Некогда выражение «лететь на всех парах» относилось к паровозам. Современные поезда обходятся без пара, а по скорости сопоставимы с самолетами. Они могут летать, вовсе не касаясь рельсов. Рис. РОСТОМА ЧИЧЬЯНЦА
О создании поездов, летящих над рельсами, инженеры стали задумываться еще столетие назад. В 1914 году американский изобретатель французского происхождения Эмиль Башле представил в Лондоне проект подобной системы с магнитной подвеской. Работы велись и в Германии, там был даже выдан патент № 643316, но дальше проекта дело не пошло. Только в 1971 году западногерманская фирма Transrapid создала опытный образец всплывающего над путями монорельсового вагона. Восемь лет ушло на доработку системы, и в 1979 году первый поезд на магнитной подвеске был представлен на выставке в Гамбурге.
То, что одноименные полюса магнитов отталкиваются друг от друга, знают, наверное, все. Вот только никто не видел, чтобы один магнит свободно парил над другим за счет того, что сила отталкивания уравновешивает его вес. Ведь даже если бы удалось «вывесить» такой магнит, малейшее его отклонение от равновесного положения приведет к тому, что он начнет разворачиваться, в конце концов повернется к стационарному магниту другим полюсом и притянется. Преодолевают это за счет системы регулирования с обратной связью, которая при отклонении от положения такого неустойчивого равновесия включает дополнительные электромагниты, возвращающие «парящий» магнит в исходное положение.
Заставить парить можно образцы из диамагнитных материалов, которые обладают тем свойством, что, как их ни поверни, в той части, которая ближе к стационарному магниту, индуцируется одноименный магнитный заряд. Но сильных диамагнетиков, полностью вытесняющих из себя магнитное поле, в природе при нормальных условиях не существует, а чтобы подвесить обычные, требуются очень большие поля. И все же сильные диамагнетики есть — это сверхпроводники. Их и используют в скоростных поездах. Такие системы были бы всем хороши, если бы сверхпроводники не надо было охлаждать до сверхнизких температур, а это отдельная сложная техническая задача.
Заметим, что транспортные средства на магнитной подвеске необязательно развивают бешеную скорость: в свое время такой линией соединили несколько станций берлинского метро (впоследствии она была демонтирована), магнитные мини-поезда и отдельные вагончики перевозят пассажиров между терминалами некоторых больших аэропортов. Несмотря на сложность конструкции, эти системы достаточно надежны.
Например, на линии в германском Эмсланде, пущенной в 1983 году, единственная серьезная авария случилась в 2006-м, да и то не из-за сбоя системы, а потому, что на пути состава, летевшего со скоростью 200 км/ч, неизвестно почему оказалась дрезина обслуживания. Сегодня поезда на магнитной подушке курсируют во многих странах, самые быстрые — в Китае и Японии. Доля их в пассажирских перевозках пока ничтожно мала по сравнению с колесными скоростными поездами. Но скоро, видимо, ситуация изменится.
Немецкий скороход
Чтобы прокатиться на скоростном поезде, вовсе не обязательно отправляться в дальнее зарубежье. К августу прошлого года уже миллион наших соотечественников совершили поездку из Москвы в Питер или обратно на «Сапсане» — так назвали состав Velaro, изготовленный для РЖД компанией Siemens. Он может развивать скорость 350 км/ч, но реально ходит на 100 км/ч медленнее. По идее, такой состав должен двигаться по отдельным путям со специальными рельсами — там ему бы не мешали медленно ползущие электрички, товарняки, толпящиеся на платформах люди, которые рискуют быть затянутыми вихрем под поезд. По выделенному пути скоростные составы могут ходить с интервалом в несколько минут, тогда как сейчас удается организовать лишь несколько рейсов в день. Положение изменится только в 2017 году, когда по плану должен быть введен в строй отдельный скоростной путь между Москвой и Питером. «Сапсаны» уже работают на линиях, соединяющих Нижний Новгород с обеими российскими столицами.
На очереди Казань, Самара, Сочи. Заметим, что для России, где на разных участках разное напряжение в контактной сети (у обычного состава на стыковочной станции просто меняют электровоз), компании Siemens пришлось сконструировать двухсистемные поезда, работающие от постоянного (3 кВ) и переменного (25 кВ) напряжений.
Старое доброе колесо
Хотя колесные поезда явно близки к пределу своих возможностей, они еще долго будут служить людям и в какой-то степени совершенствоваться. Сегодня линии TGV (Train à grande vitesse — скоростной поезд) охватывают почти всю Европу: Францию, Германию, Швейцарию, Италию, Бельгию, Голландию, Великобританию, Люксембург и с недавних пор Испанию. После того как вступил в строй тоннель под Ла-Маншем, скоростная линия связала Британские острова с материком. Двигаясь по специально проложенным путям, общая протяженность которых пока сравнительно невелика, 1540 км, состав TGV развивает скорость 320 км/ч. Четыре года назад во Франции в ходе испытаний специальный двухэтажный поезд разогнался до 574,8 км/ч. При этом начиная с 400 км/ч с пантографа (токоснимателя) непрерывно летели искры, а сам состав после 500 км/ч стал ощутимо вибрировать. Вместимость обычного TGV-поезда чуть меньше 400 пассажиров, в двухэтажную модификацию входит на 150 человек больше.
В Южной Корее также работают составы на базе TGV. В США же используют собственную разработку фирмы Bombardier. Эти поезда разгоняются до скорости более 250 км/ч. Их преимущество заключается в том, что в повороте они наклоняются, и это позволяет сохранять устойчивость на обычных путях, не имеющих специального наклона.
В Японии скоростные поезда называются Shinkansen — «новая колея». Они бегают по выделенным путям аж с 1964 года и развивают очень высокую среднюю скорость, на маршруте Токио — Нагоя она достигает 206 км/ч (максимальная — 443 км/ч). При этом точность соблюдения расписания такова, что среднее опоздание не превышает 6 с. Общая длина сети Shinkansen — 2388 км. Сегодня эксплуатируется уже 12-я модификация скоростных поездов. Последние версии умеют наклоняться в поворотах на 1–2°. Это позволяет увеличить скорость прохождения кривых участков до 360 км/ч. Такие поезда уже ходят на Тайване, а скоро появятся и в континентальном Китае.
Замена паровозов электровозами была вызвана соображениями эффективности: КПД паровой машины невелик, а обслуживание ее хлопотно. Появление же скоростных электропоездов продиктовано иными причинами: железнодорожники борются с авиаторами за пассажира. Действительно, если между пунктами отправления и прибытия сравнительно недалеко, километров 500–600, то самолету не помогает его преимущество в скорости. Скажем, из Москвы в Санкт-Петербург аэробус летит полтора часа. Плюс час на регистрацию, минимум полтора часа на дорогу в аэропорт и обратно. Итого 4 часа — и ровно столько же вас будет везти поезд «Сапсан», причем сесть в него можно хоть за минуту до отправления.
Поезда на магнитной подвеске еще быстрее и экономичнее, но смысла в этих преимуществах немного. Во-первых, очень высоки затраты на прокладку путей. А во-вторых, развивать авиационные скорости на земле неразумно: даже самолет разгоняется до 900 км/ч на большой высоте, где воздух разрежен, иначе расход топлива будет велик. Как бы то ни было, регулярное скоростное железнодорожное сообщение — то, что нужно для удобства передвижения. Если только у нас не введут регистрацию за час до отхода поезда с тщательным досмотром.
