Железные дороги будущего
Мы теперь с иронической улыбкой вспоминаем езду на перекладных. А вскоре с такой же улыбкой будут говорить про наши пассажирские поезда.
Как недалеко ещё то «доброе старое время», когда поездка даже за 100—200 вёрст считалась «событием», требовала массы сборов и хлопот, времени и расходов! Поездка из Москвы в Петербург, например, требовала около недели в каждую сторону. И какая разница ныне! Вы берёте в Москве билет на курьерский поезд, отходящий вечером; поужинав на вокзале, вы располагаетесь в удобном раздвижном кресле, засыпаете в Москве, а просыпаетесь в Петербурге. Если же ехать в пассажирском поезде, то в Петербург из Москвы в третьем классе можно съездить, истратив всего 20 рублей, считая путь в оба конца, а также расходы на пищу во время езды, извозчиков в городе и суточное пребывание в Петербурге. Дешевизна удивительная.
Быстрота движения в настоящее время достигает: для товарных поездов около 20 вёрст в час (иногда менее), для обыкновенных пассажирских и почтовых 25—30 вёрст и для курьерских 50—60 вёрст в час, т. е. по версте в минуту (1 верста = 1066,781 м. — Прим. ред.). Но и эта ужасная быстрота не удовлетворяет инженеров нашего века. Никто не хочет помириться с мыслью, что мы уже достигли предельной быстроты, — нам хочется перелетать пространство с быстротой звука, артиллерийских снарядов, электричества, наконец, — света!
Весьма интересны опыты, ведущиеся в этом направлении. Оказывается, что и на существующих железных дорогах быстрота движения может быть увеличена в весьма значительной степени. Особенно интересным надо считать опыт, произведённый в конце прошлого года двумя американскими компаниями New-York Central и Hudson River Railroad. Эти опыты дали поистине изумительные результаты, и мы приведём подробности.
Поезд состоял из локомотива, тендера и трёх вагонов. Локомотив с тендером и запасами топлива и воды (угля 6 тонн, воды 16 000 литров) весили 90 800 килограммов (5543 ½ пуда). Три роскошных вагона (palace-car) весили 40, 35 и 42 тонны, т. е. все три вагона — 117 тонн, или 7254 пуда, так что весь поезд весил около 13 000 пудов.
В вагоны сели высшие начальствующие лица: один из вице-президентов г. Вебб, главный директор и начальники тяги, движения и топлива.
Было решено ехать с возможно бешеной быстротой («во всю дырку» — как говорят машинисты). Расстояние от Нью-Йорка до Албани 229,936 километра (около 229 вёрст) поезд без остановок промчался в два часа 19 минут 45 секунд, т. е. со средней быстротой 98,7 километра в час, причём в разных местах пути (в зависимости от уклона) быстрота колебалась между 80 и 114 километрами в час. На возобновление запасов угля и воды в Албани пошло 3 минуты 28 секунд, и поезд помчался к городу Сиракузы, расстояние коего от Албани равняется 238 километрам. Это расстояние было пройдено в два часа 26 минут 15 секунд, т. е. со средней скоростью по 97,6 километра в час, причём в разных местах пути скорость колебалась от 48 до 109 километров в час. Возобновление запасов в Сиракузах заняло 2 ½ минуты. От Сиракуз до следующей станции Фэрпорт (Fairport) 112 километров; оно было пройдено в один час 7 минут 49 секунд; остановка 7 минут 50 секунд (так долго потому, что раскалился паровик). Последняя станция до Буффало, 121 километр, была пройдена в один час 11 минут 55 секунд.
В общем, линия в 702,423 километра (почти 702 версты) была пройдена в семь часов 19 минут 45 секунд, т. е. со средней быстротой по 98,9 километра (98 вёрст) в час (не считая остановок).
Об этой ужасной быстроте легко составить себе понятие, если сказать, что можно, напившись чаю утром в Москве, пообедать в Петербурге, а к вечернему чаю вернуться опять в Москву. При этом необходимо заметить, что линия Нью-Йорк — Буффало имеет весьма большие уклоны и подъёмы (это ясно видно из того, что при страшной силе локомотива в иных местах поезд шёл с быстротой только по 48 вёрст в час). Но Николаевская железная дорога, без сомнения, лучшая в свете, и здесь поезд легко сделал бы по 110 вёрст в час, т. е. из Москвы в Петербург поезд может пройти весь путь в 5 ½ часа.
Какими способами достигли в Америке столь диковинного результата? Очень просто: устройством вагонов и локомотива специально для этой цели.
Весь поезд изображён на прилагаемой гравюре, и мы добавим лишь несколько замечаний. Устройство вагонов, которые могли бы выдерживать такую быструю езду, просто, и весь секрет — в локомотиве. Этот локомотив 8-колёсный; две передние пары колёс обыкновенные, но две задние пары чрезвычайного диаметра (1,475 метра, т. е. около 2 ½ аршина). Затем главную особенность составляет то, что паровик сильно приподнят и находится выше даже задней пары колёс. Конечно, все части рассчитаны на усиленную и необычайную работу, и потому-то локомотив с тендером весит так много.
Итак, на железных дорогах можно ездить с быстротой около 100 вёрст в час. Это быстрее птиц и ураганов (ураганы движутся с быстротой до 20 вёрст, циклоны — до 50—60 вёрст в час; наибольшая быстрота воздушных течений — 150—200 вёрст в час).
Будет ли этим достигнут возможный предел, или же возможна и ещё большая быстрота?
При паровой тяге инженеры не считают возможным довести скорость движения более 150 вёрст в час. Причины этого следующие. При чрезвычайной силе локомотивы неизбежно должны быть и чрезвычайно тяжёлыми, что очень опасно для пути, особенно же для мостов. При паровых двигателях неизбежны толчки и сотрясения, ибо золотник двигается взад и вперёд, и кроме того, каждая линия рельсов в разных точках сотрясается неравномерно. Таким образом, увеличение быстроты движения неразрывно связано с уменьшением безопасности.
Нельзя ли применить других двигателей?
Ответ на этот вопрос дают г. Бонно (инженер, помощник начальника движения на линии Париж — Лион — Средиземное море) и Дерозье (Desrosiers, горный инженер) в только что вышедшем специальном труде (Etude sur la traction électrique des trains de chemins de fer, Paris, Baudry et Cо). Они указывают на электрическую тягу, свободную от всяких сотрясений и толчков. Вот их расчёты. Чтобы достичь быстроты 120 вёрст в час, они выставили чертежи локомотива, развивающего силу (посредством электричества) в 1250 лошадей; а для скорости по 150 вёрст потребуется локомотив силой в 1700 лошадиных сил. Такие локомотивы будут весить всего только по 35—40 тонн, т. е. 2170—2480 пудов. При отсутствии толчков и столь (сравнительно) малом весе быстрая езда становится не только возможной, но и безопасной.
При быстрых успехах электротехники, нет сомнения, всё это осуществится в не особенно далёком будущем. Что же окажется тогда? Мы теперь с иронической улыбкой вспоминаем езду на перекладных. А вскоре с такой же улыбкой будут говорить про наши пассажирские поезда. Наше «новое» время вскоре будет называться «добрым старым временем», когда ездили с быстротой только по 30—50 вёрст в час! Господи! скажут наши потомки: да ведь тогда было черепашье сообщение!
Но мы утешимся тем, что и их в своё время будет ожидать та же участь…
***
Ракеты на рельсах
Николай Корзинов.
Школьниками мы с друзьями увлекались автомобильными скоростями. Теперь нас больше интересуют скорости поездов.
Мечта многих из нас — постоянно жить за городом. Но работаем мы в городе и не готовы тратить ежедневно на дорогу по три часа в один конец. Как быть? Пока никак. А в будущем нам помогут скоростные поезда. Тогда человек, живущий в 200 км от Москвы, будет добираться от дома до Кремля за час-полтора.
Статья о поездах в дореволюционной «Науке и жизни» поражает. Её автор, вероятно сам издатель журнала Матвей Никанорович Глубоковский, писал о железнодорожном сообщении той поры: «…Засыпаете в Москве, а просыпаетесь в Петербурге». Выходит, лишь появление «Сапсана» (17 декабря 2009 года он совершил первый коммерческий рейс) взбодрило, наконец, сообщение Москва — Санкт-Петербург. До недавнего времени средняя скорость на российских железных дорогах составляла 47 км/ч. Для сравнения: в конце XIX века по трассе Санкт-Петербург — Москва поезда ходили со средней скоростью 44 км/ч.
Сегодня поездка на «Сапсане» по этому маршруту займёт меньше четырёх часов, примерно за то же время москвич доберётся до Нижнего Новгорода. Но «Сапсан», разгоняющийся до 250 км/ч, — это только начало. В скором будущем могут появиться и более быстрые поезда. Кстати, если бы не «тихоходные» российские железные дороги, «Сапсан» и в самом деле мог бы стать сапсаном. Скорость полёта этой хищной птицы из семейства соколиных при пикировании — более 320 км/ч.
Япония и Европа
То, что сейчас происходит в России, в Японии случилось ещё в 1964 году. Тогда Токио и Осаку связали скоростной трассой, по которой носился знаменитый поезд «Шинкансен» со скоростью до 210 км/ч. Во Франции скоростные поезда появились лишь в начале 1980-х, но зато они сразу стали самыми быстрыми в мире. Первая скоростная линия там была проложена между Парижем и Лионом — в 1981 году по ней бегала французская электричка TGV со скоростью 260 км/ч. Любопытный факт: французы планировали выход на высокую скорость с помощью газотурбинной установки. К 1971 году успешно испытали турбопоезд TGV-001, но два года спустя случился топливный кризис. Турбопоезд решили заменить электричкой (электроэнергию для их работы производят местные АЭС). Кстати, аббревиатура TGV изначально расшифровывалась как turbine grande vitesse («высокоскоростная турбина»), сегодня T значит train («поезд»).
260 км/ч — это «коммерческая» скорость. В экспериментальных заездах ещё в 1981 году электропоезд разогнали до 380 км/ч! TGV второго поколения «разозлили» до 482 км/ч (1989 г.), а три года назад французы установили очередной рекорд — 574,8 км/ч. Как видим, «коммерческая» скорость за три десятилетия выросла не так сильно. Скоро во Франции сдадут в эксплуатацию поезд AGV, который будет ездить со скоростью до 360 км/ч. Он станет самым быстрым колёсно-рельсовым пассажирским поездом в мире. Но и это ещё не предел.
В темпе Шанхая
Вот уже несколько лет в Китае между аэропортом Падун и Шанхаем курсирует маглев — поезд на магнитной подушке. Его максимальная скорость достигает 450 км/ч! В нём применили электродинамическую подвеску на сверхпроводящих магнитах. Рельсов нет, состав движется в канале между магнитами. При разгоне маглев на несколько сантиметров отрывается от опорной поверхности. В итоге на левитирующий состав действует только сила аэродинамического сопротивления. В ходе тестов в 2003 году экспериментальный японский маглев развил скорость 581 км/ч. Таким образом, самый быстрый из традиционных поездов оказался чуть медленнее самого быстрого маглева (см. также «Наука и жизнь» № 4, 2003 г.).
Поездам на магнитной подушке прочат светлое будущее, ведь они могут ездить быстрее традиционных аппаратов. Тем не менее, строить протяжённые трассы для маглевов пока никто не спешит — это слишком дорого. Выход на «экспериментальные» скорости тоже пока не предвидится. Сила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости поезда, а мощность, требуемая для её преодоления, пропорциональна уже кубу скорости. Соответственно увеличение скорости, например, с 300 до 400 км/ч, требует увеличения мощности примерно в три раза! Экономически (и экологически) это не целесообразно. 250—400 км/ч — так мы будем передвигаться в ближайшем будущем.
Скорость и жизнь
Предельные скорости автомобилей — это в 99% случаев бессмысленные сведения. Сегодня редкий автомобиль хотя бы единожды разгоняют до максимума. А вот максимальные скорости поездов, которые ходят в наших краях, — действительно, важная информация. В решении дилеммы: как добираться в другой город — на поезде или на самолёте? — выбор теперь зависит не только от цен на билет, но и от быстроты поездов. Так, в 1980-е годы скоростные поезда во Франции серьёзно потеснили местные авиалинии. Но куда интересней иное: новые скорости на железной дороге могут кардинально изменить сам уклад жизни. Когда из Парижа начали курсировать скоростные TGV, квартиры на окраинах французской столицы резко подешевели. Тысячи парижан предпочли купить дом в пригороде, вместо того чтобы ютиться в скромной квартирке в спальном районе. Экономика и скорость поездов оказались крепко связанными. Но это ещё не всё. По мнению некоторых специалистов, именно скоростные поезда смогут уберечь жителей мегаполисов от незавидного будущего: жутких автомобильных пробок и загрязнённого воздуха.
Например, группа энтузиастов из МАРХИ во главе с профессором Ильёй Георгиевичем Лежавой в рамках Международного архитектурного конкурса разработала проект мегаполиса 2100 года. В ходе работы специалисты пришли к выводу, что на смену радиально-кольцевому мегаполису в XXI веке должен прийти длинный город с линейной системой расселения. На две части такой город будет поделён высокоскоростной железной дорогой. Её будет дублировать скоростная автомагистраль с удобными подъездами без всяких светофоров. В непосредственной близости от транспортного коридора расположатся офисные и торгово-развлекательные центры, а дальше, на расстоянии до 5—7 км, начнётся жилая зона. Так что люди будут тратить минимум времени на поездки, и каждый сможет жить в непосредственной близости от центра города — транспортной магистрали. Проект Ильи Лежавы и его единомышленников пока живёт в форме дизайнерских эскизов, и не все специалисты, проводящие схожие исследования, разделяют видение профессора. Но сам Лежава уверен: большие линейные города в нашей стране всё-таки построят.
Ну а пока мы будем привыкать к новым скоростным поездам и надеяться, что прогноз Матвея Никаноровича Глубоковского всё-таки осуществится. Это его: «Господи! Да ведь тогда было черепашье сообщение!» — мы «всю дорогу» с конца XIX века могли отнести ко многим вещам, например к обычной почте, но только не к поездам... Но, думаю, лет через десять, путешествуя на скорости за 300 км/ч, мы вспомним-таки о тех временах, когда, сидя в поезде, можно было любоваться видом из окна. И улыбнёмся, понимая, что это не самое главное...
***
Сухопутные рекорды
На самом скоростном поезде в мире прокатиться нельзя. Это японский экспериментальный JR-Maglev. В ходе испытаний в 2003 году он развил скорость 581 км/ч. Однако это не предел сухопутной скорости. В 1997 году англичане преодолели сверхзвуковой барьер — пилот Энди Грин разогнал рекордный автомобиль ThrustSSC до скорости 1228 км/ч. Но даже и это — не высшая сухопутная скорость. Нынешний рекорд в 8,5 раза превосходит британское достижение. Он был установлен в 2003 году, когда американские военные запустили по рельсовому пути платформу с ракетным двигателем. Ракетная тележка разогналась до скорости 10 430 км/ч, или 8,5 маха!
Читайте в любое время
