Транспортный комплекс страны, современное состояние и проблемы развития

Введение

железнодорожный транспорт поезд магистраль

Железнодорожный транспорт сохранят свое ведущее положение в транспортном комплексе Казахстана, что обусловлено его технико-экономическими преимуществами, большими расстояниями доставки грузов, соответствием базовой сети железных дорог основным транспортно-экономическим связям, а также высокой грузоемкостью современной экономики в связи с ее современной ориентацией.

В транспортном комплексе республики железнодорожный транспорт играет ведущую роль в осуществлении пассажирских перевозок на дальние расстояния. С учетом экономических и экологических преимуществ железнодорожного транспорта в большинстве стран мира, особенно располагающих обширными территориями (Казахстан - 2725 тыс.км²), на современном этапе наблюдается устойчивая тенденция развития железнодорожных пассажирских перевозок.

Доля железных дорог в общем грузообороте составляет - 58%.

Тенденции к увеличению мобильности населения, осознание негативных последствий безудержной автомобилизации, особенно в экологическом отношении, необходимость экономии энергетических ресурсов нефтяного происхождения - эти и другие факторы определяют необходимость развития скоростных и высокоскоростных пассажирских перевозок рельсовым транспортом.

В дипломной работе на тему «Транспортный комплекс страны, современное состояние и проблемы развития» рассматривается развитие высокоскоростного движения на железнодорожном транспорте.

Главным фактором, обеспечивающим железным дорогам возможность сохранения завоеванных позиций на рынке услуг, является непрерывное совершенствование качества перевозок, один из главных критериев которого - время доставки пассажиров.

Актуальность: Скоростное движение пассажирских поездов позволяет сократить затраты времени пассажира на поездку и тем самым повысить качество транспортных услуг. Благодаря этим и другим преимуществам скоростные и высокоскоростные сообщения становятся экономичной и экологически чистой составной частью мировой транспортной системы. Особенно это актуально для Казахстана - страны с огромной территорией.

Цель дипломной работы: повысить качество транспортных услуг, увеличив скорость доставки пассажиров, тем самым внести вклад в решении в одну из главных проблем развития транспортного комплекса Казахстана.

Задачи:

Ø Рассмотрение вариантов решения проблемы повышения скорости

Ø  Реконструкция существующего пути для осуществления на нем скоростного движения до 200 км/ч

Ø  Строительство скоростной ветки Караганда - Алматы со скоростью движения до 200 км/ч

Ø  Строительство новой высокоскоростной железнодорожной магистрали с максимальной скоростью движения до 350 км/ч

Объект работы: направления Караганда - Алматы, Астана - Алматы

1. Теоретическая часть

.1 Первая высокоскоростная магистраль

Вначале определимся, что же такое высокоскоростной железнодорожный транспорт. Системы высокоскоростного транспорта - такой тип железнодорожного транспорта, который передвигается значительно быстрее чем обычный поезд. Однако чёткого деления на высокоскоростные и обычные не существует. Обычно высокоскоростной транспорт движется со скоростью более 200 км/ч [1].

Сорок лет назад, 1 октября 1964 г., с открытием в Японии новой линии Токио - Осака начался очередной этап развития железнодорожного транспорта. В регулярную коммерческую эксплуатацию была введена первая в мире высокоскоростная железнодорожная магистраль, так называемая Новая линия Токайдо.

В настоящее время общая протяженность сети высокоскоростных железнодорожных пассажирских сообщений в мире составляет более 5000 км, из них в Японии - 2154 км. С учетом ранее построенных и реконструированных линий полигон обращения высокоскоростных поездов превышает 16 тыс. км. С 1964 г. ими перевезено свыше 6 млрд. пассажиров. Оценивая сегодняшнее состояние и перспективы развития этого вида сообщений на железных дорогах, полезно остановиться на некоторых исторических подробностях создания первой в мире высокоскоростной железнодорожной магистрали.

По сути, понятие «высокоскоростной железнодорожный транспорт» условно и определяется для конкретного исторического периода. Так, термины «высокоскоростной транспорт», «высокоскоростной локомотив», «высокоскоростной поезд» использовали уже в начале ХХ в., и к этим категориям тогда причисляли движение со скоростью 150 - 160 км/ч.

Следует отметить, что в настоящее время в мире сложилась следующая градация: скорости до 140 - 160 км/ч соответствует движение поездов на обычных железных дорогах; 160 - 200 км/ч - скоростное движение, как правило, на реконструированных линиях; более 200 км/ч - высокоскоростное движение поездов на специально построенных железнодорожных магистралях.

К началу Второй мировой войны в регулярном пассажирском движении максимальная скорость самых быстрых поездов составляла 150 - 170 км/ч. Наибольшие успехи были достигнуты в Великобритании (с поездами на паровозной тяге), Германии и США (с поездами на паровозной тяге и дизель-поездами), во Франции (с легкими автомотрисами) и Италии (с легкими автомотрисами и электропоездами) [2].

Разрушения военных лет отбросили назад железные дороги большинства стран Европы и ряда стран Юго-Восточной Азии по уровню технического состояния инфраструктуры, что привело к значительному снижению скорости движения поездов. Довоенный уровень скорости на железнодорожном транспорте в большинстве развитых в техническом отношении стран вновь был достигнут к концу 1950-х годов. Необходимо принять во внимание, что в этот период стремительными темпами шла автомобилизация, развивался воздушный транспорт, на авиалинии вышли реактивные и турбовинтовые самолеты большой вместимости. Все это привело к сокращению объема пассажирских перевозок на железных дорогах. Железнодорожный транспорт ведущих капиталистических стран мог удержать свои позиции только путем повышения скорости движения поездов и уровня комфорта поездок.

В этот же период (1950 - 1960-е годы) практически во всех этих странах велись интенсивные научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки по созданию нетрадиционных скоростных систем наземного транспорта с использованием монорельсовых железных дорог, транспортных средств на воздушной подушке и магнитном подвесе. Весьма впечатляющие первые результаты, которые были показаны колесными монорельсовыми транспортными системами типов Alweg (Германия, Швеция), Skyway (США), SAFEGE (Франция), опытными поездами на воздушной подушке (аэровагонами) французского конструктора Ж. Бертэна (J. Bertin), привели некоторых ученых-транспортников к выводу, что скоростной и высокоскоростной сухопутный транспорт будет развиваться в русле новых, нетрадиционных технологий. Были опубликованы результаты теоретических исследований и расчетов, показывающие, что предел скорости безопасного движения по железным дорогам с использованием классической технологии колесо - рельс якобы составляет 200 - 250 км/ч.

Между тем потенциал системы колесо - рельс оказался гораздо выше, чем предполагалось. В ряде стран в 1950-е годы велись работы по повышению скорости движения на традиционных железных дорогах. Значительные успехи были достигнуты во Франции. Здесь 28 и 29 марта 1955 г. два опытных поезда из трех вагонов общей массой 111 т, ведомые электровозами серий СС 7100 и ВВ 9000 соответственно, развили скорость 331 км/ч (можно заметить, что 18 мая 1990 г., также во Франции, экспериментальный электропоезд серии TGV Atlantique установил мировой рекорд скорости для традиционных железных дорог, равный 515,3 км/ч и не превзойденный до настоящего времени). Результаты проведенных исследований и испытаний, их научное и инженерное обобщение и практическое внедрение позволили французским железнодорожникам повысить на ряде направлений скорость движения поездов в регулярной коммерческой эксплуатации до 160 - 180 км/ч. К середине 1960-х годов определенные достижения в скоростном движении появились также на железных дорогах Германии, Великобритании, Италии, СССР и США. В Западной и Центральной Европе крупнейшие города соединила сеть скоростных международных железнодорожных экспрессов Trans-Europe-Express (ТЕЕ). В то же время ни одна из казавшихся передовыми нетрадиционных технологий наземного транспорта так и не вышла из этапа экспериментальных разработок и не была введена в регулярную эксплуатацию.

Так вкратце можно охарактеризовать ситуацию на железнодорожном транспорте в области движения поездов с высокой скоростью к моменту начала сооружения первой в мире высокоскоростной железнодорожной магистрали в Японии [2].

1.2 Условия и предпосылки внедрения высокоскоростных магистралей

Как в зарубежной, так и в отечественной литературе встречаются исторические очерки о создании высокоскоростных железнодорожных сообщений в Японии, описывающие это достижение как некое чудо: в 1958 г. было принято решение о строительстве, и уже в 1964 г. была введена в эксплуатацию первая высокоскоростная линия Токио - Осака.

Естественно, никакого чуда не было. К началу Второй мировой войны Япония была одной из индустриально развитых стран мира, чем, в частности, объяснялись ее первоначальные военные успехи. Но уровень технической оснащенности японских железных дорог, имеющих к тому же узкую (1067 мм) колею, в то время несколько отставал от общего промышленного уровня страны. Вместе с тем уже в конце 1930-х годов появилось предложение о строительстве между городами Токио и Осака параллельно существующей двухпутной узкоколейной железной дороге Токайдо новой электрифицированной линии нормальной (1435 мм) колеи, по которой должны были бы обращаться электропоезда со скоростью порядка 200 км/ч.

Автором этого проекта был крупный японский инженер-железнодорожник Ясудзиро Сима (1870 - 1946). С его именем связано улучшение технической оснащенности железных дорог страны в начале ХХ в., когда началось внедрение пневматических автотормозов и автосцепки, были созданы мощные паровозы нескольких серий. Я. Сима также неоднократно выступал с предложениями о переводе железных дорог Японии на нормальную колею.

В ноябре 1941 г. были утверждены технические условия на проектирование магистрали Синкансен между городами Токио, Осака и Симоносеки. Строительство было официально начато в районе селения Атами в 100 км от Токио. Проект намечалось реализовать в течение 15 лет, однако вступление Японии 7 декабря 1941 г. во Вторую мировую войну прервало его осуществление.

После окончания войны в середине 1950-х годов оживление экономики, рост потребности в грузовых и пассажирских перевозках вновь поставили на повестку дня вопрос о необходимости совершенствования транспортной системы Японии, и прежде всего на восточном побережье острова Хонсю в регионе Токио - Осака. Железнодорожная магистраль Токио - Нагоя - Осака к 1956 г. была на всем протяжении электрифицирована на постоянном токе напряжением 1,5 кВ. По ней осуществлялось около четверти общего объема пассажирских перевозок (в 1961 г. выполнено более 35,5 млрд. пассажиро-км) Национальных железных дорог Японии (JNR). В том же году был в очередной раз пересмотрен в сторону интенсификации график движения поездов. Тогда между городами Токио и Осака в обращении ежесуточно находились около 120 пар пассажирских и 80 пар грузовых поездов, не считая пригородных.

Еще в 1956 г. администрация JNR создала комитет по усилению пропускной способности линии Токайдо. В 1957 г. правительство Японии учредило на его основе комиссию по исследованию магистральных линий железных дорог в качестве консультативного органа при министерстве транспорта. Были рассмотрены разные варианты решения транспортной проблемы, включая возможность повышения провозной способности существующих железных дорог, строительство двух дополнительных путей узкой колеи на всем протяжении линии Токайдо, сооружение скоростного автомобильного шоссе, увеличение объемов перевозок на воздушном транспорте. Предложенный проект высокоскоростной железнодорожной магистрали (ВСМ) нормальной колеи встретил тогда значительное сопротивление, в том числе в среде консерваторов-железнодорожников, а также со стороны нарождавшегося в стране автомобильного и авиационного лобби, которое ратовало за американский путь развития пассажирских перевозок. И очень мало кто из специалистов верил в то, что в регулярной коммерческой эксплуатации можно обеспечить движение поездов со скоростью 250 км/ч.

Однако в руководстве Национальных железных дорог Японии среди ведущих ученых и инженеров к этому времени сформировалась мощная группа убежденных сторонников проекта во главе с Синдзи Сого (1884 - 1981), президентом JNR в 1955 - 1963 гг., и Хидео Сима (1901 - 1998), вице-президентом и главным инженером JNR в тот же период. Значительной была также роль известного политического деятеля Эйсаку Сато (1901 - 1975) - министра финансов Японии в период подготовки и реализации проекта, впоследствии премьер-министра страны, лауреата Нобелевской премии мира.

Президент JNR С. Сого, юрист по образованию, имел большой практический опыт в сфере руководства железнодорожным транспортом; вице-президент Х. Сима (сын Я. Сима), инженер-механик, крупный специалист в области локомотивостроения, автор проектов нескольких мощных паровозов и один из инициаторов успешного внедрения в Японии мотор-вагонного электроподвижного состава с распределенной тягой, был руководителем научно-инженерного обеспечения проектирования и сооружения ВСМ. Большую политическую поддержку проекту оказал Э. Сато, бывший тогда министром финансов в кабинете своего старшего брата, премьер-министра страны Нобусуке Киси. Э. Сато хорошо знал проблемы транспортной отрасли, поскольку работал с 1924 по 1948 г. на различных ответственных постах в министерстве железных дорог и министерстве транспорта.

Японские ученые и инженеры, прежде всего специалисты Научно-исследовательского института железнодорожной техники (RTRI), опираясь на предвоенные разработки, провели обширные исследования в области электроподвижного состава, проектирования, строительства и эксплуатации современных железных дорог, разработали конструкции бесстыкового пути, систем электроснабжения, обеспечения безопасности. К решению сопутствующих задач, особенно в части проектирования и изготовления подвижного состава, были подключены лучшие инженерные кадры крупнейших промышленных компаний страны, таких, как Kawasaki Industries, Nippon Shario, Hitachi, Kinki Shario, Mitsubishi Electric, Toshiba, Fuji Electric, Toyo Denki и др. Японские специалисты обобщили имевшийся мировой опыт железнодорожного движения с высокой скоростью, проявив исключительную активность в сборе и систематизации данных в рамках Международной ассоциации железнодорожных конгрессов (МАЖК).

В результате всестороннего изучения проблемы было признано целесообразным построить между городами Токио и Осака новую двухпутную электрифицированную линию нормальной колеи, рассчитанную на максимальную скорость движения поездов 210 км/ч [3].

1.3 Организация перевозок на первой высокоскоростной магистрали

Первая высокоскоростная железнодорожная магистраль вобрала в себя многие технические и эксплуатационные новшества и оказала большое влияние на решения, примененные позже на ВСМ в разных странах мира.

Эксплуатационная модель линии Токио - Осака отличалась от принятой до того в дальних железнодорожных сообщениях. Она больше напоминала модель эксплуатации пригородных железных дорог или метрополитенов. В соответствии с ней использовались только поезда постоянного формирования, челночно обращающиеся между конечными станциями.

В расписание Новой лини Токайдо были введены поезда двух типов. Поезда первого типа, получившие название «Хикари», имели остановки только в самых крупных городах (Нагоя и Киото), а второго типа, названные «Кодама», останавливались на всех или большинстве промежуточных станций линии и, соответственно, имели большую продолжительность поездки.

Важно отметить, что идеология эксплуатации высокоскоростных магистралей, которая выкристаллизовывалась при освоении первой линии, явилась результатом поисков, проб и неизбежных ошибок. Первоначально руководителями Национальных железных дорог Японии планировалась другая схема организации работы Новой линии Токайдо.

Если судить по документам, опубликованным в период подготовки проекта и строительства ВСМ Токио - Осака, линия предназначалась как для пассажирского, так и для грузового движения. Максимальная скорость движения грузовых поездов должна была составлять 120 км/ч. Путь между конечными станциями грузовые поезда должны были проходить безостановочно за 5,5 ч с таким расчетом, чтобы срочный груз в контейнерах, сданный отправителем вечером, мог быть получен в пункте назначения утром следующего дня. Всего за год до открытия директор департамента Новой линии Токайдо И. Като в статье, опубликованной в русском издании журнала «Ежемесячный бюллетень МАЖК» (1963, № 11, с. 3 - 34), отмечал, что на магистрали строятся четыре грузовые станции: Токио, Сидзуока, Нагоя и Осака.

Как известно, идея использования высокоскоростных магистралей для грузовых перевозок не была реализована (планировавшиеся грузовые станции были позже перепрофилированы под грузовые терминалы железной дороги колеи 1067 мм). Концепция высокоскоростных железнодорожных линий, специализированных только на пассажирских перевозках, стала в мире доминирующей. Хотя стоит отметить, что во Франции и в Испании в проектах ВСМ также была заложена возможность обращения специализированных скоростных грузовых поездов. Во Франции она была реализована в виде почтовых экспрессов, в Испании пока не осуществлена.

Применение мотор-вагонных поездов, позволяющих реализовать челночное движение и не подлежащих переформированию на конечных и промежуточных станциях, определило простые схемы путевого развития пассажирских и технических станций [3].

2. Высоскоростные поезда стран мира

.1 Европа

Франция. Сейчас пальму первенства в скорости держат французы. Французская линия называется TGV (сокр. фр. train à grande vitesse, скоростной поезд), разработана она GEC-Alsthom (ныне Alstom) и национальным французским железнодорожным оператором SNCF. В настоящее время управляется, в основном, SNCF. Первая ветка была открыта в 1981 году между Парижем и Лионом.

Система TGV с центром в Париже с тех пор сильно расширилась, чтобы соединить города по всей Франции и в смежных странах. Соседние страны (Бельгия, Италия, Испания и Германия), завидуя успеху лягушатников, начали строить собственные высокоскоростные линии. Связь TGVs со Швейцарией через французские железные дороги, с Бельгией, Германией и Нидерландами через линии Thalys, и система Eurostar связывает Францию и Бельгию с Великобританией. Ещё несколько линий запланированы как во Франции так и за её пределами.

Поезда TGV (Рис. 2.1) ходят со скоростью до 320 км/ч. 3 апреля 2007 года на испытаниях особо измененный поезд достиг скорости 574.8 км/ч

Его высокая скорость, почти равная скорости опытных поездов на магнитной подушке, была достигнута с помощью специально разработанного LGVs (lignes а grande vitesse, быстродействующая линия) без острых кривых и с мощными электрическими двигателями, с низким весом на ось, вагоны обтекаемой формы и кабинная сигнализация, устраняющая потребность в наружных сигнальных устройствах (их просто невозможно рассмотреть на такой высокой скорости).

Поезда TGV изготавливаются в основном Alstom, теперь часто с привлечением субподрядчика, например Bombardier. За исключением маленького количества TGVs, используемых для перевозки почты между Парижем, Лионом и Провансом, TGV, прежде всего, - пассажирские перевозки. Поезда, скопированные с проектов TGV работают в Южной Корее (KTX), Испания (AVE) и США (ACELA Express).

Путешествие TGV в значительной степени заменило путешествие самолётом между связанными городами, из-за более короткого времени поездки (особенно для поездок продолжительностью меньше чем три часа), в поезде нет регистрации, досмотра службы безопасности и посадки, станции удобно расположены в центрах городов. TGV - очень безопасный транспорт; пока ещё не было крупных катастроф с ним.

Германия. Строительство первых немецких высокоскоростных линий началось вскоре после французских TGV. Юридические баталии вызвали существенные задержки, так, что поезда InterCityExpress (ICE) были развернуты спустя только десять лет после сети TGV. В результате другого общественного фактора (плотность населения почти в два раза больше плотности Франции), система ICE более сильно объединена с существующими ранее линиями и поездами. Поезда ICE почти сразу стали ходить в Австрию и Швейцарию (в этих странах используется то же напряжение, что и в Германии).

Сегодня в Австрии поезда ICE большинстве своём идут со скоростью менее 200 км/ч. Железная дорога модернизируется и частично восстанавливается, что позволит достичь скоростей до 230 км/ч.

Начиная с 2000 года мультисистемные поезда ICE третьего поколения (Рис. 2.2) стали ходить в Нидерланды и Бельгию. Третье поколение ICE имеет среднюю скорость в 330 км/ч и максимальную скорость до 363 км/ч. Ещё в 2001 году пытались пропустить поезд ICE по французским путям TGV, но реальные испытания были закончены только в 2005 году.

В отличие от TGV или Синкансена, первое поколение ICE имело в анналах крушение на высокой скорости (рядом с Eschede). После крушения были перепроектированы колеса ICE.

Германия также развивала Transrapid, поезд на магнитной подушке. Transrapid достигал скоростей до 550 км/ч. Испытательный путь длиной в 31.5 км функционировал в Emsland.

Испания. AVE, акроним Alta Velocidad Española (что означает "испанский высокоскоростной," а также и игра на слове ave, означающем "птицу" на испанском языке) - это высокоскоростная железнодорожная система, работающих на скоростях до 300 км/ч на специальном пути. В отличие от остальной части испанской ширококолейной сети, AVE использует стандартную колею, предусматривая прямые связи вне Испании в будущем. Всеми поездами AVE (Рис. 2.3) в настоящее время управляет RENFE, испанская государственная железнодорожная компания, хотя возможно, что частным компаниям могут разрешить управлять этими линиями в будущем. На линии от Мадрида до Севильи, обслуживание гарантирует максимальное опоздание в 5 минут и предлагает полное возмещение, если поезд опоздал на большее время (по статистике только 0.16% поездов опаздывают сильнее). В этом отношении, точность AVE исключительна по сравнению с другим услугами RENFE. На других линиях AVE, это обещание точности более слабо (15 минут на Барселонской линии).

Италия. Италия стала европейским пионером в высокоскоростных железных дорогах и создателем оригинала поездов серии 'Pendolino' (Рис. 2.4) - поезда с системой наклона, которые были широко приняты в нескольких странах, чтобы лучше всего использовать обычный путь(в противоположность специально построенному высокоскоростному).

Первый путь который соединил Рим с Флоренцией (254 км) в 1978 году. Максимальная скорость этой линии была 250 км/ч. Время поездки между этими двумя городами - около 90 минут, и поезда идут со средней скоростью 200 км/ч. Обслуживание выполняет Еurostar Italia (ETR 4xx, также известный как Pendolino, и ETR 500 серии), поезда не связаны с поездами Еurostar, работающими в Великобритании). Италия обширно использует технологии наклона поезда на повороте "Pendolino" (ETR 4xx серия), основанная на исследованиях, предпринятых в 1970-ых Fiat Ferroviaria.

Treno Alta Velocità строит новую высокоскоростную сеть на маршрутах Милан - Болонья - Флоренция - Рим - Неаполь и Турин - Милан - Верона - Венеция - Триест.

Линия Рим-Неаполь открылась для в декабре 2005, а Турин-Милан, частично открыт в феврале 2006. Обе линии имеют скорости до 300 км/ч.

Великобритания. Родина индустриализации Великобритания медленно плетётся в конце. Самые быстрые в Великобритании линии работают со скоростями всего 201 км/ч - Главная Линия Западного Побережья (WCML), Главная Линия Восточного Побережья (ECML) и Главная Большая Западная Линия. Попытки увеличить эти скорости до 225 км/ч на WCML и ECML терпели неудачу по различным причинам, преимущественно потому, что при скорости более чем 201 км/ч требуют передачи сигналов в кабину (например показания семафоров). Однако в 2009 году, поезда, способные  развивать 225 км/ч будут введены на внутренних линиях между Лондоном и Кентом.

Возможно, из-за продолжающегося роста высокоскоростных железных дорог в континентальной Европе и неудач, с которыми сталкиваются внутренние проекты высокоскоростного транспорта в Великобритании, растёт движение в промышленных и правительственных кругах по созданию новой высокоскоростной линии между севером и югом [4].

Норвегия. В Норвегии высокоскоростных железных дорог практически нет. В настоящее время, единственный высокоскоростной железнодорожный путь Норвегии - Gardermobanen, 60-километровая линия между Центральным вокзалом Осло и Eidsvoll проходящая через Аэропорт Осло. Этот маршрут обслуживает Flytoget, объединяя новый аэропорт Осло (находится в 50 километрах от города) и столицу с пригородами на скоростях до 210 км/ч. В этом году он будет расширен на запад, чтобы включить город Драммен, хотя пока и не на высокой скорости.

Эта высокоскоростная часть также используется специальными и региональными поездами между Осло и Eidsvoll.

Швеция. Швеция сегодня эксплуатирует многие высокоскоростные поезда (средняя скорость 200 км/ч), включая X2, широкий и двухэтажный наклоняющийся региональный поезд, и Экспресс Аэропорта Арланда X3. Несмотря на то, что и X2 и X3 позволяют достигнуть 205 км/ч, их можно технически рассмотреть как высокоскоростные поезда. X2 ездит между многими городами в Швеции, включая Стокгольм, Gothenburg, Мальм. Поезда Экспресса Арланда соединяют Аэропорт Стокгольма-Арланда и Стокгольм.[4]

.2 Азия

Япония. 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 защиту от тайфунов и землетрясений (Рисунок 2.5).

Схема высокоскоростных линий в Японии

Хотя в значительной степени это система дальних перевозок, Синкансен также служит транспортом некоторым жителям пригородных городов, которые работают в столице и вынуждены работать в столице.

В 1996 году на тестовых испытаниях была достигнута скорость 443 км/ч  для обычного рельса, а 2003 году был установлен мировой рекорд скорости для поездов, использующих магнитную левитацию, -  581 км/ч.

Синкансен долгое время был визитной карточкой Японии и предметом гордости.

Китай. Народная Республика Китай перестроила к апрелю 2007 года несколько линий, что привело к увеличению максимальной скорости и позволяло использовать 6003 км железной дороги на скоростях до 200 км/ч. Главный оператор высокоскоростных железных дорог в Народной Республике Китай - Китайская Высокоскоростная Железная Дорога (CRH). Теперь 257 поездов могут работать на скорости 200 км/ч и выше. Чиновники из Министерства Железных дорог говорят, что 850 км путей на 18 главных линях были одобрены для поездов со средней скоростью 250км/ч. Часто высокоскоростные линии соединены с обычными линиями с интенсивным движением (5 минутный интервал).

Нельзя однако забывать и о Шанхайском поезде на магнитной подушке, построенном по технологии Transrapid в сотрудничестве с Siemens, Германией, который эксплуатируется с марта 2004 года.

Планируется строительство высокоскоростной железной дороги Пекин - Шанхай, протяженностью 1318 км, строительство которой обойдется в 31,6 млрд. долларов.

Корея. Корейский высокоскоростной поезд КТХ (Korea Train eXpress) - высокоскоростная система Южной Кореи (Рис. 2.6). Ей управляет Korail.

Технология поезда в значительной степени основана на французской системе TGV, и имеет максимальную скорость 350 км/ч, ограниченную до 300 км/ч во время регулярных рейсов для безопасности. Стоимость системы 20 миллиардов долларов. Эта линия связывает столицу Сеул с двумя крупнейшими портами страны - городом Мокпо на юго-западном побережье и городом Пусан на юго-восточном. Курсируя между этим мегаполисами, высокоскоростные поезда делают промежуточные остановки в более чем в 10 населенных пунктах. Ввод в эксплуатацию новой магистрали помог разгрузить товарно-пассажирские потоки в транспортном коридоре Сеул - Пусан (более 70 процентов перевозок населения страны, промышленных товаров и контейнеров). В результате, ежегодные объемы пассажироперевозок по этому коридору выросли на 190 миллионов человек и 3 миллиона железнодорожных контейнеров [6].

декабря 2004 года, корейский экспериментальный HSR-350x достиг максимальной скорости в 352.4 километров в час.

Турция. Турецкие государственные железные дороги начали строить высокоскоростные железные дороги в 2003 году. Первая линия, которая имеет длину 533 км из Стамбула (наибольший город Турции) через Eskişehir к Анкаре (столица) ещё строится и уменьшит время путешествия от 6-7 часов до 3 часов 10 минут. Первая фаза этого проекта, Анкара- Eskişehir, которая имеет длину 245 км (время путешествия 1час 5 минут) запущена в 2007 году. Остальная часть проекта, Eskişehir-Стамбул, планируется закончить к 2009, включая проект Marmaray (Босфорский подводный железнодорожный туннель), который в первый раз установит железнодорожную связь между Европой и Азией (Ближний Восток). Эта линия будет обслуживать 17 млн людей в год. Также надеется, что больше 48 миллионов тонн груза перевозимая автомобилями будет передана железной дороге, сейчас только 3% перевозится по железной дороге.

В настоящее время, 12 миллионов поездок ежегодно совершаются между этими двумя городами. Транспортная система этого коридора работает на пределе. Многие города по коридору страдают от хронических пробок и от загрязнения.

Строительство линии Анкара-Коньи (300км) началось в 2006. (Время путешествия  70 минут) она будет также связана с Анкарой- Eskişehir.

Высокоскоростные коммерческие поезда, как ожидают, достигнут на этих линиях максимальных скоростей в 250-300 км/ч.

Тайвань. В марте 2001 г. начато строительство высокоскоростной линии на Тайване между административным центром острова Тайбэем и вторым по величине городом Гаосюном (Рис. 2.7). Стоимость линии длиной 346 км оценивается в 15 млрд. USD (одна из наибольших частно финансируемых транспортных схем в наше время).

Обсуждение вопроса о создании высокоскоростной железнодорожной связи между крупнейшими городами Тайваня началось еще в конце 1980-х годов, когда были вынесены на рассмотрение первые варианты трассы. Правительство острова уже тогда придало проекту статус важнейшего в национальном масштабе. Значение проекта подчеркивается тем, что он является самым капиталоемким мероприятием, какое когда-либо осуществлялось на принципах партнерства государственного и частного секторов за всю историю Тайваня.

Особенностью линии Тайбэй - Гаосюн является то, что вследствие сложного рельефа пересекаемой местности только 33 км ее длины пройдут на уровне земли, в то время как общая протяженность мостов и виадуков составит 251 км, а тоннелей - 61 км. Кроме того, в отличие от линий основной сети железных дорог Тайваня колеи 1067 мм новая высокоскоростная линия строится под нормальную (1435 мм) колею. Минимальный радиус кривых на линии будет равен 6250 м, максимальная крутизна уклонов 35%, расстояние между осями путей 4500 мм. Линия электрифицируется по системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ, 60 Гц.

Открытие движения поездов состоялось 5 января 2007. Принимая за основу технологию Синкансена для основной системы, THSR

использует Тайваньский Высокоскоростной поезд 700T, изготовленный консорциумом японских компаний. Специальные поезда, способные к путешествию на скорости 300 км/ч (путешествие от Тайбэя до Гаосюна примерно за 90 минут в противоположность 4.5 часам обычным железнодорожным транспортом. [5]

.3 США

Что же может предложить США в этой области? В США высокоскоростного транспорта практически нет. Американские туристы и бизнесмены возвращаются из поездок в Японию и Европу, с впечатлениями от поездок на Синкансене, TGV или ICE. Европейцы же наоборот возвращаются из США с мыслями «Ну, тупые, у них даже нет нормальных поездов!». Поставщики оборудования пускают слюни и ждут, когда же Америка решится на строительство высокоскоростных линий.

Сказать, что американцы тупые, нельзя, так же как нельзя сказать, что у них нет возможностей. Это подтверждает космическая программа NASA.

На самом деле, развитие высокоскоростных железных дорог США начали наравне со всеми. Паровозы 30ых годов достигали скорости в 160 км/ч и в 1966 году на Нью-Йоркской железной дороге испытали реактивный поезд. В США очень разветвленная сеть обычных железнодорожных линий. В начале 50ых многие считали, что Америка будет впереди всей планеты по внедрению высокоскоростных поездов. Однако, в Америке до сих пор нет ни ICE, ни Синкансена.

В десятилетия после Второй мировой войны дешевая нефть вместе с усовершенствованиями автомобилей и самолетов и правительственным субсидированием шоссе и аэропортов сделали эти средства передвижения более доступными для большей части населения чем раньше,. выдвинули их на первый план.  В Европе и Японии акцент делался на восстановление железных дорог после войны. В Соединенных Штатах акцент пришёлся на построение огромной национальной системы автомагистралей между штатами и строительстве аэропортов. Общественный железнодорожный транспорт использовался, в основном, в городах. Американские железные дороги были менее конкурентоспособны, потому что правительство имело тенденцию дотировать дорожный и воздушный транспорт больше, чем в Японии и европейских странах, и, частично, из-за более низкой плотности населения в Соединенных Штатах.

Однако сейчас высокие цены на  реактивное топливо, переполненные аэропорты и шоссе, ужесточившиеся правила безопасности в аэропорту относительно жидкостей и электроники, которые вынуждает большинство путешественников проходить проверку своего багажа, делают высокоскоростные железные дороги всё более привлекательными и всё больше людей задумываются о постройке таких дорог.[6]

.4 Россия

Текущая самая высокая скорость железной дороги в России - линия Москва-Санкт-Петербург с максимальной скоростью 200 км/ч, по ней ходят поезда российского производства. Эту линию будут модернизировать до 250 км/ч, для использования немецкого ICE (Рис. 2.8). Планы относительно других железных дорог следующие: Хельсински - С-Петербург собираются использовать Pendolino, и Москва-Сочи перейдут на  Синкансен.

Итак, Россия собирается улучшать или строить:

Обновление к 2009 году железной дороги Москва-Санкт-Петербург, чтобы позволить ICE российской сборки (построенным по совместному проекту) достигать 250 км/ч, хотя эти поезда нормально работают и при 300 км/ч. Строительство началось в 2004. В настоящее время самые быстрые поезда на  этом маршруте - "Er-200" и "Невский экспресс" с круизной скоростью 160-180 км/ч. Хельсинки - Санкт-Петербург: Финляндия и Россия договорились о высокоскоростной линии, связывающей Хельсинки и Санкт-Петербург, первоначально было запланированно использование существующих финских Pendolino, в августе 2007 года Alstom подписал контракт с Oy Karelian Trains на четыре новых Pendolino и, вероятно, еще двух. Время в пути будет сокращено с 5.5 часов до 3 часов, с проверкой паспорта, выполняемой на борту поезда. Сообщение должно быть открыто в 2010 году. Москва-Калининград: план высокоскоростной железной дороги ещё разрабатывается. Маршрут Москва-Сочи: Недавно были проведены серьезные переговоры с корпорацией Sumitomo Японии для строительства Синкансен для маршрута Москва-Сочи (для создания успешного проекта Сочи на Зимние Олимпийские Игры 2014 года) Маршрут Москва-Нижний-Новгород, должен использовать наряду с Сочи Синкансен, хотя раньше хотели использовать немецкий ICE. Транссибирская магистраль: Россия находится на стадии предварительных переговоров с Японией по поводу долгосрочных планов заменить обычные поезда на Синкансен [7].

2.5 Казахстан

В 2003 году "Казакстан темiр жолы" закупило в Испании комфортабельные составы фирмы "Patentes Talgo S.A." (два состава по 22 вагона "Тальго-200"), и в сентябре 2003 года запустили скоростной фирменный поезд "Тулпар", который развивает скорость до 140 км/час, и преодолевает расстояние между Астаной и Алматы за 13 часов 44 минуты вместо 22 часов хода обычного пассажирского поезда (Рис. 2.9).

Правда, надо отметить, что "Тулпар" в большей степени является комфортабельным поездом, чем скоростным. Он всего лишь адаптирован для передвижения по нашей стальной магистрали. Поезд тянет пассажирский тепловоз ТЭП70. Это еще советская разработка, и локомотив производится на Коломенском заводе в России в 1973 года, и до 2006 года было выпущено 576 локомотивов. Основой силовой установки является дизель 5Д49 мощностью 4000 л.с., который в сочетании с удачной конструкцией генератора и тяговых двигателей, использованием алюминиевых сплавов, позволяет локомотиву развивать скорость до 160 км/час, но его предельная скорость на существующем участке трассы Астана-Алмата длиной 1311 километров ограничена 140 километрами в час из-за большого количества кривых малого радиуса, которых имеется 669 штук, из них 381 - радиусом 600 метров. Кроме того, испанский поезд предназначен для эксплуатации на бесстыковом пути, которого на всем протяжении имеется, к сожалению, не более 25 процентов. При движении по звеньевому пути у «Тулпара» резко возрастают отказы колес вагонов, нарушается уровень комфорта для пассажиров.

Предлагается построить новую специальную высокоскоростную железнодорожную магистраль (ВСМ), по опыту зарубежных магистралей ВСМ, соединяющую напрямую две столицы Казахстана Астана - Алматы. Учитывая зарубежный опыт, такое строительство вполне осуществимо. ВСМ должна брать начало от Алматы I, проходить вдоль существующего участка Турксиба до разъезда Боктер, и далее, через озеро Балхаш. В месте, около станции Балхаш II, ширина озера 1,5-2 км (здесь сходятся: «соленый» и пресный Балхаш), и дорога пройдет по мосту через озеро Балхаш, далее по прямой до станции Караганда-Пассажирская и, также по прямой - до станции Астана. Ориентировочно расстояние всей ВСМ составляет 860 км.

И если Казахстан стремится в число пятидесяти самых развитых стран мира, то создание ВСМ значительно продвинет нас к этому.

3. Основные требования при проетировании высокоскоростных магистралей

.1 Технические условия при строительстве высокоскоростных магистралей

На основе требований комфортности пассажира и обеспечения безопасности движения поездов был выработан Европейский стандарт высокоскоростных железных дорог (ВСМ), конструктивная скорость принята на всех ВСМ равной 350 км/час. Поскольку затраты энергии на перемещение высокоскоростного поезда пропорциональны квадрату скорости, то дальнейшее (более 350 км/час) повышение скорости и с энергетической токи зрения нецелесообразно. Поезд, состоящий из восьми пассажирских вагонов, требует тяговой мощности 16-17 тыс. кВт.

При строительстве высокоскоростных магистралей непременным условием ставится нулевой (или близкий к нему) профиль пути (без подъемов и спусков), а в плане железнодорожная колея не должна иметь кривых радиусом менее 4000 метров. Примерно такие же условия диктуются и при строительстве высокоскоростных автомагистралей. При ограниченном свободном пространстве строители высокоскоростных магистралей в Европе вынуждены использовать многочисленные тоннели, которые не только удорожают строительство, но и создают сложности в эксплуатации высокоскоростных магистралей. Железнодорожная высокоскоростная магистраль с обеих сторон должна быть ограждена сеткой, а в районе населенного пункта заградительной (шумозащитной) стенкой высотой 4 метра. Пересечение высокоскоростных магистралей должно быть только в разных уровнях, никаких переездов и переходов в плоскости ВСМ не предусмотрено. Для снижения энергозатрат на тягу поезда и улучшения динамики взаимодействия подвижного состава и пути, рельсовая колея высокоскоростных магистралей только бесстыкового исполнения, это тем более важно для климатических условий Казахстана.

Практика эксплуатации высокоскоростных маистралей показала, что использование отдельного локомотива для тяги высокоскоростного пассажирского поезда является неэффективной. Сосредоточение большей мощности в одной тяговой единице (до 8-10 тыс кВт) увеличивает вес локомотива, а, следовательно, ухудшает динамическое воздействие его на путь. В этом случае осевая нагрузка локомотива не может быть меньше 20-21 тонны, чтобы обеспечить достаточную тягу на ограниченном числе осей, а единичная мощность тягового электродвигателя должна быть 1200-1401 кВт, что затрудняет его размещение в ограниченных габаритах экипажной части локомотива. Поэтому в настоящее время для вождения высокоскоростных поездов применяется распределенная тяга, когда в поезде половина вагонов обмоторены, т.е. снабжены тяговыми двигателями (электропоезд).

Рассредоточение тягового оборудования по всем вагонам позволяет обеспечить достаточную суммарную тягу поезда и снизить нагрузку на ось на 25%, доведя ее до 12 тонн на ось. Использование легких (дюраль) металлов для изготовления вагонов позволило фирме Als-tom (Франция) довести осевую нагрузку до 11 тонн на ось. Уменьшается мощность каждого тягового электродвигателя, в настоящее время она стабилизировалась на отметке 350 кВт на один тяговый (асинхронный) электродвигатель, что составляет суммарную тяговую мощность на двухвагонную секцию (350 х 4) 1400 кВт. Число мест для пассажиров в каждом вагоне может быть до 110 мест (220 пассажиров на двухвагонную секцию). Каждая двухвагонная секция может эксплуатироваться автономно, поэтому в зависимости от потребности пассажиропотока имеется возможность оперативно варьировать длиной высокоскоростного поезда.

Международные нормативные требования определяют среднюю (крейсерскую) скорость (Vо) высокоскоростного поезда на 15% меньше конструктивной, поэтому при известном расстоянии L между пунктами ВСМ время движения определяется при конструктивной скорости Vк = 350 км/ч как:

                                             (3.1)

где L_o - расстояние (в км) между пунктами ВСМ;

V_o - конструктивная (км/ч) скорость движения высокоскоростного поезда между пунктами ВСМ [9].

.2 Рельсовые скрепления для высокоскоростного пути

Сегодня на железных дорогах Казахстана используются рельсовые скрепления типов КБ-65, ЖБР-65, ЖБР-65Ш и АРС-4. Примененительно к конструкции высокоскоростного пути, на котором пассажирские поезда смогут развивать скорость более 200 километров в час, опыта эксплуатации этих типов скреплений нет.

Для высокоскоростного движения рельсовое скрепление должно быть упругим, ведь необходимо гасить колебания, возникающие в пути. Это достигается в основном за счет упругих клемм и эластичных подрельсовых прокладок-амортизаторов. Многие используемые на российских стальных магистралях скрепления, хоть и являются упругими, не достаточно надежны для высокоскоростных участков.

В последние годы появилось немало разработок, нацеленных как на увеличение надежности этих элементов пути, так и на снижение их стоимости и эксплуатационных затрат. В числе удачных, признанных таковыми на железных дорогах мира, - скрепления «Пандрол Фастклип» и «Vossloh». Одно - анкерное, другое - болтовое.

Однако попытки внедрения «Vossloh» оказались безуспешными. Это скрепление не выдержало испытаний. Специалисты компании «Пандрол Лимитед» не опустили руки - в результате был создан «Пандрол Фастклип» (Рисунок 3.1).

Плюсы данного скрепления:

все детали закрепляются на бетонной шпале до сборки звена на базе ПМС (что исключает потерю отдельных незакрепленных деталей); они остаются на шпале во время укладки рельсов, при их замене и при разрядке напряжения в плетях. Существенно ускоряется операция укладки, повышается производительность механизмов, используемых при ремонте пути;

установка скрепления в рабочее положение и вывод из него в положение «парковки» полностью механизированы и требуют минимальных трудовых затрат;

возможны ручная установка и снятие клемм;

скрепление наделено антивандальными свойствами: без спец. инструмента его не разобрать;

в отличие от болтовых «Пандрол Фастклип» исключает возможный ложный крутящий момент (из-за загрязнения, повреждения или некачественной резьбы) и колебания клеммы в рабочем состоянии. Стабильная сила прижатия рельса обеспечивается самой конструкцией скрепления. В бетоне шпал не возникает напряжений при превращении воды в лед, из-за попадания в отверстия грязи, масла, неправильного использования болтового инструмента, так как в шпалах отверстий просто нет и у скрепления превосходная прочность, что гарантирует стабильность ширины колеи. Доступ к пластиковым деталям свободен, что упрощает их замену.

Упругое анкерное рельсовое скрепление «Пандрол Фастклип» снискало себе наибольшую популярность. Его используют на 397 железных дорогах более чем 110 стран. Как свидетельствует статистика, протяженность путей с этим скреплением составляет ныне свыше 330 тысяч километров.

«Пандрол Фастклип» высоко ценят в первую очередь за такое преимущество, как малое число деталей. На узел скрепления приходится всего семь элементов. Надежность этой конструкции красноречиво характеризуется десятилетним гарантированным сроком работы деталей, а ее высокая технологичность оборачивается ощутимым сокращением расходов на эксплуатацию и сборку по сравнению со скреплениями болтового типа.

Основой технических мероприятий совершенствования путевого комплекса железных дорог можно назвать создание конструкции пути, требующей при заданном уровне надежности минимума совокупных затрат на устройство, ремонты и содержание. Скрепление «Пандрол Фастклип» как нельзя лучше подходит для решения данной задачи.

Впервые система таких рельсовых скреплений была установлена в 1992 году.

Инженерам-путейцам известно: изоляторы испытывают наибольшие сжимающие напряжения от боковых сил в кривых участках пути малого радиуса. Боковые изоляторы скрепления соответственно подвергались масштабным испытаниям на железных дорогах США, где нагрузки на ось достигали 39 тонн. К примеру, в конце 1994 года на железной дороге «Северный Берлингтон», или «Berlington Northern», с осевыми нагрузками 32 тонны на ось радиусом кривой 500 метров, скоростью движения поездов 72 километра в час и грузонапряженностью 250 млн тонн было установлено скрепление «Пандрол Фастклип». К 2000 году, когда тоннаж составил 1,5 млрд, для проверки были сняты несколько боковых изоляторов. Анализ геометрических параметров показал: они находились в прежнем отличном состоянии. Средняя интенсивность износа изоляторов, расположенных в наружной нити, составила 1 миллиметр.

В 1987 году компании «Пандрол Лимитед Великобритания» и «Бритиш Рэйл» приступили к испытаниям долговечности подрельсовых прокладок-амортизаторов. В Шотландии, на объекте «Ламингтон» Западнобережной магистрали с уклоном 17 тысячных, скоростью движения поездов 160 километров в час (грузонапряженность 8,5 млн. тонн для пассажирского обращения) были установлены резиновые подрельсовые прокладки. К 2000 году, за 13 лет эксплуатации, по нему был пропущен тоннаж, равный 102 млн. т. брутто груза. Провели испытание прокладок в лаборатории. Была подтверждена их остаточная амортизирующая способность свыше 50 процентов, а потеря толщины оказалась незначительной.

В настоящее время в системе скрепления «Пандрол Фастклип» используются как резиновые, менее жесткие подрельсовые прокладки (для скоростного и высокоскоростного движения), так и пластмассовые (для смешанного и грузового движения с повышенными осевыми нагрузками.

Скрепление «Пандрол Фастклип» применяется для высокоскоростного движения ведущими мировыми компаниями SNCF на TGV Mediterranean (350км/ч) Франция, Tohoku SHINKANSEN (275 км/ч), Япония, Amtrak (250 км/ч), США. Год назад на SNCF, на линии Париж - Мец, где используются скрепление «Пандрол Фастклип», был достигнут рекорд скорости - 574,8 километра в час [10].

3.3 Конструкция стрелочного перевода для высоких скоростей движения

Стрелочные переводы имеют отличительные конструктивные и геометрические особенности, которые обусловливают специфику взаимодействия их с подвижным составом.

Отличительными особенностями стрелочных переводов по отношению к скоростному пути на перегонах являются:

прикрепление остряка только в корневой части его (а рельс на перегоне прикреплен к каждой шпале);

наличие разрыва рельсовой колеи в местах пересечения внутренних рельсовых нитей в одном уровне в зоне крестовины;

наличие вертикальной неровности в зоне стрелки

в месте перекатывания колес с рамного рельса на остряк и наоборот;

наличие вертикальной неровности в зоне крестовины в место перекатывания колес с сердечника на усовик и наоборот;

- наличие углов удара в горизонтальной плоскости в остряк, в усовики и контррельсы;

неравноупругость подрельсового основания;

малый радиус кривой в соединительных путях (200-З50м);

отсутствие возвышения наружного рельса переводной кривой;

в большинстве случаев отсутствие под уклонки рельсовых нитей.

Эти особенности вызывают дополнительные динамические воздействия на элементы стрелочного перевода - непогашенные вертикальные и горизонтальные ускорения.

Переменная жесткость рельсовых нитей и неравноупругость их основания эквиваленты изолированным динамическим неровностям пути, вызывающим дополнительные вертикальные силы взаимодействия колес и элементов стрелочных переводов.

Перекатывание колес с одного элемента перевода на другой в зонах стрелки и крестовины создает условия для образования одиночных изолированных неровностей, где возникают большие силы динамического взаимодействия.

При движении экипажей по переводным кривым, не имеющим возвышения наружного рельса, появляется перегруз упорных (наружных) рельсов и возникают непогашенные ускорения, ухудшающие условия комфортабельности езды пассажирам.

Резкое изменение направления движения колес в плане вызывает появление ударных горизонтальных сил. Такой характер взаимодействия имеет место в момент удара колес в остряк при входе на боковое направление, в усовики и в контррельс.

Отсутствие подуклонки рельсовых нитей является причиной внецентренного приложения сил к рельсам, образования наплыв и более интенсивного накопления контактно усталостных дефектов и т.п.

Все сказанное приводит к выводу, что стрелочные переводы для высоких скоростей движения должны отвечать следующим важным, необходимым и вместе с тем противоречивым требованиям:

а) для обеспечения стабильности элементов перевода в процессе работы их под подвижной нагрузкой эти элементы должны иметь, по-видимому, наибольшие размеры и быть тяжелыми. В целях же обеспечения наибольшего удобства заводского изготовления, транспортировки, снятия и замены элементов перевода, эти же элементы должны иметь по возможности наименьшие размеры и быть легкими;

б) для обеспечения лучшего сопротивления изгибу рельсы перевода, стрелка и крестовина должны быть достаточно жесткими; для уменьшения жесткости ударов колес об эти элементы необходимо, чтобы они были достаточно гибкими;

в) ввиду значительных ударных воздействий на остряк при входе подвижного состава на боковое направление необходимо, по условиям обеспечения прочности, чтобы сечение остряка в его начале было мощным, а это, как правило, обусловливает наибольший начальный угол удара. По условиям же обеспечения плавности входа подвижного состава на боковое направление перевода необходимо, чтобы, начальный угол остряка был наименьшим;

г) для уменьшения ударно-динамических воздействий на металлические элементы перевода материал их (металл) должен быть достаточно вязким; ввиду концентрированной передачи давления колес на эти элементы, для уменьшения местных смятий, необходимо, чтобы материал этих же элементов перевода был достаточно твердым;

д) исходя, из государственных интересов в целях улучшения ведения стрелочного хозяйства необходимо максимально унифицировать детали стрелочных переводов и иметь по возможности наименьшее число типов и видов переводов; по условиям специфики назначения стрелочных переводов в государственных условиях применять одни и те же переводы.

В силу этого, очевидно, что оптимальным стрелочным переводом для высоких скоростей движения следует считать такой, который для конкретно установленной скорости движения поездов удовлетворяет главным требованиям и условиям.

Основываясь на изложенном, можно предложить следующую схему перспектив проектирования и внедрения стрелочных переводов для высоких скоростей движения (Рисунок 3.2).

Виды стрелочных переводов для высоких скоростей движения

.4 Определение возвышения наружного рельса, радиуса кривых и непогашенного ускорения

При ширине российских железных дорог 1520 мм и расстоянии между осями головок рельсов S=1600 мм возвышение наружного рельса h, мм, в кривой радиуса R, м, удовлетворяющее первому требованию, определяется по формуле 3.2:

,                                            (3.2)

где v_ср - средняя квадратичная скорость движения поездов в данной кривой, км/ч, определяемая по формуле (3.3).

,                                       (3.3)

где n_i - число поездов соответствующей массы Q_i, следующих по кривой со скоростью v_i.

Второе требование к возвышению наружного рельса предусматривает, чтобы с учетом максимальной скорости движения поезда в данной кривой v_max, км/ч, величина h была не менее значения, полученного по формуле (3.4):

,                                           (3.4)

где ∆h=а_нS/g - недостаток возвышения наружного рельса, мм,

а_н - непогашенное поперечное ускорение, м/с²,

g - ускорение свободного падения, м/с².

При скоростях движения поездов свыше 200 км/ч допускаемое непогашенное ускорение принимают в размере 0,4 м/с², соответственно допускаемый недостаток возвышения ∆h=65мм.

Из двух значений h, рассчитанных по формулам (3.2) и (3.4), принимается большее, при этом возвышение наружной рельсовой нити, как правило, не должно превышать 150 мм.

Из зависимости (3.4) определяется предельная скорость в кривой радиуса R при максимальном возвышении наружного рельса h=150мм и наибольшем допускаемом недостатке возвышения ∆h=65 мм:

              (3.5)

Использую ту же формулу, можно установить, каким должен быть радиус кривых, чтобы при h=150 мм и ∆h=65мм кривые обеспечивали предусмотренную на высокоскоростной магистрали максимальную скорость движения поездов по формуле 3.6:

           (3.6)

Из формулы (3.6) следует, что при v_max=300 км/ч радиус R=5200 м, а при v_max=350 км/ч радиус R=7100 м.

С учетом в перспективе максимальной скорости движения поездов на высокоскоростных магистралях на уровне 350 км/ч, а также с учетом взаимодействия экипажа и пути в кривых нормам проектирования ВСМ установлено значение радиуса кривых равное 7000 м. в трудных условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании предусмотрена возможность уменьшения радиуса кривых, но не менее чем до 4000 м (при этом радиусе v_max=250 км/ч).

В качестве переходной кривой принимают радиоидальную спираль. При линейном отводе возвышения наружного рельса h, мм, длину переходной кривой l, м, определяют в зависимости от уклона возвышения i (десятичная дробь) по формуле (3.7):

                                               (3.7)

Основным условием, ограничивающим уклон отвода возвышения наружного рельса, является допускаемое значение вертикальной составляющей скорости подъема колеса по возвышению dh/dt. Связь между значением dh/dt, скоростью движения поезда v и уклоном i определяется зависимостью по формуле (3.8):

.                                   (3.8)

По опыту зарубежных линий величина dh/dt на высокоскоростной магистрали применительно к движению наиболее быстроходного поезда принята равной 42 мм/с (0,15 км/ч). Тогда в соответствии с формулой (3.8) уклон отвода возвышения наружного рельса определяют в размере i=0.15/v_max, а длину переходной кривой согласно зависимости (3.7) рассчитывают по формуле (3.9):

.                                            (3.9)

Наибольший уклон отвода возвышения наружного рельса принят по аналогии с нормами проектирования зарубежных высокоскоростных линий (i=0.00067). согласно формуле (3.8) такой уклон соответствует скорости наиболее быстроходного поезда v=225 км/ч. Поэтому при наибольшей скорости поездов в данной кривой менее 225 км/ч длина переходной кривой (смотрим формулу (3.7) должна быть не менее l=h/0.67=1.5h.

Прямые ставки между смежными кривыми на высокоскоростных магистралях устраивают возможно большей длины. При максимальных скоростях v_max=200…300 км/ч - не менее 600 м. только в трудных условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается уменьшение прямой вставки при скоростях 300…350 км/ч до 700 м.

Расстояние между осями путей на перегонах и главных путей на станциях принимается равным 4500 мм.

Продольный профиль высокоскоростных магистралей. Для обоснования наибольшего уклона продольного профиля высокоскоростной магистрали выполнен ряд исследований, определивших зависимость объемов строительных работ и ряда эксплуатационных показателей от величины наибольшего уклона продольного профиля пути. Проведено экспериментальное исследование участка трассы высокоскоростной магистрали Центр - Юг протяженностью около 700 км, при котором варьировалось крутизна наибольшего уклона продольного профиля i_max от 12 до 30‰. Использование более крутого уклона профиля в указанном диапазоне привело к соответствующему уменьшению объема земляных работ и размеров водопропускных сооружений (мостов и труб), в результате чего строительная стоимость магистрали К сократилась (Рис. 3.3), однако увеличение уклона продольного профиля свыше 22…24‰ уже не дало ощутимого удешевления строительства.

В отсутствие на трассе затяжных ограничивающих уклонов эксплуатационные показатели (время хода поездов, расход электроэнергии на тягу) в вариантах более крутого уклона профиля возросли незначительно (менее чем на 1%), что является следствием большой удельной мощности тяговых средств. Поэтому нормами проектирования ВСМ наибольший уклон продольного профиля пути установлен в размере 24‰, а в особо трудных условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании он может быть увеличен до 35‰ (такой уклон может потребоваться лишь при пересечении трассой значительных высотных препятствий).[9]

3.5 Расчеты при движении поезда по переломам продольного профиля пути

Для создания комфортабельных условий поездки в высокоскоростном поезде необходимо, на ряду с указанным выше ограничениям непогашенного поперечного ускорения, обеспечить величину продольных ускорений, возникающих при движении поезда по переломам продольного профиля пути, на уровне не более 3…5 м/с².

При прохождении поездом одновременно выпуклого и вогнутого перелома профиля (Рис 3.4, а) в составе могут возникать знакопеременные продольные условия ударного характера, наиболее неблагоприятно воздействующее на пассажиров. Чтобы этого избежать, следует длину элементов профиля переломами разного знака (выпуклого и вогнутого) принимать не менее расчетной длины поезда - 400…500 м, а смежные уклоны сопрягать кривыми достаточно большого радиуса.

Исследования, выполненные при разработке норм проектирования высокоскоростной магистрали, определили значения радиусов сопрягающих кривых на уровне 55…35 км. Кривые большего радикса следует принимать на участках пути, где возможно применение регулировочного торможения поезда, когда ускорение при торможении суммируется с ускорениями от перелома профиля.

Сопряжение профиля i₁ и i₂:

-элементы переходной крутизны; 2 - разделительная площадка

Устройство пути в профиле по кривым, радиус которых достигает нескольких десятков километров, представляет некоторые трудности, как при строительстве, так и при эксплуатации, хотя на ряде зарубежных железных дорог сопрягающие кривые используются.

В практике отечественных железных дорог вместо указанной кривой применяют описанный многоугольник (Рис. 3.5). Стороны многоугольника называют элементами переходной крутизны (или разделительной площадкой при уклоне i=0).

Длины l, м, этих элементов и разность этих уклонов смежных элементов ∆i, определяющая угол α, взаимосвязаны и зависят от радиуса сопрягающей кривой R, км (Рис. 3.5):

                                     (3.10)

Ввиду малости угла α можно принять . Тогда, учитывая, что tgα=∆i*10^-3 (если уклоны выражены в ‰), получим

                                          (3.11)

Расчетами определено, что при длине элементов профиля переходной крутизны 300…400 м продольные усилия и ускорения в поезде при движении по профилю ломанного очертания практически не будет превышать ускорения, возникающие в поезде, движущемся по сопрягающей кривой. На этом основании нормируемая длина элементов переходной крутизны и разделительных площадок l_н принята 350 м. тогда наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов на переломах профиля ∆i_н в соответствии с формулой (3.11) установлена следующей:

Рекомендуемая норма:

‰;

Допускаемая норма:

∆i_н=350/35=10‰.

Как уже указано, рекомендуемые нормы следует применять на участках пути, где возможно регулировочное торможение поездов, а допускаемые нормы могут использоваться на других участках пути.

Поскольку l=R∙∆i, а R=l_н/∆i_н, то при разности уклонов смежных элементов профиля менее нормативной длина элементов переходной крутизны и разделительных площадок может быть пропорционально уменьшена:

,                                           (3.12)

где  - алгебраическая разность уклонов на переломах профиля, меньшая нормативного значения .

В общем случае уменьшенная длина элементов профиля

,                                      (3.13)

где  - алгебраические разности уклонов по концам данного элемента.

Наименьшая длина элемента профиля принимается 25 м. Для плавного изменения уклонов на переломах профиля устраивают кривые (Рис. 3.6), радиусы которых R_в должны обеспечивать комфортные условия езды.

Рисунок 3.6 - Вертикальная кривая радиуса R_в на переломе профиля

Во избежание утомляемости пассажиров ограничивают вертикальное ускорение α=v²/R, которое они ощущают при движении поезда по кривой. В результате анализа влияния вертикальных ускорений на самочувствие пассажира установлено, что легче воспринимаются ускорения, совпадающие по направлению с гравитацией, т.е. на вогнутых переломах профиля. Исходя из этого приняты допускаемые значения вертикального ускорения на выпуклых переломах α_доп=0,3 м/с² и на вогнутых переломах α_доп=0,4 м/с².

В соответствии с указанными значениями α_доп определены радиусы вертикальных кривых R_в, км, с учетом в перспективе максимальной скорости движения поездов v_max=35 км/ч:

                                              (3.14)

Согласно формуле (3.14) на выпуклых переломах профиля R_в=25 км. На участках пути, где максимальные скорости движения поездов будут менее 350 км/ч, допускается пропорциональное уменьшение радиусов вертикальных кривых в соответствии с указанной зависимостью, но не менее чем до 15 км/ч.

Формула для определения тангенса вертикальной кривой Т_в, м, выводится аналогично формуле (3.11) (принимая ). Тогда

.                                         (3.15)

Вертикальные кривые следует размещать вне переходных кривых в плане.

Биссектриса вертикальной кривой b, м

.                            (3.16)

При алгебраической разности уклонов смежных элементов менее 1,8 ‰ на вогнутых переломах профиля вертикальные кривые могут не устраиваться, поскольку в этих случаях, как следует из формулы (3.16), биссектриса вертикальной кривой составляет менее 1 см [9].

.6 Развитие высокоскоростного движения в России

Полноценная сеть высокоскоростных пассажирских магистралей мирового уровня в европейской части России начнет работать уже в 2020 году. Но затраты на ее создание могут окупиться в лучшем случае через пятьдесят лет.

Зарубежный опыт показывает, что опережающее развитие инфраструктурных отраслей, в том числе транспорта, стимулирует рост экономики регионов, повышает мобильность населения, способствует развитию высокотехнологичных отраслей промышленности. В качестве одного из эффективных инструментов реализации сценария инновационного развития страны может стать организация высокоскоростного железнодорожного движения пассажирских поездов. Ввод в строй высокоскоростных магистралей создает маршруты, альтернативные автомобильному и авиасообщению, разгружает линии для движения грузового транспорта, что позволяет увеличить объемы перевозок для растущей промышленности. Стратегия развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года предусматривает создание национальной сети высокоскоростных магистралей как одного из ключевых направлений транспортной стратегии страны. Общая длина построенных магистралей высокоскоростного движения составит около 1,5 тыс. км, необходимые для этого инвестиции оцениваются в 1,26 трлн. рублей. В соответствии со стратегией будет построено три высокоскоростные магистрали. В качестве пилотного проекта на первом этапе реализации стратегии (2008-2015 годы) выбрано направление Москва-Санкт-Петербург. Ввод в строй этой ВСМ позволит отработать стандарты и технологии для последующего строительства в 2016-2030 годах ВСМ Москва-Нижний Новгород и Москва-Смоленск-Красное.

Таблица 3.1. План осуществления высокоскоростного движения в России в 2015г.

После ввода в эксплуатацию высокоскоростной магистрали время в пути на отрезке Москва-Санкт-Петербург (протяженность 659 км) уменьшится с нынешних четырех с половиной часов до двух часов сорока пяти минут. При этом подвижной состав будет полностью заменен. В 2006 году РЖД подписали с немецкой Siemens Transportation Systems контракт стоимостью 276 млн. евро на поставку восьми высокоскоростных электропоездов Velaro Rus.

Разработка подвижного состава для высокоскоростного движения относится к категории наиболее капиталоемких и технически сложных конструкторских работ. Высокоскоростные поезда, рассчитанные на движение со скоростью свыше 250 км/ч, сейчас самостоятельно выпускают лишь семь стран мира: Япония, Франция, Германия, Италия, Канада, Китай и Швеция. Уровень научных и проектных разработок национальной модели электропоезда в этих странах позволяет сравнивать их с аналогичными разработками в области аэрокосмической техники. В среднем срок реализации подобных проектов составляет пятнадцать лет. Россия тоже могла войти в элитный клуб создателей высокоскоростных поездов. Разработка отечественного электропоезда «Сокол» началась в 1993 году в рамках печально известного проекта «Высокоскоростные магистрали». А испытания новой модели были проведены в 2001 году. Но результаты тестов показали ряд существенных конструкторских недоработок: на скорости, близкой к 200 км/ч, передняя колесная пара «Сокола» отрывалась от рельсов, то есть поезд пытался взлететь. В результате коллегия МПС приняла решение все работы по «Соколу» прекратить, а отечественные поезда заменить на немецкие.

Президент РЖД Владимир Якунин заказал всего 8 поездов у компании Siemens вместо планируемых 60.

Впрочем, как заявил нам президент ОАО РЖД Владимир Якунин, одновременно с закупкой высокоскоростных поездов в Германии перед производителями этой техники ставится вопрос о создании совместных предприятий на территории России. «Поскольку наш рынок весьма заманчив, я практически уверен, что такие предприятия в России появятся», - заявил г-н Якунин. Однако пока проекты совместных предприятий нерентабельны, поскольку нет необходимого объема заказов. По мнению генерального директора проекта «Высокоскоростные и скоростные поезда» компании Siemens Transportation Systems Марион Протце, локализация производства в России связана со значительными затратами на передачу технологии, которые рентабельны лишь при заказе более крупной серии. Тем не менее, по ее словам, Siemens готова на передачу в Россию технологии производства высокоскоростных поездов, как это было сделано, например, в Китае. И лишь жесткие сроки поставок не позволили перенести производство отдельных компонентов поездов в Россию. Неотъемлемой частью контракта с Siemens стало соглашение стоимостью 300 млн евро о сервисном обслуживании закупаемых поездов в течение тридцати лет. Еще 42 млн евро РЖД потратит на локализацию Velaro для российских железных дорог. Эти поезда - той же модели ICE 3, которая эксплуатируется в Германии, с поправкой на российскую ширину колеи 1520 мм, что на 33 см больше европейских стандартов. Каждый электропоезд будет состоять из 10 вагонов и иметь более 600 мест для пассажиров. Первый электропоезд уже проходит испытания на специальном полигоне в районе станции Тихорецкая в Краснодарском крае. Первоначально планировалось закупить у Siemens 60 высокоскоростных поездов на общую сумму свыше 1,5 млрд. евро, однако, как сказал нам г-н Якунин, «мы взяли ровно столько, сколько можем потянуть».

Действительно, если сравнить объемы инвестиций, необходимых для создания специализированных линий высокоскоростного движения и приобретения специального подвижного состава, то от стоимости обычных магистралей они отличаются на порядок. По оценкам специалистов Института технико-экономических изысканий и проектирования железнодорожного транспорта «Гипротранс ТЭИ» (филиал РЖД), затраты на строительство всего одного километра пути ВСМ составят в среднем 20 млн. долларов. Поэтому было принято решение о модернизации существующей магистрали Москва-Санкт-Петербург для движения высокоскоростных поездов со скоростями до 250 км/ч, то есть для простого скоростного движения. По словам старшего вице-президента РЖД Валентина Гапановича, такая необходимость объясняется тем, что это одно из самых загруженных направлений на территории России. На этом участке пути обращается 45 пар грузовых, 75 пассажирских и 60 пригородных поездов. Специалисты отмечают, что совместное движение грузовых и скоростных пассажирских поездов по одной и той же магистрали почти вдвое увеличивает расходы на содержание пути. При этом резко падает пропускная способность и надежность выполнения графика движения, поскольку идущие впереди грузовые поезда становятся причиной внезапных ограничений скорости следующих за ними скоростных пассажирских поездов. Чтобы исключить возможные неприятности, грузовые поезда в направлении Москва-Санкт-Петербург пустили в обход, выделив магистраль для пассажирского движения. Всего на реконструкцию магистралей, соединяющих Санкт-Петербург и Москву, и модернизацию вокзалов будет потрачено более 15 млрд. рублей. В прошлом году инвестиции РЖД в проект составили 5 млрд. рублей, в нынешнем - еще 4,6 млрд. В эксплуатацию по модернизированной трассе Velaro Rus будет запущен в конце 2009 года; более же высокие скорости движения, до 400 км/ч, он сможет развивать на новой магистрали, разработка проекта которой сейчас идет полным ходом.

Перспективный пассажиропоток на направлении Москва-Санкт-Петербург к моменту ввода в строй высокоскоростной магистрали в 2015 году ожидается на уровне 6,8 млн пассажиров в год, а к 2020 году он уже возрастет до 8,6 млн. в год с учетом привлечения пассажиров с других видов транспорта и ранее немобильного населения. Всего стоимость реализации высокоскоростного движения на данном направлении оценивается РЖД в 564,9 млрд. рублей, из них на долю государства придется 401,3 млрд.

Другими направлением высокоскоростного движения станет трасса Москва-Нижний Новгород, строительство которой начнется уже после ввода в строй высокоскоростной магистрали Москва-Санкт-Петербург. Здесь будет реализован тот же сценарий - сначала организация скоростного движения на модернизированных линиях, а затем уже строительство самой высокоскоростной магистрали. По словам начальника Горьковской железной дороги Сергея Козырева, открытие движения высокоскоростных поездов на этом участке планируется уже в августе будущего года, но скорость их движения будет ограничена 160 км/ч. Это позволит сократить время в пути на один час. Организация такого (пока еще скоростного) движения будет стоить 10 млрд. рублей. Планируется закупить шесть поездов Velaro Rus компании Siemens, которые в дальнейшем будут использованы на высокоскоростной магистрали. Как рассказал старший вице-президент РЖД Борис Лапидус, сегодня уже имеется более высокая планка, которую предстоит взять в обозримом будущем. После введения в строй высокоскоростной магистрали протяженностью 406 км доехать из столицы до Нижнего Новгорода можно будет и вовсе за два часа против нынешних четырех с половиной. Стоимость строительства новой магистрали в период 2016-2030 годов с учетом приобретения подвижного состава составит 330 млрд. рублей.

В эти же сроки планируется организация высокоскоростного сообщения и на участке Москва-Смоленск-Краснoе (конечный пункт на западной границе России). Ввод в строй этой магистрали позволит в дальнейшем наладить высокоскоростное сообщение в коридоре Москва-Минск-Берлин. Правда, из-за неясной позиции белорусской стороны никаких конкретных работ по продолжению маршрута Москва-Смоленск-Красное на Запад пока не ведется.

Сейчас в Европе высокоскоростным поездам отдают предпочтение от 60 до 85% пассажиров. А, например, на линиях Париж-Брюссель и Кельн-Франкфурт они полностью вытеснили с рынка авиаперевозчиков. Правда, успех высокоскоростной магистрали не в последнюю очередь обеспечивается интенсивным развитием интермодальных перевозок, когда авиа- и железнодорожные компании переходят от прямой конкуренции к сотрудничеству, предоставляя пассажирам возможность путешествовать по единому билету. В этом случае средне- и дальне-магистральные путешествия на самолете предполагают высокоскоростное движение на начальном и конечном участках пути, чтобы доставить пассажира в аэропорт и обратно.

Таблица 3.2. Доля высокоскоростных магистралей к общему объему пассажирских перевозок в Европе

Кроме того, обострившаяся в последнее время проблема роста цен на топливо для авиакомпаний позволяет говорить и о лидерстве высокоскоростного движения по соотношению цена-качество. Так, в отличие от густонаселенных Европы, Китая и Японии, в США до сих пор функционировала лишь одна высокоскоростная магистраль Вашингтон-Бостон, проходящая через Филадельфию и Нью-Йорк. Компания Amtrak, обслуживающая маршрут, модернизировала трассу под скоростное движение до 220 км/ч и захватила более половины пассажиропотока между этими городами. Менее населенные, США до сих пор развивали национальную сеть автомобильных дорог и аэропортов, а железнодорожный трафик - это в основном перевозка грузов. Однако рост цен на топливо заставил чиновников обратиться к идее организации национальной сети высокоскоростных магистралей по европейскому образцу. Скорее всего, первой новой американской высокоскоростной магистралью станет трасса Лос-Анджелес-Сан-Франциско. В ноябре жители Калифорнии должны одобрить выпуск облигаций на 9 млрд. долларов для строительства высокоскоростной магистрали [12].

Закупив немецкие и японские технологии, Китай стал производить высокоскоростные поезда своими силами.

Если рассмотреть возможность конкуренции высокоскоростных магистралей с автомобильным транспортом, то она появляется в том случае, если высокоскоростное движение разбивается остановками для выхода-входа пассажиров на отрезки длиной менее 300 км. Например, на линиях высокоскоростной железнодорожной сети Японии «Синкансен» курсируют поезда, делающие остановки во всех пунктах (Kodama), в части населенных пунктов (Hikari) и те, которые следуют без остановок от начального до конечного пункта (Nozomi). В последнем случае поездка обходится вдвое дороже. В целях развития конкуренции все высокоскоростные магистрали в Японии постепенно были продублированы автомобильными трассами, проходящими параллельно железным дорогам и образующими полимагистрали. В России сейчас проектируется аналогичная высокоскоростная автомобильная магистраль между Москвой и Санкт-Петербургом. Впрочем, в «Гипротранс ТЭИ» уверены, что серьезной конкуренции железнодорожной ветке ВСМ автомобильная дорога в обозримом будущем не составит.

При разработке перспективных направлений высокоскоростных магистралей специалисты отраслевых институтов РЖД пришли к выводу, что в российских условиях рационально развивать высокоскоростное движение в два этапа. На первом, при умеренных начальных пассажиропотоках и резервах пропускной способности, экономически выгодно строить высокоскоростные магистрали, которые наряду с движением по ним высокоскоростных поездов предполагают движение ускоренных грузовых и пригородных поездов. Такая модель получила распространение в Италии, Германии, Испании и Швеции. Она предполагает организацию движения пассажирских поездов со скоростью до 300-350 км/ч, грузовых - до 260 км/ч. На втором этапе, при значительно возросшем грузопотоке, ВСМ выделяется только под высокоскоростное движение, а для скоростных, грузовых и пригородных поездов строится отдельная железнодорожная сеть. В соответствии с планами РЖД в России помимо строительства магистралей высокоскоростного (до 350 км/ч) движения предусматривается модернизация около 10 тыс. км для скоростного (до 200 км/ч) движения.

Сейчас определены 18 перспективных направлений для организации сети скоростного движения. В основном это маршруты из Москвы в транспортные узлы Санкт-Петербурга, Краснодара, Самары и Новосибирска. По словам заместителя директора «ГипротрансТЭИ» Сергея Шарапова, эти перспективные трассы сгруппированы по трем временным этапам, они будут вводиться в строй постепенно, по мере развития страны. Первой в начале 2010 года планируется организация регулярного скоростного движения на трассе Санкт-Петербург-Хельсинки. Общие затраты на ее строительство с российской стороны составят 43 млрд. рублей, из них государство выделит 25 млрд., а оставшуюся сумму предоставит РЖД. Реализация проекта позволит сократить время в пути с 5 часов 50 минут до 3 часов 30 минут, а также обеспечить растущие объемы перевозок в направлении российских портов на Балтике и улучшить экологическую обстановку в курортных пригородах Санкт-Петербурга.

Конкурс на поставку высокоскоростных поездов на этом направлении выиграла французская компания Alstom, их испытания в России начнутся в конце нынешнего года. К настоящему времени финны уже построили свой участок трассы, рассчитанный на максимальную скорость движения 220 км/ч. Для покупки и сервисного обслуживания четырех высокоскоростных поездов Pendolino стоимостью 120 млн. евро создано совместное с финнами предприятие Karelian Trans Oy. Уже согласована и предполагаемая стоимость проезда: в первом классе 110 евро, во втором классе 69,4 евро. Для сравнения: стоимость проезда автобусом по маршруту Санкт-Петербург-Хельсинки сейчас составляет 100-125 евро, паромом класса люкс - 250-260 евро. Поэтому ожидается, что пассажиропоток на этом направлении в основном сосредоточится на железнодорожном транспорте. Но будут ли новые скоростные магистрали РЖД приносить прибыль?

.7 Критерии создания высокоскоростных магистралей

Как показывает практика, первоначальным стимулом для налаживания высокоскоростного движения становится потребность в дополнительной вместимости на пассажирских линиях. Но экономика страны должна быть готова к этому. Аналитики «ГипротрансТЭИ» провели анализ мирового опыта строительства ВСМ, который выявил основные критерии успешности реализации проектов высокоскоростного движения. Критический уровень ВРП, по достижении которого можно говорить о возможности строительства ВСМ, должен составлять 20 тыс. долларов на человека в год, а количество потенциальных пользователей - превышать 25 млн человек. Анализ показал, что этим критериям удовлетворяют только две высокоскоростные магистрали - Москва-Нижний Новгород и Москва-Санкт-Петербург.

Таблица 3.2. Критерии создания высокоскоростных магистралей