Обгоняя самолеты: самый быстрый колесно-рельсовый поезд вмире
- Характеристики AGV Модульная конструкция: 7−14 вагонов (130−250 м) // Число посадочных мест: 250−650 // Масса: 270−510 т // Потребляемая мощность: 6−12 МВт // Питание: 25/15/3/1,5 кВ // Управление едой: преобразователи на базе биполярных транзисторов с изолированным затвором, с водяным охлаждением // Тяга: синхронные двигатели с постоянными магнитами на базе самариево-кобальтовых сплавов
С негромким шелестом двери закрываются, и поезд практически очень тихо начинает разгон. Я стою за спиной у машиниста и наблюдаю, как бегут цифры на прилепленном над приборной панелью цифровом спидометре — 100, 120, 140 200 км/ч, и снова 180, 160 Поезд входит в поворот, снова разгоняется, но пассажиры не ощущают дискомфорта: два десятка инженеров компании ALSTOM, увлеченно уткнувшись в ноутбуки, изучают сигналы, поступающие от более чем 2000 датчиков, которыми оснащена эта ЖД лаборатория.
Протяженность пути чешского испытательного ЖД кольца в Велиме, неподалеку от Праги, — всего 13 км, так что разогнать поезд до полной крейсерской скорости просто не хватит места. Но таковой задачи сейчас и не следует — это только один из этапов опробований высоко-скоростного поезда AGV (Automotrice a Grande Vitesse), что скоро станет самым стремительным колесно-рельсовым поездом в мире: его большая скорость в повседневной коммерческой эксплуатации будет достигать 360 км/ч.
Рождение TGV
Мысль французских скоростных поездов появилась в 1960-х годах. В то время колесно-рельсовые поезда казались тупиковым методом, и разработчики наперебой предлагали экзотические проекты поездов на магнитной либо воздушной подушке, таких как Aerotrain Жана Бертэна. Французский ЖД оператор SNCF (Societe Nationale des Chemins de fer franсais — Французские национальные железные дороги) отправился более консервативным методом — постарался повысить скорость классических поездов, для чего были созданы газотурбинные локомотивы.
В первой половине 60-ых годов двадцатого века в Японии запустили скоростной поезд «Шинкансен», развивавший скорость 210 км/ч, и это послужило стимулом для инженеров SNCF. Во второй половине 60-ых годов XX века начались активные исследования скоростных поездов, было выстроено пара прототипов, развивавших скорость до 250 км/ч.
В первой половине 70-ых годов двадцатого века показался экспериментальный поезд TGV 001, складывавшийся из двух газотурбинно-электрических локомотивов и трех вагонов с распределенной тягой между ними, а в декабре этого же года поезд поставил рекорд скорости для неэлектрических поездов — 318 км/ч (данный рекорд до сих пор не побит). На TGV 001 было отработано множество ответов: совокупности тяги, торможения, аэродинамика, сигнализация, — каковые в будущем весьма понадобились инженерам при разработке следующих моделей скоростных поездов SNCF.
Данный экспериментальный поезд кроме этого дал последующим поколениям собственный имя — TGV, что свидетельствует Train a Grande Vitesse. Эта идиома переводится с французского как «скоростной поезд».
Первое поколение
Нефтяной кризис 1973 года быстро поднял цены на горючее, и в SNCF сделали выбор в пользу электрической тяги. По окончании обкатки прототипов на разных скоростях во второй половине 70-ых годов двадцатого века, наконец, были выпущены два предсерийных поезда TGV — для доводки и испытаний. Первый серийный поезд показался в первой половине 80-ых годов двадцатого века, а 22 сентября 1981 года был празднично сдан в эксплуатацию первый участок скоростной линии Sud-Est (Юго-Восток), которая через пять дней открылась для публики и соединила Лион и Париж.
Поезда на данной линии стали в то время самыми стремительными в мире — они развивали 260 км/ч, обгоняя и японский «Шинкансен» (210 км/ч), и английский Intercity 125 (200 км/ч). Причем это была как раз коммерческая скорость, возможности поезда разрешали большое количество больше: в феврале 1981 года, незадолго до запуска в эксплуатацию первой пассажирской линии, один из поездов поставил рекорд в 380,4 км/ч.
Как поведал «Популярной механике» старший вице-технический директор и президент компании ALSTOM Франсуа Лакот, что управлял в SNCF проект скоростных поездов с 1983 года, главными задачами, каковые ставили перед собой разработчики при создании первого поколения поездов (TGV Sud-Est), были обеспечение надежности, экономических показателей и безопасности перевозок. В компании ALSTOM, занимающейся производством и разработкой скоростных поездов, куда он перешел из SNCF в 2000 году, его именуют «отцом TGV».
Сам Франсуа Лакот с ухмылкой возражает: «Папа принимает через чур непродолжительное участие в создании ребенка. Исходя из этого будет правильнее именовать меня не отцом, а матерью TGV».
Второе поколение
На протяжении праздничного открытия линии Париж-Лион французкий президент Франсуа Миттеран в собственной речи призвал SNCF рассмотреть возможность скоростного сообщения между Атлантическим побережьем и Парижем страны. В SNCF прислушались, и в следствии во второй половине 80-ых годов двадцатого века показались поезда TGV Atlantique. «Не смотря на то, что поезда второго поколения развивали уже 300 км/ч, повышение скорости не было главной целью, — говорит Франсуа Лакот. — TGV SE продемонстрировали техническую и экономическую осуществимость проекта, но потребительские качества поездов первого поколения были далеки от совершенства.
В TGV Atlantique важное внимание было уделено комфорту пассажиров — уменьшению вибраций, кондиционированию воздуха, была улучшена эргономика кресел, увеличено расстояние между ними. Дизайнеры предусмотрели разные конфигурации («клубные», «домашние») расстановки кресел в вагонах. Была кроме этого усовершенствована аэродинамика поезда».
Технически поезд второго поколения имел возможность развивать значительно бoльшую скорость — в декабре 1989 года был достигнут показатель в 482,4 км/ч. На таких скоростях главным ограничивающим эффектом стала конструкция пантографа-токосъемника: при разгоне провод контактной сети начинал колебаться, порождая бегущие волны, почему нарушался контакт с токосъемником.
Инженеры доработали конструкцию пантографа и увеличили натяжение провода, и в следствии уже в мае 1990 года был установлен всемирный рекорд в 515,3 км/ч. Повышение же скорости поездов в коммерческой эксплуатации было неоправданным экономически, поскольку с возрастанием скорости обязана расти мощность тяговых двигателей.
Второе поколение TGV выяснилось весьма успешным, и у него появилось множество «сестёр и братьев» — улучшенные TGV Reseau, курсирующие кроме этого под маркой Thalys PBA (Paris-Brussels-Amsterdam) в Бельгии, Германии и Голландии; испанский вариант TGV Atlantique на линии Мадрид-Севилья; и корейский вариант, из-за несовпадения колеи потребовавший внесения некоторых трансформаций в конструкцию. Еще один вариант TGV — Eurostar — был создан для сообщения между Великобританией и континентальной Европой.
Во Франции данный поезд развивает скорость 300 км/ч, в туннеле под Ла-Маншем — 160 км/ч (планировалась скорость в 200 км/ч, но по экономическим обстоятельствам ее снизили). В Англии же из-за изюминок электропитания на некоторых ветхих линиях (третий рельс и 750 В постоянного тока) чуть получалось разгонять поезд до 160 км/ч (на данный момент эти линии модернизированы, и скорость удалось поднять).
Третье поколение
Отличия нового поколения видны с первого взора и из заглавия: TGV Duplex, показавшийся в 1995 году, представляет собой двухэтажный скоростной поезд. Широкое применение легких сплавов разрешило избежать большого увеличения массы поезда и повысить его скорость до 320 км/ч. Дизайнеры снова поработали над комфортом пассажиров, увеличив расстояния между креслами. «С экономической точки зрения поезд был весьма успешным, — поясняет Франсуа Лакот, — затраты на его эксплуатацию фактически такие же, как и у поездов второго поколения, но наряду с этим TGV Duplex берет на борт практически на 40% больше пассажиров».
Три поколения TGV разрабатывались конструкторами SNCF, но начиная с 1998 года компания ALSTOM, главный производитель вагонов, начала разработку собственного скоростного поезда четвертого поколения. Данный поезд, официально представленный публике в 2008 году, рекомендован для свободных европейских операторов. Первым станет итальянская личная компания NTV (Nuovo Trasporto Viaggiatori), которая собирается начать эксплуатацию этих поездов в 2011 году.
Электричка четвертого поколения
Поезд, названный AGV (Automotrice a Grande Vitesse, скоростной электропоезд), существенно отличается от прошлых трех поколений. Все TGV выстроены по классической схеме с головным и оконечным моторными вагонами, что очень сильно ограничивает большую нагрузку на ось (в Европе она образовывает 17 т). AGV является электропоездом с распределенной тягой — моторные тележки, снабжающие тягу, распределены на протяжении поезда под полом вагонов.
Это произошло благодаря появлению достаточно замечательных, но компактных синхронных электродвигателей с постоянными магнитами.
Как и поезда TGV прошлых поколений, AGV имеет сочлененную конструкцию — другими словами колесные тележки расположены не под вагонами, а между ними. Это разрешает уменьшить количество тележек, улучшить звуковой и вибрационный комфорт, и повысить безопасность, потому, что при сходе с рельс поезд остается единым целым и не «складывается» (поезда TGV за время эксплуатации трижды сходили с рельс на скоростях от 250 до 300 км/ч, наряду с этим только пара пассажиров взяли легкие травмы).
Многие элементы AGV прошли диагностику практикой — в частности, синхронные электродвигатели с постоянными магнитами и моторные тележки были установлены на модифицированном TGV Duplex, что 3 апреля 2007 года на скоростной линии Est (Восток, Париж-Страсбург) достиг рекордной скорости 574,8 км/ч. Для установки рекорда поездом были установлены бoльшие колеса, на участке линии увеличено натяжение проводов контактной сети и поднято напряжение питания (с 25 до 30 кВ).
Как пояснил «Популярной механике» начальник группы опробований AGV Тьерри Йоннэ, это был совместный проект ALSTOM, SNCF и RFF (Reseau Ferre de France, компания, занимающаяся французской ЖД инфраструктурой). Целью был не только сам рекорд, но и проверка разных совокупностей — тяговой, токосъемной, тормозной. Кое-какие из них, к примеру моторные тележки с синхронными двигателями, употребляются на данный момент в конструкции AGV.
Были кроме этого взяты полезные эти по аэродинамике, вибрации и акустике, что разрешило улучшить комфорт пассажиров AGV.
«За скоростным ЖД транспортом будущее, — вычисляет начальник отдела товарной политики компании ALSTOM Янник Легэ. — В то время, когда в SNCF начали разрабатывать скоростные поезда, кто имел возможность поразмыслить, что наступит время, в то время, когда на расстояния 600−800 км будет стремительнее и надёжнее путешествовать поездом, чем самолетом?»
Видео к статье: ссылка
Вопросы дизайна
- AGV — самый просторный из скоростных поездов
боковые обтекатели и Носовые призваны снизить аэродинамические шумы и сопротивление воздуха.
Машинист на своем рабочем месте приобретает все данные от совокупностей централизованного управления перемещением ERTMS / ETCS
Внешний вид AGV продиктован по большей части мыслями аэродинамики, которая занимает важное место в экономичности поезда на скорости 360 км/ч
«Профиль носовой части оптимизирован с позиций сопротивления воздуха, а дабы еще больше выделить высокие скорости, мы изобразили лобовую часть в виде фонаря реактивного истребителя, — поясняет начальник отдела дизайна компании ALSTOM Ксавье Аллар. — Долгий носовой обтекатель скрывает совокупность пассивной безопасности — деформируемую территорию, талантливую поглотить 4,5 МДж энергии при столкновении с препятствием. Широкие «плечи», закрывающие первую моторную тележку, оказывают помощь бороться с аэродинамическим шумом, а с рабочего места машиниста возможно осуществлять контроль более ста показателей и функций».
Скоростной конструктор
AGV выстроен по модульному принципу. Любой модуль складывается из трех вагонов, оснащенных двумя моторными тележками и двумя простыми, трансформатором и тяговой системой, расположенными под полом.
Головной и оконечный моторные вагоны кроме этого оснащаются моторными тележками. В поезд входит вагон, под полом которого находится дополнительное оборудование. Сочлененная конструкция поезда, другими словами размещение тележек между вагонами, если сравнивать с хорошей конструкцией разрешает уменьшить количество тележек, что упрощает техобслуживание, повышает звуковой и вибрационный комфорт.
Все это увеличивает жесткость поезда в продольном направлении и повышает безопасность пассажиров.
Вилка для любой розетки
Поезда AGV вычислены на популярные напряжения питания, применяемые в Европе. 25 кВ (50 Гц) — самая популярная европейская совокупность для современных скоростных поездов. Но для обеспечения совместимости предусмотрено питание от 15 кВ, стандартизованное в Германии, Швейцарии, Австрии, Швеции и Норвегии, и 1,5 и 3 кВ постоянного тока (на ветхих линиях).
Безопасность
За практически 30 лет эксплуатации количество важных инцидентов возможно пересчитать по пальцам.
На скоростных линиях пара раз по тем либо иным обстоятельствам происходил сход с рельс. В любых ситуациях благодаря сочлененной конструкции поезд не «складывался» и не заваливался набок, оставаясь единым целым. В следствии на скоростных линиях не погиб ни один человек.
Самый показателен случай 21 декабря 1993 года, в то время, когда головной моторный вагон и четыре следующих сошли с рельс на скорости в 300 км/ч на линии Nord (Париж-Лилль) из-за просадки грунта под рельсами, наряду с этим только один пассажир взял легкие травмы.
На простых линиях, где виделись открытые ЖД переезды, главные инциденты были связаны как раз с ними. Самая ужасная авария для того чтобы рода случилась 23 сентября 1988 года под Вуароном, в то время, когда на скорости 110 км/ч один из составов первого поколения столкнулся на переезде с грузовиком, перевозившим электрический трансформатор массой более 80 т. Машинист и один пассажир погибли, более 60 человек были ранены, а поезд было нужно списать. По окончании данной трагедии конструкторы стали важнее доходить к пассивной безопасности, предусматривая деформируемые территории для поглощения энергии при столкновениях.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№83, сентябрь 2009).
<
h4>