Поїзд в майбутнє
Парадоксальним чином майбутнє залізниць до самої залізниці має відношення вельми опосередковане. У далекому майбутньому «залізяку» можна буде побачити хіба що в довідниках з історії. Швидше за все, поїзд майбутнього стане монорейковим транспортом. Одне з найбільш перспективних напрямків у цій галузі - технологія магнітної подушки. Але поки такі поїзди роблять лише перші невпевнені кроки у великий світ.
Зараз нашу планету оперізують сотні тисяч кілометрів залізничних шляхів. Наївно вважати, що всю сучасну залізничну інфраструктуру можна буде замінити незабаром. Набагато розумніше «вичавити» з залізниці максимум її можливостей. В першу чергу мова йде про швидкість пересування. Проектовані пасажирські поїзди майбутнього зможуть розвивати швидкість, яка не снилася їхнім попередникам.
Довжина всіх світових залізничних колій в сумі становить 1 млн. 134 тис. 429 км. З усіх країн найбільшою протяжністю залізничних шляхів (226 тис. 427 км) можуть похвалитися США. За Америкою йде Китай з 93 тис. 250 км залізної дороги. Замикає трійку лідерів Росія. Загальна протяжність російських ж / д шляхів- 87 тис. 157 км.
Поїзд Frecciarossa 1000 розроблений італійською компанією AnsaldoBreda і канадської Bombardier Transportation. Склад курсуватиме за маршрутом Мілан - Рим. Це відстань він буде долати всього за дві години двадцять хвилин. Надалі електропоїзд планується експлуатувати на багатьох інших європейських маршрутах. Для цього в його конструкції передбачено кілька режимів електроживлення. Вони будуть використовуватися в залежності від європейських мереж. Однією з важливих особливостей проекту є високий рівень зручності і комфорту. Серед всіх існуючих швидкісних поїздів Frecciarossa тисячі може похвалитися найбільшим відстанню між сидіннями пасажирів. Не остання роль при проектуванні поїзда була відведена і естетиці. Frecciarossa 1000 - один з найкрасивіших пасажирських поїздів світу.
Загалом, можна по праву назвати Frecciarossa 1000 справжнім проектом XXI століття, поїздом майбутнього. До речі, саме так його вже встигли охрестити пасажири. Новий поїзд буде проходити випробування вже в цьому році. З наступного року планується почати регулярні рейси.
Над створенням нових швидкісних потягів працюють не тільки на Заході, а й на Сході. Fastech 360 - прототип японського поїзда майбутнього. Він розроблений для здійснення рейсів між містами Токіо і Аоморі. Передбачається, що максимальна швидкість Fastech 360 досягне 405 км / ч. Тип E954 (офіційна назва проекту Fastech 360) стане найшвидшим видом електропоїздів Японії. До нього пальму першості серед швидкісних поїздів Країни висхідного сонця утримував «Сінкансен 500».
На території СНД найшвидшим пасажирським потягом є електропоїзд «Сапсан», розроблений компанією Siemens спеціально для Росії. Його максимальна швидкість може досягати 250 км / год. Маршрутна швидкість - 177 км / ч. Слідом за ним йде «Невський експрес» з максимальною швидкістю 200 км / год. До трійки найбільш швидкісних потягів входить поїзд «Афросіаб», що виконує рейси Ташкент - Самарканд. Його маршрутна швидкість - 136 км / ч.
"Котячі вуха"
Як і у випадку з новою європейською розробкою, японський проект може похвалитися не тільки високою швидкістю, але і рядом інноваційних рішень. Конструкція Fastech 360 дозволяє йому рухатися незалежно від снігу на залізничних шляхах. Одна з найцікавіших новинок його конструкції - аеродинамічні гальма. Такі ж можна побачити на деяких літаках. В активному положенні гальма Fastech 360 нагадують котячі вуха. За це потяг навіть отримав прізвисько «Некомімі Сінкансен», що в перекладі з японської означає «Сінкансен з котячими вухами».
Нове творіння японських інженерів має вельми химерний зовнішній вигляд. Що б не говорили його прихильники, але минулі покоління японських швидкісних поїздів мали куди більш привабливу зовнішність. Втім, дизайн ніколи не був сильною стороною японців. Їх коник - надійність і функціональність.
Повітряні гальма у відкритому стані
Земля - повітря
Ідея створення поїзда на магнітній подушці аж ніяк не нова. Ще в 1922-му році німецький інженер Герман Кемпер вперше провів досліди з використанням цієї технології. А в 1927-му році ідею створення поїзда на магнітній подушці висунув вітчизняний вчений Костянтин Ціолковський.
Але лише сучасні технології дозволили почати масштабну реалізацію проектів маглев (від словосполучення - магнітна левітація). Навіть найдосконаліші залізничні потяги мають швидкісні обмеження. Ці обмеження пов'язані з силою тертя, що не дозволяє поїзду розвинути швидкість авіалайнера. Але маглев рухається, використовуючи силу електромагнітного поля. В основу цієї концепції покладено властивість магнітів відштовхуватися один від одного. Правда, на відміну від звичайних магнітів, в конструкції маг-лева використовуються електромагніти. Вони починають працювати лише під впливом електричного струму. Для руху поїзда використовується так званий лінійний електродвигун. Швидкість поїзда, а також його гальмування залежать від частоти струму.
Демонстрація концепції маглева
Між рейкою і поїздом на магнітній подушці існує зазор. Поїзд ніби ширяє над шляхами. Спеціальний комп'ютер підтримує склад на висоті рівно 10 мм. Незалежно від маси вантажу, електроніка просто не дозволить поїзду стикнутися з поверхнею монорельса. Все це в майбутньому дозволить наблизити швидкість маглева до швидкості повітряного транспорту.
Для набору поїздом швидкості 300 км / ч досить п'яти кілометрів. На довгих прямих ділянках поїзд Transrapid може без праці розігнатися до 450 км / ч. І це лише початок. У майбутньому швидкість маглева може істотно зрости.
У компанії Transrapid вважають, що поїзд на магнітній подушці дуже скоро зможе стати повноцінною альтернативою повітряного транспорту. У цивільній авіації короткі перельоти складно назвати економічно доцільними. У США перельоти менш ніж на 1 тис. Км складають близько половини всіх авіаперевезень. Саме тут самим розумним рішенням могло б стати використання маглева.
Концепцією поїзда на магнітній подушці зацікавилися і головні любителі переймати чужий технологічний досвід- японці. Японський проект отримав назву JR-Maglev. На сьогоднішній день JR-Maglev існує лише у вигляді прототипу і є проектом майбутнього. Для його випробувань був побудований випробувальний полігон поблизу міста Кофу. Довжина полігону - 18 км.
Але між німецьким і японським проектами існує важлива відмінність. В системі JR-Maglev, на відміну від системи Transrapid, не використовується монорельс. Японський склад рухається в каналі між магнітами. Крім цього, на малих швидкостях JR-Maglev буде застосовувати спеціальні колеса. Система Transrapid цього не передбачає.
Як вважають японські вчені, такий підхід дасть JR-Maglev ряд переваг: простоту експлуатації, велику максимальну швидкість і ще більший рівень безпеки. Але за все це доведеться заплатити високу ціну. Передбачається, що японська розробка обійдеться ще дорожче, ніж проект Transrapid.
Куди хочу - туди лечу
Сучасний поїзд на магнітній подушці має свої обмеження. Одна з головних проблем таких проектів, як Transrapid або JR-Maglev, - то, що поїзд цілком і повністю прив'язаний до своєї лінії. Говорячи простою мовою, у випадку з маглева не можна перенаправити рух складу, просто перевівши стрілки на шляхах.
Існує думка, що електромагнітне поле, створюване в результаті експлуатації маглева, може виявитися шкідливим для здоров'я людини. Причому мова не йде про його пасажирів. До групи ризику потрапляють люди, які живуть поруч з лінією, а також обслуговуючий персонал маглева.
Але як зробити маглев, експлуатація якого не обмежувалася б однією лінією? На це непросте питання постарався відповісти американський дослідник Джим Фіск з компанії Launchpoint Technologies. Його концепція побудована навколо стабілізованою постійною магнітної системи. Згідно із задумом, вона дозволить маглева рухатися по лінії, не будучи прикріпленим до неї. Якщо цей проект отримає путівку в життя, то в майбутньому маглев очікують революційні зміни. Адже тепер поїзд на магнітній подушці зможе змінювати напрямок свого руху подібно до того, як це роблять звичайні поїзди. Для зміни вектора руху маглева буде досить перенаправити одну з магнітних ліній в потрібну сторону. Але і це лише вершина айсберга. Найбільш цікавою ідеєю Джима Фіска є створення автоматизованих міні-поїздів, що діють за образом і подобою сучасних ліфтів. Відповідно до цієї концепції, перед відправкою пасажир зможе просто вказати кінцевий пункт свого прибуття, і поїзд відправиться в шлях. Іншими словами, ця концепція передбачає створення особистого залізничного транспорту.
Поїзд Джима Фіска
Але навіть в такому випадку поїзд залишиться залежним від об'єктів відповідної інфраструктури. Як би не старалися розробники, а поїзд здатний рухатися лише по прокладеним шляхах. Або необов'язково?
Схоже, саме про це задумався свого часу співробітник компанії Tubural rails Роберт Пулліам. Згідно з його ідеєю, для руху поїзда зовсім необов'язково використовувати залізницю або монорельс. Проект Пулліама отримав умовну назву «трубчаста дорога». В основі проекту концепція, згідно з якою поїзд рухатиметься через спеціальні кільця, побудовані над поверхнею землі. Склад буде проходити через ці кільця подібно до того, як тонка нитка проходить через вушко голки. У кожному такому кільці буде власний двигун, що приводить поїзд у рух. При цьому в будь-який момент поїзд буде знаходитися всередині як мінімум кількох таких кілець. Це буде утримувати склад над землею.
Розширити швидкісні можливості поїздів майбутнього запропонував японський вчений ясак Коамо з Університету Тохоку. Його ідея полягає в створенні поїзда з крилами, конструкція якого була б побудована з використанням так званого екранного ефекту. В його основі лежить різке збільшення підйомної сили літального апарату при наднизькому польоті. При цьому висота польоту не перевищує декількох метрів. Свого часу схожа концепція отримала свою реалізацію в СРСР. У Радянському Союзі було розроблено кілька типів екранопланів. Тільки тоді мова йшла переважно про їх експлуатації в морських умовах. Тепер японський дослідник пропонує перенести цей принцип в світ пасажирських поїздів. Згідно з новим проектом, аеропоїзд зможуть експлуатуватися на спеціальних напівзакритих бетонних шляхах. Аеропоїзд буде пересуватися за допомогою електричних вентиляторів. Такий підхід повинен дозволити поїзду не тільки розвивати величезну швидкість, але також економно витрачати електроенергію.
До питання про економію енергії вельми оригінально підійшов американський дослідник з Нью-Йоркського університету Шелдон Вайнбаум. Основна задумка полягає в максимально можливому зниженні тертя. Для цього Шелдон Вайнбаум пропонує всипати залізницю ... гусячим пером. Згідно оригінальної ідеї, це повинно дозволити поїзду рухатися по залізничних коліях подібно до того, як рухається по засніженому схилу гірськолижник або сноубордист. При такому русі верхній шар снігу створює своєрідну повітряну подушку, дозволяючи гірськолижникові розвинути велику швидкість. Звичайно, ідея з використанням гусячих пер- лише перша стадія реалізації проекту. Якщо він отримає путівку в життя, можна не сумніватися, що незабаром замість пір'я будуть використовувати спеціальні синтетичні матеріали. Такий принцип руху стане можливим лише тоді, коли поїзд набере більшу швидкість. На низьких швидкостях розробники планують використовувати спеціальні висувні колеса. Коли почнеться реалізація проекту, сказати складно. Поки він знаходиться лише в стадії лабораторних випробувань.
Від Москви до Нью-Йорка
Однією з найбільш неймовірних ідей є концепція так званого вакуумного поїзда. Вона передбачає рух поїзда всередині спеціальних вакуумних тунелів. В такому випадку склад не буде схильний до ні повітряному опору, ні тертя. За рахунок цього, на думку вчених, вдасться досягти величезних швидкостей. Детальніше про це ми писали в цій статті.
крізь планету
А ось Вам і найамбітніший проект далекого майбутнього - гравітаційний поїзд. В його основі - теорія переміщення від однієї точки до іншої за допомогою сили тяжіння. Шлях проходження такого поїзда міг би проходити крізь всю нашу планету. В такому випадку, прискорення вільного падіння дозволило б гравітаційному поїзду досягти швидкості 29 тис. Км / год (!), А час подорожі з будь-якої точки Землі до будь-якої іншої її точці зайняло б всього сорок дві хвилини. Двигуни гравітаційному поїзду були б не потрібні. Сила тяжіння дозволила б йому «падати» до самого центру Землі. Звичайно, все це поки лише глибока теорія. На сьогоднішній день просто не існує ніяких матеріалів, здатних витримати температуру земного ядра.
З іншого боку, для реалізації цієї концепції зовсім необов'язково будувати тунель через центр Землі. Одним із шляхів вирішення проблеми могло б стати будівництво шляхів під дуже великим кутом нахилу по відношенню до земній корі. Але навіть при такому підході потрібно визнати, що гравітаційний поїзд - проект дуже далекого майбутнього. Чи в наш час знайдеться хтось, хто міг би всерйоз взятися за його реалізацію.
Концепція гравітаційного поїзда