Высокоскоростной ЖД транспорт

Введение

В нашей стране наиболее популярным видом транспорта являет железнодорожный транспорт. Это обусловлено, прежде всего густой сетью железнодорожных линий, относительно невысокой стоимостью проезда, удобностью и другими немаловажными факторами.

Железнодорожный транспорт играет исключительно важную роль в развитии экономики любого государства, так как, осуществляя перевозки грузов в соответствии с потребностями производства, он обеспечивает нормальное функционирование и развитие всех его отраслей, регионов и предприятий.

Железнодорожный транспорт - жизненно важная отрасль хозяйства, обеспечивающая экономическую безопасность и целостность государства.

              В туристской отрасли железнодорожный транспорт играет одну из главных ролей, обеспечивая доставку туристов в самые разные, а порой и труднодоступные уголки мира.

              Сегодня во всём мире активно ведутся разработки более пассажиро- и грузо-  вместительных скоростных поездов.

История развития железнодорожного транспорта

В Древнем Египте, Греции и Риме существовали колейные дороги, предназначавшиеся для перевозки по ним тяжелых грузов. Устроены они были следующим образом: по выложенной камнем дороге проходили две параллельные глубокие борозды, по которым катились колеса повозок. В средневековых рудниках существовали дороги, состоящие из деревянных рельсов, по которым передвигали деревянные вагоны. Есть версия, что отсюда пошло название "трамвай", т. е. "бревенчатая дорога".

Примерно в 1738 г. быстро изнашивавшиеся деревянные рудничные дороги были заменены металлическими. Вначале они состояли из чугунных плит с желобами для колес, что было непрактично и дорого. И вот в 1767 г. Ричард Рейнольдс уложил на подъездных путях к шахтам и рудникам Колбрукдэйла стальные рельсы. Конечно, они отличались от современных: в сечении они имели форму латинской буквы U, ширина рельса была 11 см, длина 150 см. Рельсы пришивались к деревянному брусу желобом кверху. С переходом на чугунные рельсы стали делать и колеса у телег чугунными. Для передвижения вагонеток по рельсам использовалась мускульная сила человека или лошади.

Постепенно рельсовые пути выходили за пределы рудничного двора. Их стали прокладывать до реки или канала, где груз перекладывался на суда и дальше перемещался водным путем.

Решалась проблема предотвращения схода колес с рельсов. Использовали угловое железо (сплав), но это увеличивало трение колес. Затем стали применять закраины (реборды) у колес одновременно с грибовидной формой рельса в разрезе. Сходы с рельсов прекратились.

В 1803 г. Тревитик решил использовать свой автомобиль для замены конной тяги на рельсовых путях. Но конструкцию машины Тревитик изменил - он сделал паровоз. На двухосной раме с четырьмя колесами находился паровой котел с одной паровой трубой внутри. В котле над паровой трубой горизонтально размещался рабочий цилиндр. Шток поршня далеко выдавался вперед и поддерживался кронштейном. Движение поршня передавалось колесам при помощи кривошипа и зубчатых колес. Имелось и маховое колесо. Этот паровоз короткое время работал на одной из рудничных дорог. Чугунные рельсы быстро выходили из строя под тяжестью паровоза. Вместо того чтобы заменить слабые рельсы более прочными, отказались от паровоза. Уже после Тревитика, забыв о его изобретении, многие пытались создать паровоз. Его делали с зубчатыми колесами, с толкачами в виде ног, протягивали вдоль пути цепь, которая навивалась на шкив, укрепленный на паровозе, и т. д.

Человеком, который сумел проанализировать, обобщить и учесть весь предшествующий опыт в паровозостроении, был Джордж Стефенсон. Известны три типа паровоза Стефенсона. Первый, названный им "Блюхер", был построен в 1814 г. Локомотив мог передвигать восемь повозок массой 30 т со скоростью 6 км/ч.

Паровоз имел два цилиндра, зубчато-колесную передачу. Пар из цилиндров вырывался наружу. Затем Стефенсон создал устройство, которое было этапным в паровозостроении - конус. Отработавший пар стал отводиться в дымовую трубу.

Второй паровоз был создан в 1815 г. Стефенсон заменил зубчатую передачу непосредственным соединением кривошипным механизмом поршней цилиндров с движущимися осями и спарил колеса с помощью жестких дышел. Стефенсон был первым паровозостроителем, который обратил внимание на путь и на взаимодействие локомотива и пути. Он изменил соединение рельсов, смягчив толчки, снабдил паровоз подвесными рессорами.

Стефенсон пришел к выводу, что путь должен быть по возможности горизонтальным и что, несмотря на дороговизну путевых работ, необходимо устройство насыпей и выемок при постройке железной дороги. На первой в мире железнодорожной линии Стоктон - Дарлингтон предполагалось в качестве тяги использовать лошадей как наиболее надежное средство. В 1823 г. Стефенсон стал работать на строительстве этой линии, и в том же году он основал первый в мире локомотиво- строительный завод в Ньюкастле.

Первый вышедший из этого завода паровоз назывался "Локомашен No I". Он мало отличался от предыдущих и перевозил грузы со скоростью 18-25 км/ч. Для передвижения пассажирских вагонов на линии Стоктон - Дарлингтон использовались лошади. На наиболее крутых участках составы передвигались с помощью канатов. Были уложены и чугунные, и стальные рельсы.

Первая паровая железная дорога Ливерпуль - Манчестер была открыта в 1830 г. С этого времени началось быстрое развитие железнодорожного транспорта. В том же 1830 г. первая железная дорога была построена в Америке между Чарльстоном и Огеста протяжением 64 км. Паровозы сюда были доставлены из Англии. Затем железнодорожное строительство начали одна за другой европейские страны:

1832-1833 гг.- Франция, Сен-Этьен-Лион, 58 км;

1835 г.- Германия, Фюрт - Нюрнберг, 7 км;

1835 г.- Бельгия, Брюссель-Мехельн, 21 км;

1837 г.- Россия, Санкт-Петербург-Царское Село, 26,7 км.

Здесь необходимо заметить, что еще в 1834 г. в Нижнем Тагиле была сооружена чугунная дорога протяжением 854 м с паровой тягой. Паровоз был построен отцом и сыном Черепановыми. Первый их "сухопутный пароход" (так в России в то время называли паровозы) провозил 3,3 т руды со скоростью 13-15 км/ч. Кроме груза, паровоз мог везти до 40 пассажиров. Вскоре Черепановы сделали второй, более мощный паровоз, который водил составы массой до 16 т. Но эту дорогу не считают первой железной дорогой в России, так как она вскоре прекратила свое существование - хозяева предпочли гужевой транспорт.

Железные дороги, зародившись в Англии, распространились по всему миру. Всего до 1860 г. было построено примерно 100 тыс. км железных дорог, из них почти 50 тыс. в США, 16,8 тыс. - в Великобритании, 11,6 тыс. - в Германии и 9,5 тыс. км - во Франции. Из других стран, где в этот период разворачивалось железнодорожное строительство, следует отметить Бельгию, где до 1860 г. было построено 1,8 тыс. км железных дорог, Испанию - 1,9 тыс., Италию - 1,8 тыс., Австро-Венгрию - 4,5 тыс. км. В России в 1851 г. было завершено строительство важной для страны линии Ст.-Петербург - Москва длиной 650 км.

В 60-х годах XIX века после отмены крепостного права значительно возросли объемы железнодорожного строительства в России - в десятилетие с 1890 по 1870 г. она заняла второе место после США по вводу новых линий. В России интенсивный рост сети продолжался и далее, и лишь русско-турецкая война (1877 - 1879 гг.) несколько затормозила этот процесс. Но уже с 1892 г. строительство железных дорог возобновилось. Их протяженность за 10 лет увеличилась более, чем на 20 тыс. км.

В 70 - 80-е годы XIX века объемы железнодорожного строительства продолжали возрастать. В 1880 г. наибольшую протяженность железных дорог в Европе имела Германия - 33 838 км, за ней шла Великобритания - 28 854, затем Франция - 26 189, европейская часть России (с Финляндией) - 23 429 и Австро-Венгрия - 19 512 км.

В десятилетие - с 1890 по 1900 г. темп прироста мировой сети снизился до 172,7 тыс. км, но в следующее десятилетие он снова возрос до 239,8 тыс. км. В 1908 году протяженность железных дорог Земного шара превысила 1 млн км. В период 1910 - 1916 гг. железнодорожная сеть Европы возросла на 24 764 км, в том числе Италия увеличила свою рельсовую сеть на 7,6%, Голландия - на 6,4% Германия - на 6,3%, Австро-Венгрия - на 4,1%, Франция - на 4,1%, Бельгия - на 3,6%, Англия - на 2,8%, Испания - на 2,4%. Между тем Россия увеличила свою сеть на 22,6%, а США на 7,9%.

Период между первой и второй мировыми войнами имеет ряд характерных особенностей.

В ряде стран Европы наблюдается фактическая остановка развития железнодорожной сети. В Великобритании строительство новых железных дорог практически не велось. То же самое можно сказать о Чехословакии, Румынии и некоторых других странах. Однако это не относится ко всем странам Европы. В этот период сеть железных дорог Германии увеличилась примерно на 10 тыс. км.

Почти на столько же возросла длина сети во Франции. В СССР сеть увеличилась почти на 30 тыс. км. В Бельгии длина сети возросла на 1,5 тыс., в Швеции - почти на 3 тыс., в Испании - на 2 тыс. км. В Европе с 1913 по 1939 г. протяженность сети возросла на 89 тыс. км.

К началу второй мировой войны примерно половина мировой железнодорожной сети приходилась на семь государств - США, СССР, Великобританию, Францию, Германию, Италию, Японию. В этих странах (кроме СССР и Италии) была достигнута очень высокая густота сети, во много раз превосходящая густоту сети стран Африки или Азии. В Европе наибольшую густоту железнодорожной сети имели Великобритания, Франция, Бельгия, Голландия, Дания, Германия, Чехословакия, Австрия, Швейцария. Менее развитая сеть была в СССР, Италии, Польше, Венгрии, Румынии, балканских и скандинавских странах. Железнодорожные линии сосредоточивались в промышленных районах.

Железнодорожная сеть СССР на 1 января 1938 г. по протяженности занимала второе место в мире и составляла 85,1 тыс. км. Основные железнодорожные линии меридионального направления связали Донбасс, Кавказ и Нижнее Поволжье с Москвой, Ленинградом и северными районами страны. В широтном направлении важная роль принадлежала железнодорожным линиям, идущим из Москвы, Ленинграда и Донбасса на Урал и в Среднюю Азию. Большое значение имела Транссибирская магистраль, связавшая районы Урала, Сибири и Дальнего Востока. Турксиб обеспечил кратчайший путь из Средней Азии в Сибирь и на Дальний Восток. Но густота сети СССР была невелика.

После второй мировой войны железнодорожная сеть СССР стала восстанавливаться, а затем и возрастать. На 1989 г. ее общая длина составила 1234,9 тыс км. Но это уже новейшая история...

Высокоскоростной железнодорожный транспорт.

Перспективы развития.

Один из аспектов высокоскоростного транспорта – специальный рельсовый путь с очень большим радиусом поворота, рельсы должны быть сварены вместе и иметь хорошую основу, чтобы избежать колебаний и повреждений. Рельсы должны быть без стыков и без дноуровневых переездов для автомобилей. В основном, для такого транспорта используют электровозы.

Общая протяженность высокоскоростных магистралей (ВСМ) в мире в настоящее время составляет без малого 7000 км, в том числе 3750 км в Европе, причем высокоскоростные поезда обслуживают также полигон протяженностью около 20 тыс. км обычных железнодорожных линий, реконструированных под скоростное движение.

Идея отдельной высокоскоростной железной дороги родилась в Японии так как железная дорога между Токио и Осакой была перегружена.

Первой в мире "высокоскоростной железной дорогой" стала «Tōkaidō Shinkansen», официально открытая в октябре 1964 (строительство началось в 1959 году). Поезда Shinkansen нулевой серии, построенные Кавасаки, достигали скорости в 200 км/ч (средняя скорость 160 км/ч) на маршруте "Токио - Нагоя - Киото - Осака".

Не будем углублятся дальше в историю, приведем краткую хронологию:

·  1979 Во Франции представлены поезда TGV, они перемещаются со средней скоростью 213 км/ч и с максимальной скоростью в 300 км/ч.

·  1990 Во Франции TGV поставил мировой рекорд скорости для электровозов, скорость составила 515 км/ч.

·  1990ые Amtrak представляет первую и единственную систему Acela Express в США.

·  2007 В Испании представлены поезда со скоростью 350 км/ч.

И в Японии и во Франции начальным стимулом для введения высокоскоростного железнодорожного транспорта была потребность в дополнительной вместимости, чтобы удовлетворить увеличивающийся спрос на пассажирские железодорожные перевозки. В обоих случаях решили строить полностью отдельную прямую пассажирскую высокоскоростную линию. Уменьшенное время в пути (около 3 часов) вызвал небывалый рост числа перевезённых пассажиров. Это был коммерческий успех, который вдохновил многие страны на расширение или постройку сети высокоростного железнодорожного транспорта.

Путешествие по железной дороге становится более конкурентоспособным в областях с более высокой плотностью населения или где бензин дорог, потому что обычные поезда потребляют меньше топлива, чем автомобили (хотя немного более, чем автобусы). Очень немного высокоскоросотных поездов потребляют дизель или другое ископаемое топливо, однако электростанции, которые предоставляют электроэнергию электропоездам, могут также потреблять ископаемое топливо. В Японии и Франции, где существуют самые обширные сети высокоскоростного транспорта, большая часть электричества добывается атомной энергетикой. Однако даже используя электричество, произведенное от угля или нефти, поезда потребляют меньше топлива на пассажира на километр, чем типичный автомобиль.

Сети железной дороги, как и шоссе, требуют больших вложений в основной капитал и таким образом требуют, больших правительственных инвестиций чтобы быть конкурентоспособными против существующего господства самолетов и автомобилей. Городская плотность населения и общественный транспорт были ключевыми факторами в успехе европейского и японского железнодорожного транспорта, особенно в Нидерландах, Бельгии, Германии, Швейцарии, Испании и Франции.

Высокоскоростной железодорожный транспорт более выгоден, чем обычный, не считая стоимости конструирования инфраструктуры. Причина - то, что много эксплуатационных затрат, таких как штат, имеют фиксированные расходы в час, в то время, как доход от билета основан на расстоянии. Пассажиры также платят больше за километр за высокую скорость. Таким образом эксплуатационное отношение дохода/стоимости больше для высокоскоростных систем.

Итак, рассмотрим, чем же обладают страны на данный момент:

Начнём с первопроходцев высокоскоростного железнодорожного транспорта – японцев. В Японии этот транспорт носит название СИНКАНСЕ́Н (Shinkansen; "Новая магистральная линия") и управляется «Japan Railways Group». Его также называют "Суперэкспресс" (, chō-tokkyū) – термин, первоначально используемый для поездов Хикари, было официально отменен в 1972 году, но все еще используемый в англоязычных объявлениях и обозначениях.

В отличие от старых линий (колея 1067 мм), Синкансен использует общепринятую колею (1435 мм). Участок Синкансена между городами Токио и Осака (т. н. "Новая линия Токайдо") длиной 515 км был открыт в 1964 г. (первая в мире высокоскоростная железная дорога). В 1972 г. он был продлён на 160 км до г. Окаяма, а в 1975 г. на 393 км до станции Хаката в г. Фукуока на о. Кюсю. Поезд "Хикари" ("Свет"), местами разгоняющийся до 210 км/ч, преодолевает 1068 км между Токио и Хаката менее чем за 7 часов. В 1982 г. вступили в строй ещё 2 линии, ведущие из Токио в г. Ниигата (линия "Дзёэцу", 270 км) и в г. Мориока (линия "Тохоку", 465 км). Скорости на них достигают 240 км/ч, а на одном из участков даже 300 км/ч. Многие перегоны Синкансена проложены в туннелях и на виадуках, включая туннель между островами Хонсю и Кюсю и под проливом Каммон у г. Симоносеки. На своих линиях японцы предусмотрели зашиту ои тайфунов и землетрясений.