Поезда и железные дороги

Когда возникает необходимость в перевозках пассажиров и грузов, те, кто планирует эти перевозки, не сомневаются, что лучший выбор - это поезд. Увеличивающиеся заторы на автомобильных дорогах, длительные задержки в аэропортах заставилимногих обратить свой взгляд на железную дорогу.

На знаменитых паровозах, из которых инженеры технологически выжимали максимум возможного, устанавливались рекорды скорости. Так, например, и 1893 г., и (ЛИЛ, на локомогиве "Нью-Йорк Сентрал" была достигнуга рекордная скорость 181 км/час. Однако, для нормальной эксплуатации такая стремителность была непрактична.. Новые технологии, сменившие пар, изменили характер болъшинства железных дорог мира.

Тепловозы никогда не были такими величественными и, конечно же, такими любимыми, как грандиозные паровые гиганты, но их дизельный двигатель имеет свои преимущества перед паровым. Для парового двигатели требуется время, чтобы донести воду до точки кипеня. Дизелъный начинает работать сразу после включения и так же легко выключается. Дизель требует менъше обслуживания, его топливо в четыре раза эффективнее, чем дрова или уголь. Сегодня дизель используется на многих железных дорогах мира, но паровые двигатели до сих пор работают там, где для них имеется дешевое топливо.

Дизель-электрические локомотивы

Далънейшим усовершенствованием дизелъного локомотива является дизель-электрический локоматив, в котором дизельный двигатель приводит в движение электрический генератор. Генератор снабжает энергией тяговый электродвигатель на осях локомотива. Британский дизель-электрический поезд "Интерсити-125" наиболее быстрый в своем классе: его коммерческая скорость составляет 200км/ч. Локомотиву этой конструкции принадлежит также мировой рекорд скорости - 257 км/ч.

Электрификация

На современных железных дорогах наблюдается тенденция к электрификации. Электропоезда проще в принципе, более удобные в эксплуатации и меньше загрязняют окружающую среду, чем дизельные и дизель-элекфические поезда. Существует две системы подачи электроэнергии к поездам. По одной системе ток (поступает в контактный провод, подведенный над релъсовым путем, и снимается скользящим токоприемником, укрепленном на приспособлении под названием пантограф. По другой сиетеме ток подается потретъему релъсу, уложеному на земле вдоль пути, и снимается комплектом щеток или лыжей токоприемника. В обеих системах электрическая цепь замыкается через ведущие колеса и релъсы.

Электропоезда широко используются как на коротких маршрутах, так и на линиях дальнего следования. Их преимущества состоят в низких уровнях загрязнения окружающей среды и шума, что особенно важно в городских условиях. Эти поезда имеют также большой потенциал для усовершенствования. Одна из разрабатываемых систем будущего предусматривает создание эффективных, экономичных, легких вагонов по типу автобусов, сцепляемых вместе для междугородного сообщения. По прибытии в город отдельные отцепленные вагоны могут продолжать движение по местным, менее скоростным маршрутам, не высаживая пассажиров.

Системы управления

При огромном количестве пассажиров, которых ежедневно перевозят железные дороги мира на длительные расстояния, число погибших в результате катастроф черезвычайно мало. Такая превосходная статистика - результат успешного функционирования годами совершенствованых систем управления и сигнализации, называемых блокировкой. В пределах железно- дорожной сети по соединяющимся или пересекающимся путям с разной скоростью одновременно движутся сотни поездов. Обслуживание на местных станциях и грузовые перевозки не должны мешать движению междугородных экспрессов, даже если при этом используются участки одних и тех же путей. Все это обеспечивается при помощи диспетчерского центра, местных операторов, электрических и электронных схем.

Начальник дистанции сигнализации, централизации стрелок и сигналов и блокировки (СЦБ) совместно с инженером-диспетчером следят за прохождением поездов и управляют их движением по железнодорожной сети. На современных сетях машинист и проводник поддерживают связь с сигналистами либо по радио, либо при помощи промежуточных телефонов. Но основу системы составляют датчики, приводы цепи, объедыненние в логическую схему централизации.

На некоторых устаревших железнодорожных сетях промежуточные приводы срабатывают механически в момент прохождения поезда. Таким образом зеленый сигнал, например, может изме­ниться на красный. Эта система хорошо работает при малых скоростях, но под динамическим воздействием экспресса выключающий механизм может развалиться на части. Следовательно, возни­кает необходимость в других способах передачи информации от поезда к релъсам, чтобы обеспечить безопасное расстояние между поездами, находящимися на одном пути.

Зависимая блокировка - это испытанная, падежная, широко применяемая система. По этой системе железнодорожный путь делится па блок-участки, т.е. отрезки, длиной около 2,5 км каждый. Одновременно на участке может находиться только один поезд. Вход поезда на участок и выход из него регулируется сигналами, которые управляются либо вручную, либо автоматически.

При ручной сигнализации оператор контролирует один или два блок-участка, информируя других операторов о занятости своего участка. Для больших сетей, где возможны нарушения графиков из-за задержек, вызванных накоплением больших объемов информации, эта система слишком громоздка. На скорстных и сильно загруженных сетях ручной сигнализации предпочитают автоматическую.

Централизованное управление

Система автоматического централизованного управления и промежуточное оборудование (стрелочные остряки, сигналы, датчики) составляют электронную логическую цепь. Система обеспе­чивает минимальное расстояние между поездами. Кроме того, применяется такое предохранительное средство, как автостоп. Это устройство исправляет ошибку машиниста в случае потери сознания, иррационального поведения или заболевания, лишающего работоспособности (такого, как сердечный приступ). Если машинист по какой-либо причине не остановил поезд перед красным сигналом, автостоп автоматически приведет в действие тормозное устройство.

Прохождение поезда через блок-участок фиксируется с помощью электрического тока, пропускаемой) между релъсами и колесами. При входе поезда на участок, на соседних участках включаются предупредительные сигналы, которые остаются включенными до выхода поезда из данного участка. Метод использования рельса для прохождения информации между поездами и диспетчерами положен в основу наиболее совершенной системы управления движением на железной дороге -диспетчерской централизации. Она включает в себя много передовых технологических систем, таких, как автоблокировка и централизация стрелок и сигналов. Диспетчерская централизация применяется для управления огромной сетью железных дорог и регулирования движения большого количества поездов, что обеспечивает большие скорости и безопасность перевозок. Каждый поезд имеет порядковый номер, который высвечивается на электронной схеме, показывающей схему путей и позиции всех поездов в пределах системы.

Транспортировка грузов

Большинство сигналов и стрелок железнодорожной сети управляются из центрального пункта управления. Здесь операторы наносят на схему путей маршруты для всех перевозок и управляют движением поездов, устанавливая сигналы и стрелки для каждого маршрута. Затем управление берет па себя автоматическая система. Она настолько безопасна и эффективна, что, используя ее, некоторые железные дороги обходятся одним путем, экономя на расходах и пространстве. Когда два поезда сближаются на одном и том же пути, операторы диспетчерской централизации переводят один поезд на запасной путь, а другой пропускают.

Пассажирские перевозки - это только один аспект работы железной дороги. Такими же важными, а часто и более прибыльными, являются маршрутизация и перевозки грузов. Россия, за которой следуют США и Китай, занимает ведущее место в мире по грузообороту и дальности перевозки грузов. В 1990 г. в тогдашнем Советском Союзе, при эксплуатационной длине железных дорог 270 312 км, было перевезено 3835 миллиарда т-км грузов. (Тонно-километр - это одна тонна, перевезенная на расстояние в один километр.) А в Соединенных Штатах действуют некоторые из наиболее совершенных систем транспортировки грузов с широким применением компьютеризации. Одна из таких систем предусматривает составление компьютерного плана рейса для каждого вагона. Выполнение плана контролируется по мере прохождения вагона в составе поезда от пункта отправления до пункта назначения. На сортировочных станциях вагоны сортируют и меняют их маршруты в зависимости от типа вагона, груза и пункта назначения. На горизонтальных сортировочных станциях поезда формируются при помощи локомотивов. Станции с сортировочными горками, с которых вагоны спускаются под влиянием собственной тяжести, значительно эффективнее и весьма ускоряют работу. Фотоэлектрические датчики опознают вагоны по их прибытии на станцию.

На сортировочной станции каждый прибывший вагон выталкивают на горб горки для расцепления и взвешивания, а затем спускают па определенный путь, где формируется поезд. Компьютер регулирует скорость спускаемого вагона с помощью встроенного в путь вагонного замедлителя. В результате сила столкновения с другим вагоном оказываема не больше, чем нужно для того, чтобы сработал механизм автосцепки.

Компьютер сортирует грузы в соответствии с конечным пунктом назначения, так что дополнительной сортировки по пути следования сформированного поезда не требуется. Таким образом, от загрузки до доставки вагон можно перевести на любое количество линий и включить во многие составы. Все этапы продвижения вагона контролируется, а данные о результатах контроля поступают в национальный компьютер, доступ к которому имеет любой, кому необходимо проследить за передвижением груза.

Поиски новых, более совершенных типов тяги начались вскоре после изобретения паровоза. В одной из предложенных систем - "Атмосферик драйв" - поезд приводился в движение давлением воздуха на поршень, который перемещался в большой трубе, проложенной на пути. Эта некогда забытая идея обрела вторую жизнь после внесения одного изменения - роль поршня выполняет сам поезд, передвигающийся в тоннеле. Воздух перед поездом выкачивается из тоннеля, и более высокое давление позади поезда толкает его вперед.

Прототип "Атмосферика" в Порту-Алефи, Бразилия, ходит по кольцевому маршруту длиной 6,4 км с максимальной скоростью 70 км/ч, хотя такие поезда со временем смогут развивать скорость более 800 км/ч.

В поездах будущего будет использован также метод магнитной левитации (маглев). В этом случае магниты удерживают поезд над путем, что обеспечивает чрезвычайно плавный и тихий ход магнитов пути. Под воздействием напряжения магниты поезда протягиваются вверх, к магнитам пути, приподнимая поезд над его поверхностью.

В XXI веке японская железнодорожная компания "Сентрал джепен рейлвей компани" планирует построить пассажирский поезд типа "маглев" под названием "Линиар экспресс". При скорости 500 км/ч он сократит продолжительность рейса Токио-Осака с нынешних трех до одного часа.

Одновременно продолжителъностъ, железнодорожных рейсов сокращают путем усовершенствования старых технологий. Построив свой высокоскоростной TGV, французы захватили лидерство в этой области. Их новый поезд работает на электрической тяге и перемещается по обычному пути с особым наклоном па кривых участках. Введение в эксплуатацию TGV, совершающих) рейсы до тоннеля под Ла-Маншем, сократило продолжительность путешествия из Лондона в Париж до трех часов.