Четырехкратное увеличение пропускной способности железных дорог

Сценарии ужасов изобилуют сюжетами о столпотворении на европейских автомагистралях. Как ожидается, единый рынок, в котором в 1995 г. было уже 15 стран-участниц, приведет к 2010 г. к удвоению транспортных перевозок через границы. Падение «железного занавеса» добавило к вечно перегруженному транспортному потоку линию Восток—Запад. Для водителей грузовиков перевозки в этом направлении стали кошмаром. Они регулярно проводят по многу часов, а иногда целые дни, ожидая прохождения таможни между Польшей и Германией. Строительство дорог стоит недешево, продвигается медленно и встречает понятное сопротивление, особенно на перенаселенном Западе.

Решит ли рельсовый транспорт проблему? Для планирования и постройки новых путей потребуется 15 лет, причем стоимость строительства, включая затраты на охрану окружающей среды, ужасающе высока, а их пропускная способность обычно в 2 раза ниже, чем у четырехполосной автострады.

Можно ли осуществить революционный перелом в пропускной способности железных дорог? Профессор Рольф Краке из Ганновер-ского университета утверждает, что можно. В 1990 г. он руководил разработкой концепции под названием «умная железная дорога» (Краке, 1990), а сейчас развивает свои идеи в новом крупном исследовании по заказу частной германской железнодорожной компании «Бан АГ».

Основное предложение Краке — безопасное увеличение частоты движения поездов на линиях и повышение грузоподъемности товарных составов. Сегодня движущиеся поезда разделяет расстояние примерно в 3 км. В зависимости от скорости и системы сигнализации для полной остановки после первого сигнала об опасности требуется 3—5 км. Краке и его команда предложили новую электронную систему управления для уменьшения безопасной дистанции. На рис. 12 показан теоретический потенциал повышения пропускной способности железнодорожных путей применительно ко всему диапазону скоростей.

Пропускная способность зависит не только от путей, проложенных в открытой сельской местности. Узловые станции также необходимо не расширять, а улучшать. Между прочим, сортировочные станции, сделанные по технологии XIX в., слишком велики и прискорбным образом отстали от жизни с точки зрения как землепользования, так и технического прогресса. Современные маневровые операции производятся при помощи горизонтального перемещения через платформу одних только контейнеров, а не всех железнодорожных вагонов. Из одного состава в другой или в большой склад можно перегрузить одновременно 20 и более контейнеров. Используя передовые методы, весь товарный состав можно переформировать всего лишь за 15 минут.

3.6. Пендолино и Кибертран: гибкие варианты для скорых поездов

Как отмечалось в предыдущем разделе, с учетом расхода ресурсов на пассажиро-километр или тонно-километр железная дорога обычно предпочтительнее автомобильного и воздушного транспорта. Более того, пассажиры поезда могут получить удовольствие от удобного места, вздремнуть или приятно пообедать в ресторане — этих удобств человек лишен, когда едет в своем автомобиле. Недостаток поездов в отличие от автомобилей — отсутствие гибкости при местных перевозках. Нижний предел, где поезда способны конкурировать с отдельными машинами, находится в интервале от 50 до 100 км. Верхняя граница конкурентоспособности поездов по сравнению с самолетами составляет около 400 км. Это расстояние может увеличиться для скоростных поездов. Поэтому современные скорые поезда — французский экспресс TGV, японский «Шинкансен» и немецкий между-городний экспресс ICE — стали излюбленным средством передвижения людей, совершающих деловые и частные поездки на расстояния до 800 км. Германия планирует построить «Трансрапид» — поезд на магнитной подвеске, предназначенный для «полета» со скоростью 500 км в час.

Беда в том, что Трансрапид стоит очень дорого и, конечно, при такой высокой скорости будет создавать ужасный шум. Экологи вовсе не убеждены, что с точки зрения воздействия на окружающую среду Трансрапид лучше, чем автомобильный или воздушный транспорт. Их оценка TGV или ICE не намного благоприятнее, поскольку эти традиционные скорые поезда двигаются только по прямолинейным путям, которые варварски врезаются в ландшафт и опять-таки очень дороги.

К счастью, для быстрых поездов имеется лучшее решение. Оно изобретено итальянскими инженерами и называется «Пендолино». На криволинейных участках пути поезд будет наклоняться таким образом, что сможет сохранять свою высокую скорость. Типичная скорость составит порядка 150 км в час. Капиталовложения будут намного меньшими, чем в случае TGV или ICE, не говоря уже о Трансрапиде; и в то же время почти вдвое увеличится конкурентоспособность железной дороги. Отрадно, что несколько европейских железных дорог, включая приватизированную «Джерман бан АГ», делают крупные капиталовложения в технологию «Пендолино», которая, как мы полагаем, легко удовлетворяет критерию «фактор четыре» по сравнению с пассажирскими автомобилями или воздушным транспортом.

Кибертран

Если уж конструировать совершенно новую систему, то она должна использовать ресурсы гораздо эффективнее, чем существующие. Одним из таких новшеств является изобретение, сделанное в США. Группа «Передовые транспортные системы» в Национальной технической лаборатории (Айдахо) разработала прототип транспортной системы, потребляющей в 10 раз меньше топлива на человека, чем в автомобилях или воздушных лайнерах. Постройка одного километра ее также стоит в 5, а может быть, и в 10 раз меньше, чем одного километра шоссе или железной дороги. Путешествие на таком транспорте обошлось бы пассажиру значительно дешевле, чем на автобусе, самолете, поезде или легковом автомобиле. Называется это замечательное новшество «Кибертран» (Дериан и Плам, 1993). Модель показана на фото 10 на вкладке.

Кибертран — это управляемое компьютером (т. е. не имеющее машиниста) сверхлегкое железнодорожное транспортное средство с небольшим количеством пассажирских мест. Каждый вагон весит 4,5 тонны (одна десятая веса обычных вагонов), включая всех 14 пассажиров (при более плотном размещении можно усадить до 32 пассажиров). Кибертран приводится в движение двумя электродвигателями мощностью по 75 кВт при скорости до 240 километров в час по надземной направляющей дороге на опорах. Его стальные колеса опираются на две простые стальные трубы, приваренные к горизонтальной стальной плите; трение на малом участке контакта достаточно велико, чтобы преодолевать крутые подъемы. Надземная направляющая колея настолько узка, что ее можно провести над центром существующей дороги. При установке пути с нуля не требуется строить дороги для обеспечения подъезда к строительству.

Самое интересное, пожалуй, что Кибертран представляет собой транспортную систему, работающую по требованию. Это означает, что поезд пойдет только тогда, когда этого пожелает пассажир (как в автомобилях и лифтах), и идет, насколько это возможно, непосредственно к месту назначения путешествующего пассажира. В отличие от этой системы, все традиционные системы массовых пассажирских перевозок работают по расписанию или периодически. Независимо от того, велика или мала загруженность Кибертрана пассажирами, используется столько поездов, сколько требуется. В периоды малой загруженности свободные поезда распределяются по железной дороге (например, через каждый километр) и готовы обслужить потенциальных пассажиров. Таким образом, по сравнению с автобусами или самолетами, которые перевозят пассажиров периодически или по расписанию и работают и при низкой загрузке, Кибертран в 10 с липшим раз экономичнее по затратам энергии и при этом не ухудшает качество обслуживания. Кроме того, он экономичнее, чем автобус, делающий остановки по требованию, поскольку не нуждается в услугах операторов.

Благодаря скромным размерам и весу отдельного вагона на Кибертран уходит значительно меньше капитальных затрат и энергопотребления на человека. В новой железнодорожной системе обычно 70-80% капитальных затрат идет на инфраструктуру — строительство дорожного полотна, мостов, прокладку путей и монтаж силовых линий. Эти затраты столь велики потому, что дорожные сооружения должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать железнодорожные вагоны, весящие 45 тонн. Уменьшение веса вагона на 90% сокращает инфраструктурные затраты на строительство системы «Кибертрана» более чем в 10 раз. Например, проектная стоимость в два миллиона долларов на постройку одной мили «Кибертрана» примерно на 87% меньше, чем затраты на новую скоростную железную дорогу. К тому же, капитальные затраты на милю для Кибертрана в 5 раз меньше, чем средние затраты в 10 миллионов долларов на строительство одной мили автомобильной шоссейной дороги.

Легкая конструкция Кибертрана делает его также более энергоэффективным по сравнению с другими видами транспорта. В расчете на один пассажиро-километр, он расходует 10% топлива, необходимого автомобилю с одним пассажиром, и 7% топлива, необходимого для заполненного на 60% «Боинга-737» (средняя загрузка для авиакомпаний США). Кибертран использует также намного меньше топлива, чем стандартный скоростной рельсовый транспорт, такой, как TGV во Франции. Действительно, TGV расходует больше энергии на пассажира, чем Кибертран, за исключением тех случаев, когда TGV перевозит 500 пассажиров, т.е. при полной загрузке.

Высокая энергоэффективность и низкая стоимость Кибертрана обеспечиваются не за счет удобства или качества услуг. Для расстояний от 150 до 500 километров он столь же быстр, как и самолеты, если учесть время, необходимое для того, чтобы добраться до аэропорта, сесть в самолет и т. д., и в 3—5 раз быстрее легковых автомобилей при том же расстоянии. И, в отличие от этих видов транспорта, Кибертран может работать в плохую погоду.

Создатели Кибертрана полагают, что в ближайшее время оптимальная ниша для их новшества — это междугородное сообщение на расстояния от 150 до 800 километров. Как уже говорилось выше, использование Кибертрана для такой дальности путешествия при-влекательно, поскольку он был бы столь же быстр, как и самолеты, и быстрее, чем автомобили, при гораздо меньших затратах на охрану окружающей среды и меньших издержках. Однако Национальная техническая лаборатория в Айдахо ожидает, что Кибертран будет также более экономичен и эффективен, чем большинство систем городского рельсового транспорта. Есть лишь два исключения — интенсивно используемый метрополитен и скоростной рельсовый транспорт, постоянно работающий с высокой степенью загруженности. В качестве примера можно привести большую часть лондонского метро и французский экспресс TGV.

Остается гадать, кто первым воспользуется этим наиболее эффективным и экономически выгодным новшеством. Город Бойсе (Айдахо) уже рассматривает возможность введения экспериментальной системы.

Дата добавления: 2015-11-14