также поезда Синкансэн называют «поезд-пуля». Маршрут сразу стал популярным среди жителей, и затраты на строительство окупились всего за семь лет. Сеть ВСМ в Японии составляет чуть более 3 тыс. км.

Электропоезда серии Синкансэн начали эксплуатировать на электрифицированной линии Токайдо-Синкансэн в 1964 году. Колёсные пары всех вагонов работали на тяговых двигателях мощностью 185 кВт, что обеспечивало их максимальную скорость 210 км/ч (в 1986 она увеличена до 220 км/ч). Эта линия построена с колеёй 1435 мм, более широкой, чем на остальной части сети (1067 мм). Таким образом, она не может быть использована для грузовых перевозок и пропуска других поездов. Самые первые поезда включали в себя 12, реже 16 вагонов, через некоторое время появились четырёх- и шестивагонные версии.

В 1982 году в эксплуатацию ввели следующую серию электропоездов под номером 200, которые позже были модернизированы и могли достигать скорости от 240 до 275 км/ч. За все годы существования ВСМ в Японии разработано около 20 серий поездов, которые отличаются дизайном, количеством вагонов, а также конструкционными и техническими особенностями. К примеру, составы серии 400 имеют более узкий кузов, так как линия, по которой они курсировали, модернизирована из стандартной железнодорожной линии, а серия 500 впервые достигла максимальной скорости 300 км/ч. Поезда Е1 и E4 имеют два этажа.

В мае 2019 года East Japan Railway Company представила новый высокоскоростной состав Alfa-X, который способен развить рекордную в стране скорость 360 км/ч. В середине декабря в ходе испытаний он разогнался до 400 км/ч. Особенностью состава является 22-метровый нос, снижающий воздушное сопротивление, которое усиливается при заходе на высокой скорости в тоннель. Также поезд обладает воздушными тормозами и специальными магнитными пластинами в системе торможения.

Помимо высокоскоростных поездов в Японии с 1970-х годов разрабатывают экспериментальные составы на магнитной подушке (маглев). С помощью этой технологии поезда движутся силами электромагнитного поля, не касаясь в процессе движения поверхности рельсового полотна. Эта особенность позволяет исключить трение и, как следствие, повышает скорость движения.

Всего в Японии создано около 10 различных видов маглевов. Один из образцов серии L0 в ходе испытаний в 2015 году установил абсолютный рекорд скорости (603 км/ч) не только для железнодорожного транспорта, но и для наземного пассажирского транспорта в целом. В текущем году планируется выпустить усовершенствованную версию L0, которая сможет получать мощность от направляющего пути с помощью электромагнитной индукции.

Несмотря на то что японские поезда на магнитной подушке участвуют только в опытных испытаниях, в стране около шести лет назад начали строить линию для маглевов – Тюо-Синкансэн, – которая будет проходить от Токио до Нагои. Её открытие запланировано к 2025 году, а в 2045 году её собираются продлить до Осаки.


Китайский вариант

Сегодня Китай занимает первое место в мире по протяжённости ВСМ. Строительство магистралей идёт с большим опережением: правительство КНР планировало увеличить свою сеть к 2025 году до 38 тыс. км. Однако уже сейчас их протяжённость достигла 35 тыс. км (5 тыс. км построено в 2019 году), а в текущем году планируется построить ещё 2 тыс. км.

Одним из ключевых реализованных проектов в области высокоскоростного железнодорожного транспорта является шанхайский маглев. Это самый быстрый в мире поезд на магнитной подушке. Он развивает скорость до 431 км/ч. Состав курсирует на одноимённой линии длиной 30 км на магнитном подвесе, которая соединяет станцию шанхайского метро «Лунъян Лу» и международный аэропорт Пудун. Это расстояние состав преодолевает всего за 7 минут 20 секунд (в зависимости от модели поезда время может увеличиться на 50 секунд).

Этот проект, который обошёлся Китаю более чем в 935 млн евро, введён в эксплуатацию в 2002 году, но даже сегодня ещё не приносит прибыли, а ежегодные убытки составляют около 87 млн евро. Но китайские компании не отказались от идеи создания поездов на магнитной подушке. Так, в прошлом году китайский производитель железнодорожного транспорта CRRC представил прототип маглева, который получил название CRRC Qingdao Sifang. Этот проект стал результатом четырёхлетней совместной работы CRRC с более чем 30 предприятиями, университетами и государственными исследовательскими институтами.

Проектная скорость Qingdao составляет 600 км/ч.

По словам конструктора Qingdao Чжана Чжицяна, поезд будет парить на расстоянии в толщину большого пальца от рельса, обеспечивая тихое и плавное движение на скорости, близкой к авиаперелётам. «Состав на магнитном подвесе характеризуется высокой скоростью, большим ускорением и отличной способностью преодоления наклонов. Благодаря этому он сможет найти применение в перевозках пассажиров как на дальнее, так и на малое и среднее расстояние», – подчеркнул он.

Для испытания этого поезда в октябре 2019 года началось строительство магнитной трассы от Ухани до Гуаньчжоу и прокладка 200 км экспериментального пути. Тестовый трек будет двигаться в вакуумной трубе над рельсами из высокотемпературного сверхпроводника. Испытания Qingdao планируется начать в текущем году.

Ещё один проект Китая – это ВСМ, которая свяжет два города-курорта на юго-западе страны. Линию протяжённостью 430 км планируется построить для поездов на магнитной подушке с максимальной скоростью не менее 350 км/ч. Она свяжет Куньмин (административный центр Юньнаня) и Лицзян (город этой провинции). По словам заместителя руководителя провинциального комитета Юньнаня по делам развития и реформ Чжоу Минсиня, проект обойдётся в 13,3 млрд евро. Однако точные сроки реализации проекта пока не разглашаются.


Европейское ускорение

Первой ВСМ в Европе построила Франция. Во второй половине ХХ века французские инженеры начали создание высокоскоростных поездов TGV (Train à Grande Vitesse). В 1972 году создан первый прототип TGV 001 с газовым двигателем, которому удалось поставить мировой рекорд скорости (318 км/ч) среди поездов без электрической тяги. Однако из-за повышенного расхода топлива от этой идеи отказались. Полностью электрический прототип Zébulon построен в 1974 году, после чего началось серийное производство моделей TGV. Первая ВСМ (Ligne à Grande Vitesse, LGV) для их эксплуатации между Парижем и Лионом открылась в 1981 году.

Изначальная конструкционная скорость TGV первого поколения серии Sud-Est составляла 270 км/ч, хотя позже у части поездов этот показатель удалось поднять до 300 км/ч. Вслед за TGV Sud-Est начали производить различные виды поездов, в частности почтовые TGV La Poste, TGV Atlantique, TGV Réseau, TGV Duplex и Euroduplex, а также предназначенные для международных рейсов TGV TMST, TGV Thalys PBKA и TGV POS.

Стоит отметить, что в 2007 году TGV POS № 4402 установил мировой рекорд скорости для рельсовых поездов (574,8 км/ч). Для достижения этого результата состав пришлось модернизировать: снабдить более мощными тяговыми электродвигателями в моторных вагонах, установить колёсные пары большего диаметра и закрыть промежутки между вагонами для лучшей обтекаемости.

Проектирование следующего поколения TGV (Avelia Horizon) началось в 2016 году. Его главными особенностями стали большая вместимость (до 740 пассажиров), повышенное качество бортовых услуг и связи, а также снижение энергопотребления на 20% за счёт внедрения рекуперативного торможения (электроэнергия, которая вырабатывается при торможении, возвращается назад в электрическую сеть). А после вывода из эксплуатации поезда смогут быть переработаны на 97%, что позволяет считать их самыми экологичными TGV в истории.

Сегодня протяжённость LGV составляет 2734 км. Некоторые соседние страны, в том числе Бельгия, Италия и Швейцария, построили свои линии LGV и подключили их к французской сети. В Германии и Нидерландах действует аналогичная и совместимая с LGV система Thalys, а в Великобритании – Eurostar.


Колею сменят на ходу

Испания является первой европейской страной, которая построила не отдельный маршрут ВСМ, а целую сеть. Сегодня страна занимает второе место в мире по протяжённости ВСМ – 3330 км. При этом на стадии строительства находится ещё 1293 км высокоскоростных линий.

Первой ВСМ в Испании стала линия Мадрид – Севилья, она начала работу в 1994 году.

Разработка прототипа поезда для этой магистрали (AVE серии 102 или Talgo 350 совместного производства Talgo и Bombardier) началась ещё в 1993 году. В ходе тестовых испытаний поезд смог развить скорость 356,8 км/ч, но из-за технологических ограничений двигателей этот показатель снизился до 330 км/ч. Однако этой скорости достаточно, чтобы преодолеть расстояние в 621 км между Мадридом и Барселоной примерно за 2 часа 30 минут.

Поезда AVE серии 102 начали курсировать в Испании в 2007 году. Но уже в 2011 году Саудовская Аравия заключила с Talgo контракт на поставку этого подвижного состава для обслуживания проектируемой на тот момент высокоскоростной железнодорожной магистрали Харамейн между Меккой и Мединой. Линия открылась только в октябре 2018 года. Учитывая климатические и географические особенности региона, предприятие увеличило количество посадочных мест, повысило производительность системы кондиционирования воздуха и приняло дополнительные меры по защите составов от песка и пыли.

Одной из особенностей испанских железных дорог является ширина колеи. На основной сети используется иберийская колея (1668 мм), а на ВСМ – европейская (1435 мм). Это позволяет использовать подвижной состав, совместимый с большей частью Европы, но усложняет связь между основной и высокоскоростной железнодорожной сетью страны. Для того чтобы решить эту проблему, в Испании пришлось разработать вагоны и локомотивы, способные менять ширину колеи на ходу, пункты смены колеи оборудованы на узловых станциях ВСМ.

У испанских ВСМ есть одно неоспоримое преимущество перед китайскими: под высокоскоростные перевозки отданы старые центральные вокзалы крупных городов. Это позволяет пассажирам комфортно и быстро добираться до высокоскоростных вокзалов.

Опыт Китая и Европы показывает, что такие крупные проекты, как ВСМ, вносят весомый вклад в социальное и экономическое развитие стран, повышают уровень занятости и качество жизни населения. Это вид транспорта не только увеличивает мобильность жителей, но и привлекает бизнес и туристов в отдалённые уголки страны.

Однако ВСМ являются не только технологичными, но и крайне дорогостоящими. К примеру, Франция потратила на высокоскоростные проекты около 38 млрд евро, Испания – около 31 млрд, Италия – почти 32 млрд, Германия – 28,5 млрд. Общие затраты в Китае уже превысили 1,2 трлн евро.

Как показывает международный опыт, ВСМ выгодно строить там, где высока плотность населения. К примеру, в Великобритании ВСМ не развиты, поскольку в стране только один многомиллионный город – Лондон. А в США, где плотность населения значительно меньше, чем в Китае и Европе, целесообразнее летать на самолётах.

Ксения Ермакова