Поезда спешат, но вовсе не на свалку истории — напротив, с каждым годом они становятся удобнее, бесшумнее и быстрее. О том, как проходит техобслуживание современных средств общественного транспорта, зрители Discovery Channel смогут узнать в проекте «Мега-пит-стопы», который выходит по субботам в 11:00 (один из выпусков проекта посвящен российскому «Сапсану» — посмотреть его можно 18 мая), а «Популярная механика» расскажет об истории самых высокоскоростных поездов планеты.
Редакция ПМ
Скоростные и высокоскоростные
Понятие «скоростной поезд» не имеет общепринятого определения: обычно так говорят о железнодорожном транспорте, чья скорость в среднем выше, чем у традиционных поездов: например, в России скоростными признают поезда, которые достигают скорости 140 км/ч и выше, а в Индии и Канаде этот порог составляет 160 км/ч. Зато с определением «высокоскоростной поезд» все намного проще: как правило, так называют все железнодорожные транспортные средства, которые могут преодолеть отметку в 200 км/ч.
Между прочим, этот порог был взят еще в начале ХХ века экспериментальным электровагоном компании Siemens & Halske в октябре 1903 года, а всего через три недели электровагон от фирмы AEG продемонстрировал уже скорость в 210,2 км/ч. Первая же высокоскоростная магистраль (или сокращенно ВСМ) появилась только в 1964 году — ею стала японская линия Токайдо-синкансэн протяженностью в 515,4 км. Маршрут быстро завоевал популярность и траты на строительство линии окупились всего за семь лет. Успех Японии способствовал развитию ВСМ во многих странах, и оно продолжается до сих пор, а современные высокоскоростные поезда — прямое тому подтверждение.
Япония: поезда сети Синкансэн
Хотя название «синкансэн» и переводится с японского как «новая магистраль», в разговорной речи эти поезда чаще называют «поездами-пулями»: во многом благодаря впечатляющей быстроходности — конструкционная скорость многих моделей превышает 300 км/ч, — и отчасти из-за внешнего вида нулевой серии, которая стала символом синкансэна.
Электропоезда серии 0 сети Синкансэн стали первыми транспортными средствами, начавшими эксплуатироваться на линии Токайдо-синкансэн в 1964 году. Линия была электрифицирована однофазным переменным током 25 кВ с частотой 60 Гц, а колесные пары всех вагонов работали на тяговых двигателях мощностью 185 кВт, что обеспечивало максимальную скорость в 210 км/ч (в 1986 она была увеличена до 220 км/ч). Эта линия была выстроена с колеей 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, кроме синкансэнов. Самые первые представители серии включали в себя 12, реже 16 вагонов, через некоторое время к ним присоединились четырех- и шестивагонные версии.
Поезд серии 100
В 1982 году поступила в эксплуатацию следующая серия электропоездов сети Синкансэн под номером 200 (любопытно, что серия 100 была запущена только три года спустя — дело в том, что синкансэнам, курсирующим к востоку от столицы, давали номера нечетных сотен, а к западу — четных): в ее рамках позже были выпущены модернизированные составы со скоростью от 240 до 275 км/ч. В целом же за все эти годы было разработано около 20 различных серий этих поездов, каждую из которых отличает оригинальный дизайн, количество вагонов, а также конструкционные и технические особенности. Например, в составах серии 300 электродвигателям постоянного тока впервые пришли на смену тяговые электромоторы трехфазного переменного тока, поезда серии 400 имеют более узкий кузов, это связано с тем, что ВСМ, по которой они ходили, была переделана из обычной железнодорожной линии, в серии 500 была впервые достигнута максимальная служебная скорость в 300 км/ч, в серии N700 впервые среди пассажирских синкансэнов удалось добиться ускорения в 0,722 м/с², а составы серий Е1 и E4 имеют по два этажа.
Синкансэны не останавливаются в развитии: в мае этого года в стране представили новый высокоскоростной состав Alfa-X, который способен разгоняться до 360 км/ч (для пассажирских синкансэнов это рекорд). Самая броская его особенность — 22-метровый нос, призванный снизить воздушное сопротивление, особенно усиливающееся при входе на высокой скорости такого поезда в тоннельные участки. Кроме того, среди технических особенностей серии — воздушные тормоза и специальные магнитные пластины в системе торможения.
Япония: маглев L0
Помимо высокоскоростных пассажирских поездов в Японии с семидесятых годов прошлого века занимаются экспериментальной разработкой составов на принципе магнитной левитации (сокращенно «маглев»). Суть этой технологии в том, что поезда движутся и управляются силами электромагнитного поля, не касаясь в процессе движения поверхности рельса — это позволяет исключить трение, повысив тем самым скорость движения.
Маглев L0
С 1972 года в Японии было создано около 10 различных серий маглевов, а один из образцов серии L0, представленной публике в 2012 году, во время испытаний в 2015 году разогнался до 603 км/ч, установив абсолютный рекорд скорости для железнодорожного транспорта (и наземного пассажирского транспорта в целом). В 2020 году в стране собираются выпустить улучшенную серию L0, которая будет получать мощность от направляющего пути посредством электромагнитной индукции.
Нужно отметить, что пока японские маглевы участвуют исключительно в опытных запусках, но в стране пять лет назад начали строить маглев-линию Тюо-синкансэн, которая будет проходить от Токио до Нагои — открытие ветки запланировано на середину двадцатых, а к 2045 году ее собираются достроить до Осаки.
Китай: шанхайский маглев
Сегодня Китай занял первое место в мире по протяженности ВСМ: к концу прошлого года их длина достигла отметки в 29 тыс. км — это примерно две трети от общей протяженности всех высокоскоростных железных дорог в мире, введенных в коммерческую эксплуатацию, — а в 2025 году местное правительство планирует повысить этот показатель до 38 тыс. км. Один из ключевых реализованных проектов в области высокоскоростного железнодорожного транспорта — это шанхайский маглев: быстрейший в мире поезд на магнитной подушке в коммерческой эксплуатации (развивает скорость до 431 км/ч) и одноименная линия на магнитном подвесе длиной в 30 км, соединяющая станцию шанхайского метро Лунъян Лу и международный аэропорт Пудун. Чтобы преодолеть это расстояние у состава уходит всего 7 минут 20 секунд (в зависимости от модели поезда время может увеличиваться на 50 секунд).
Шанхайский маглев
Этот амбициозный и по всем параметрам передовой проект, который обошелся Китаю более чем в $1 млрд, запустили в коммерческую эксплуатацию еще в 2002 году, но даже сегодня он все еще не приносит прибыли (ежегодные убытки составляют около $93 млн). С самого начала шанхайский маглев планировался не как жизнеспособное рыночное решение для нужд путешественников, а в качестве тестового проекта, на основе которого в дальнейшем предполагалось развивать железнодорожную инфраструктуру Китая (он появился еще до массового создания сети ВСМ в стране), но позже от этой идеи отказались по нескольким причинам. «Во-первых, само строительство такой линии экстремально дорогое. Во‑вторых, с технической точки зрения ее очень сложно построить в условиях реального рельефа — это требует больших технических изысканий и высокого инженерного уровня в стране в целом. В-третьих, маглев невероятно трудно и дорого поддерживать в эксплуатации, особенно в условиях, когда линия имеет большую протяженность: если пути по каким-то причинам просаживаются, в случае с обычными и даже высокоскоростными железными дорогами их можно сравнительно легко отрихтовать, в случае же с маглевом, когда линию поддерживает миллион опор, это становится очень сложно, — объясняет Павел Зюзин, старший научный сотрудник Центра исследований транспортных проблем мегаполисов и Института экономики транспорта и транспортной политики НИУ ВШЭ. — Если, к примеру, Япония, может себе это позволить — там около 100 млн жителей сконцентрировано вдоль узкой полосы расселения между Токио, Нагоей и Осакой, образуя коридор с экстремально высоким спросом, — то Китаю этот вариант не подходит. В то же время недавно там одна из линий метрополитена заработала на маглев-технологии — в этой нише в Китае магнитная левитация вполне оправдана и перспективна». В целом же, несмотря на многие сдерживающие факторы, эксперт считает маглев-технологии следующим этапом развития ВСМ, в то время как «обычный» высокоскоростной железнодорожный транспорт, по его мнению, по большому счету достиг пределов своего возможного развития.
Франция: поезда серий TGV
В ответ на успех японских синкансэнов во второй половине ХХ века Франция начала строительство своих высокоскоростных поездов TGV (с французского Train à Grande Vitesse переводится как «скоростной поезд»). Поначалу разработчики собирались снабжать проектируемые составы газотурбинными двигателями, затем — газовыми (именно такой был у первого прототипа TGV 001, появившегося в 1972 году, — между прочим, ему удалось поставить мировой рекорд скорости среди поездов без электрической тяги в 318 км/ч). Однако из-за повышенного расхода топлива, в конце концов, от этой идеи тоже отказались, и решено было строить электропоезда, питающиеся от контактной сети. Полностью электрический прототип Zébulon был завершен в 1974 году, а вскоре после этого стартовало производство серийных моделей TGV и строительство предназначенных для них линий LGV, что расшифровывается как Ligne à Grande Vitesse, а переводится как «высокоскоростная линия».
TGV Duplex
TGV первого поколения серии Sud-Est начали работать на первой линии LGV в 1980 году — их изначальная конструкционная скорость составляла 270 км/ч, хотя позже у части этих поездов данный показатель подняли до 300 км/ч. Вслед за TGV Sud-Est последовали поезда других серий: 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. Последняя из этих серий знаменита мировым рекордом скорости для рельсовых поездов в 574,8 км/ч, который удалось установить электропоезду TGV POS №4402 в 2007 году — правда, для этого его несколько модернизировали: установили более мощные тяговые электродвигатели в моторных вагонах, повысив тем самым выходную мощность с 9,3 МВт до 19,6 МВт, снабдили колесными парами большего диаметра и закрыли промежутки между вагонами для лучшей обтекаемости.
Процесс проектирования очередного поколения TGV, которое получило название Avelia Horizon, начался в 2016 году. Среди нововведений — большая вместимость, которая позволяет перевозить до 740 пассажиров, повышенное качество бортовых услуг и связи, а также снижение энергопотребления на 20% за счет внедрения рекуперативного торможения, что, по словам представителей национального железнодорожного перевозчика SNCF, делает эти поезда «самыми экологичными TGV в истории» (в пользу последнего говорит и тот факт, что будущие поезда после вывода из эксплуатации смогут быть переработаны на 97%). В прошлом году SNCF сообщил о заказе сотни таких составов, поставки которых должны начаться в 2023 году.
Испания: Talgo 350
«Испания — это первая страна в Европе, которая построила не отдельный маршрут, а целую сеть высокоскоростных линий, что в условиях наличия двух центральных воздушных хабов — Барселоны и Мадрида — сделало передвижение по стране невероятно быстрым и, в том числе, позитивно повлияло на развитие туризма», — рассказывает Павел Зюзин. Сегодня Испания занимает второе место в мире по протяженности ВСМ (2 850 км) — логично, что по ним ходят высокотехнологичные поезда.
Talgo
Составы AVE серии 102 (или Talgo 350) совместного производства Talgo и Bombardier, курсирующие между Мадридом и Барселоной — пожалуй, самые известные за рубежом испанские поезда. Широкую славу вместе с прозвищем «Утка» Talgo 350 получил во многом благодаря оригинальному и довольно забавному дизайну: нос состава удлинен и действительно чем-то напоминает утиный — это сделано с целью уменьшить аэродинамическое сопротивление.
В 1994 году началась разработка прототипа. Изначально его создатели ставили перед собой цель достичь конструкционной скорости в 350 км/ч (недаром эта цифра фигурирует в названии), но в итоге этот показатель составил 330 км/ч, что связано с ограничениями восьми двигателей мощностью 1000 кВт. Но и этой скорости вполне хватает, чтобы преодолевать расстояние в 621 км между Мадридом и Барселоной примерно за 2 часа 30 минут, если поезд идет без остановок. В Испании поезда AVE серии 102 начали курсировать в 2007 году, а в 2011 году Саудовская Аравия заключила с Talgo контракт на поставку этих поездов для обслуживания проектируемой на тот момент высокоскоростной железнодорожной магистрали Харамейн между Меккой и Мединой (сама линия открылась в октябре прошлого года). Учитывая климатические и географические особенности региона, а также пожелания заказчиков, Talgo увеличила количество посадочных мест в связи с потенциально высокой востребованностью у паломников, повысила производительность системы кондиционирования воздуха и приняла дополнительные меры по защите составов от песка и пыли.
«Сапсан»
Россия: «Сапсан»
В число самых известных высокоскоростных поездов мира входит и международный типоряд, известный в России как «Сапсан», курсирующий между Москвой и Санкт-Петербургом. Среди его отличительных особенностей — ширина поезда, которая на 30 см превышает стандартную европейскую (это связано с тем, что в России более широкая железнодорожная колея), а в 2014 году сдвоенную модификацию состава из 20 вагонов официально признали самым длинным высокоскоростным поездом в мире. Кроме того, «Сапсан» создан по технологиям, адаптированным к российскому климату: даже если температура опускается ниже -40°С, он может спокойно продолжать движение, тогда как в более теплых странах даже небольшой снег способен парализовать железнодорожное сообщение.
С самого начала «Сапсаны» задумывались как замена скоростным поездам ЭР200, соединявшим Санкт-Петербург и Москву и успевшим значительно устареть к двухтысячным годам. В 2006 ОАО «РЖД» заключило контракт с компанией Siemens на поставку восьми высокоскоростных составов на базе поезда Velaro, а уже в 2009 году поезда поступили в эксплуатацию. Версия для России получила свое название в честь самой быстрой птицы в мире — сокола-сапсана, который может развивать скорость более 322 км/ч в стремительном пикирующем полете. Технически у «Сапсана» тоже есть потенциал к преодолению этого рубежа при наличии соответствующей обособленной инфраструктуры — пока же его конструкционная скорость составляет 250 км/ч.