Увеличение подвижности населения и связанная с этим потребность в
более быстрых и оперативных транспортных связях - характерная черта последних
десятилетий. Затрачиваются крупные средства на работы по проектированию
и созданию реальных образцов высокоскоростного наземного транспорта (ВСНТ).
Сооружаются специальные участки для экспериментального исследования транспортных
единиц и путевых структур, число которых уже к концу 70-х годов прошлого
столетия во всем мире приблизилось к двум десяткам.
Потребность в транспортных средствах, развивающих скорости движения от
300 до 800 км/ч (это разница в скоростях между железнодорожным и магистральным
воздушным транспортом), весьма велика. Понятно, что если на длинных трассах
выгоднее всего самолет, а на коротких - автомобиль, то на средних - сверхскоростной
поезд. Общим для всех разработок в области ВСНТ является стремление преодолеть
рубеж скорости 300...350 км/ч. Эта граница поставлена законами транспортной
механики для движения по рельсовому пути классического типа.
В 1960-1970 гг. в перспективных разработках наметился переход от системы
"колесо-рельс" к системам бесконтактного подвеса экипажа, использующим
принцип левитации (парения) транспортного средства в воздухе вблизи путевой
структуры на воздушной (ВП) или магнитной (МП) подушке или подвесе. При
этом собственно система взаимодействия путевого рельса и поезда на ВП
может быть выполнена по принципу наддува воздуха под опору вагона либо
вакуумирование подвески его. Для МП, это, соответственно, отталкивание
одноименных полюсов магнита, либо притяжение разноименных. Роль тягового
средства возлагается при этом на линейные тяговые двигатели (ЛТД), которые
используются в обеих модификациях подвеса. Только эти системы взаимодействия
поезда с дорогой дают возможность заполнить указанный диапазон скоростей.
Бесконтактный подвес устраняет неизбежный при рельсовом транспорте износ
трущихся элементов подвижного состава и пути.
Исследования подвижного состава с ВП проводились во Франции, США, Великобритании,
Италии, ФРГ и Японии. Разработка такого подвижного состава потребовала
изучения аэростатических и аэродинамических факторов, обуславливающих
возможность такого движения. Среди проблем, поставленных перед разработчиками,
особое место занимали вопросы использования асинхронных вариантов ЛТД,
которые обсуждались, в частности, на специальном симпозиуме в 1970 г.
и затем на ряде международных конгрессов.
Первыми появились более простые поезда на ВП. Тягово-энергетические Их
испытания выявили существенные органические недостатки, присущие системе.
Исследования, проведенные фирмой Grumman Aerospace показали, что в реальных
условиях движение экипажа с ВП при высоких скоростях и боковом ветре существенно
осложняется. Интенсивные и дорогостоящие исследования, проведенные в Великобритании,
были прекращены, а отдельные разработки систем с таким же подвесом вагона
в ряде стран не дали возможности преодолеть их существенные недостатки.
Система ВСНТ разрабатывалась также в Италии. Система магнитного подвеса
вагонов была выполнена совместно с асинхронными линейными тяговыми электродвигателями
мощностью 40 кВт.
Основным результатом цикла исследований, проведенных в США, явился отказ
от ВП.
Сравнительные испытания обеих сопоставляемых систем подвешивания, проведенные,
в частности, еще в 70-е годы фирмами Krauss-Maffei и Messerschmitt, выявили
достоинства МП, а также возможность создания комбинированной системы подвешивания,
сочетающей в себе преимущества различных вариантов магнитов. Среди прочих
доказанных основных преимуществ МП упоминались: меньшее сопротивление
движению; существенно меньшая зависимость (особенно в климатических условиях
нашей страны) от атмосферных факторов; меньший уровень шумов; простота
конструкция; меньшая сложность путевой структуры; более высокий к.п.д.
и т.д.
По этим причинам из двух возможных направлений разработок в области ВСНТ
большинство исследователей выбрало именно магнитный подвес.
Особое внимание к проблемам ВСНТ привлекает возможность экономии энергии
благодаря использованию электрического торможения с рекуперацией энергии.
Связанные с этим аспекты в свое время обсуждались на конгрессе в Ванкувере.
В ФРГ, так же как и в Японии, отказались от работы над ВП и сосредоточили
усилия на МП со сверхпроводящими элементами на экипаже и нулевыми контурами
на путевой структуре. Большинство фирм отказались также от варианта с
постоянными магнитами из-за их дороговизны и необходимости применения
материалов с высокими показателями.
В СССР разработки в области ВСНТ велись ещё в 1920-1930 гг. и завершились
созданием в 1936 г. первых образцов "магнитофугального" (линейного)
асинхронного тягового двигателя, показанного в павильоне СССР на Всемирной
выставке в США (автор разработки А.Г. Иосифьян).
В 1970-1980 гг. в нашей стране исследовалась роль магнитного поля асинхронных
ЛТД в реализации усилий левитации и в общих свойствах МП. Такие исследования
проводились в Ленинграде, Киеве, Днепропетровске, Донецке, Новочеркасске
и других городах, а также в ряде организаций Москвы. Большая работа была
проведена на базе Всесоюзного института электромеханики (ВНИИЭМ). Некоторое
представление о размахе исследовательской работы в этой области (в эти
наиболее активные годы) дают материалы Всесоюзной научной конференции,
проведенной в Киеве в 1973 г.
С приходом 90-х годов в России все масштабные проекты по исследованию
ВСНТ были свернуты.
|
|
|
Зависимость продолжительности
поездки от расстояния при пользовании различными видами транспорта
|
|
|
Варианты пути,
рассматривавшиеся при проектировании аэропоездов на магнитном подвесе
|
Варианты пути,
рассматривавшиеся при проектировании английского поезда "Ховеркар"
на воздушном подвесе
|
|