Предизвикателства при експлоатацията на супер влакове

Не е никак лесно да се управлява високоскоростен трафик. Много пътници често дори не осъзнават усилията, необходими за преодоляване на препятствието от 200 км/ч. По-долу са изброени проблемите, причинени от високоскоростния железопътен трафик и как железопътните оператори се опитват да ги сведат до минимум.

Проблем с високите нива на шум

Това е причинено от високи скорости и е особено тежест за жителите. На много места звукоизолираните стени намаляват шумовото замърсяване. Изграждането на язовири отляво и отдясно на маршрутите също доказа своята стойност. В Германия например баластът беше заменен на писти за изпитване с други материали, като трева или бетон със звукопоглъщащи устройства. Последните могат да бъдат намерени на новата линия от Франкфурт на Майн до Кьолн. Шумът възниква не само от взаимодействието между колелото и релсата, но и от пантографа. Аеродинамично оптимизирани пантографи са проектирани и използвани за високоскоростни влакове.

В Япония регламентите за опазване на околната среда са толкова строги, че дълго време влаковете имаха право да се движат само с 270 км/ч. Само при Series 500 бяха разрешени 300 километра в час при редовно обслужване. Формата на главата на този влак от Шинкансен е базирана на риболовеца и реже въздуха особено тихо при високи скорости. Тук интересен е и пантографът. На клатушката има снаряди за намаляване на турбуленцията на въздуха. Технологията е копирана от крилата на совата, за която е известно, че лети практически безшумно.

При навлизане в тунел се генерират микро-ударни вълни (наричани още микро-звукови вълни, микро-ударни вълни или звуков бум), които водят до силен взрив. Тук сметката на патицата очевидно се е доказала като форма на глава за високоскоростни влакове. Примери са испанските AVE-S 102 и влаковете Shinkansen от серия 700, Fastech 360S и неговите производни E5 и E6.

Проблем с високото въздушно съпротивление

Проблем с голямо износване

Колелата, релсите и пантографите са особено засегнати. Колелата се износват с времето и стават по-малки. Тъй като върви бързо, влакът изминава големи разстояния за много кратко време. Това означава, че колелата, включително осите, трябва да се сменят на все по-кратки интервали.

Ходовите повърхности на колелата и релсите са леко заоблени, когато са нови. Дори и без фланци, влакът едва ли щеше да слезе с релси при прави участъци или леки завои. С течение на времето обаче повърхностите на колелата и главите на релсите се изравняват и страничните сили се увеличават - влакът започва да се търкаля. Специалните амортисьори на ролката противодействат на това.

Друг проблем с мотора е, че с течение на времето той създава равни места. Тогава колелото вече не е напълно кръгло. Удрянето започва - при по-високи скорости можете да чуете тракащ или тананикащ звук. Това се дължи на прах, който се утаява неравномерно от вътрешната страна на колелото, и релси, които вече са повредени от други некръгли колела и връщат този „модел“ на други колела.

Релсите се деформират не само на повърхността, но и когато страничните сили са твърде високи. Такъв е случаят, ако влакът поеме крива твърде бързо. Както вече споменахме, влаковете бързо щяха да се плъзгат при високоскоростни пътувания, ако не бяха инсталирани висококачествени амортисьори. Предимно те са пасивни амортисьори, например дори активни в японската серия JR 500. Силите от превозното средство почти не се прехвърлят върху коловозите, което значително увеличава техния експлоатационен живот. И обратно, незначителните грешки в коловоза почти не оказват влияние върху комфорта на пътника.

Проблем на коловоза

Баластното легло е най-разпространеното в цял свят, но е подходящо само в ограничена степен за бързо движещи се влакове. Тежките, бързи влакове карат релсите и траверсите да вибрират, когато минават покрай тях. С течение на времето баластните камъни, които са плътно затворени между траверсите, буквално се смилат. Толкова важното задържане за пистите се губи. Резултатът: пистите започват да "плуват" и да се изместват настрани. Такива дефекти на пистата увеличават риска от плъзгане и намаляват комфорта при шофиране. Така че трябва да се извърши много поддръжка за баластирана писта.

От друга страна, плочите са много по-лесни за поддръжка. Релсите са монтирани на бетонен път и вече не се движат от място. Заедно със звукопоглъщателите между коловозите, този метод на фиксиране на коловоза води до максимален комфорт при шофиране и намаляване на разходите за поддръжка на коловоза.

Трудност при изтегляне на електричество

При шофиране с висока скорост е трудно винаги да се поддържа добър контакт с контактния проводник. Поради контактното налягане на пантографа от 100 до 120 нютона спрямо въздушната линия, въздушната линия започва да вибрира. Ако вибрационната вълна на контактния проводник е също толкова бърза, колкото тази на влака, пантографът губи контакт. В най-лошия случай пантографът събаря въздушната линия. Чрез упражняване на по-голяма сила на опън върху линията, скоростта на разпространение на вълната се измества. Ако обаче механичната сила на опън е твърде висока, контактният проводник ще се скъса.

Ако влаковете са в тяга (напр. ICE 2), двата пантографа не трябва да са твърде близо един до друг, за да не се увеличи прекомерно налягането върху въздушната линия. Това означава, че две мощни коли от ICE 2 може никога да не бъдат свързани заедно и двете да имат пантографа нагоре едновременно. Или само един задвижван краен автомобил може да бъде свързан към контролен автомобил, или съединител на 2 контролни автомобила.

Въздушните линии винаги преминават на зигзаг над пантографа. По този начин се избягва образуването на жлебове във въглеродните контактни ленти на пантографа. Въпреки съвременните технологии, например, контактната жица на натоварената линия Токайдо - Саньо трябва да се подменя на всеки три години. Контактната лента на пантографа има живот само три дни!

Намаляване на теглото на влака

Полагат се усилия за намаляване на теглото, така че коловозите и надстройката да не се износват толкова бързо. Най-важното тук е ниското натоварване на оста, което трябва да бъде по-малко от 18 тона, ако е възможно. В случай на влакове, локомотивите или моторните вагони все още са най-тежките компоненти на влака. Ето защо Италия и сега Германия са изградили така наречените множество единици, в които задвижващите компоненти са разпределени по целия влак. В Япония натоварването на оста може дори да бъде намалено до 11,5 тона. Интересна забележка отстрани: въпреки че статичното натоварване на оста на френските влакове TGV (TGV-PSE и TGV-A) е по-ниско от това на ICE 1, ICE има по-малко въздействие върху коловозите от TGV поради по-ниските си динамични сили.

Използване на специални ключове

В допълнение към превключващия език, превключвателите на високоскоростни линии имат и подвижна жаба. В случай на десен превключвател, той се намира в пресечната точка на дясната, права напред релсова линия с лявата релсова линия, която се обръща надясно. Това преодолява процепа, който иначе би причинил провисване на колелото и дерайлиране на влака. Така че е възможно да се построят стрелките тънки и да се движат по права линия с 280 км/ч или по-висока, в разклонителната линия с 200 км/ч, във Франция с 230 км/ч.

Високи разходи за изграждане и поддръжка

Новите линии в Германия са сред най-скъпите в света заради многобройните тунели и мостове. Високоскоростните линии трябва да се движат възможно най-прави и да имат само леки наклони, така че да е възможна смесена експлоатация с товарни влакове. В повечето други държави обаче само пътнически влакове имат право да се движат по нови линии. Експертите от Deutsche Bahn са видели това и са адаптирали по-добре линията „Франкфурт на Майн - Кьолн“ към пейзажа. Очевидно парадоксално, този маршрут през Вестервалд е най-скъпият ICE маршрут до момента. Политиците със сигурност допринесоха много за това с исканията си хората да бъдат навън в Монтабаур, Лимбург и Зигбург. Но природозащитниците призоваха и за сгради, където не е необходимо, като например тунела "Kluse" с дължина 198 метра.

Маршрутите на Шинкансен в Япония са издигнати в гъсто населени райони и граничат със звукоизолирани стени. В градовете конвенционалните линии често са точно по-долу. Този космически проблем също допринася за цената на маршрута. Освен това в Япония има чести земетресения. За да не се застрашават пътниците във влаковете, по високоскоростните железопътни маршрути са монтирани сензори, които регистрират каквато и да е тектонска активност и в случай на опасност принуждават влаковете да спират. Работата по поддръжката по маршрута може да се извърши само в рамките на няколко часа. Дори замяната на пистата трябва да се осъществи за това изключително кратко време. Поради големия брой влакове на Шинкансен, не е възможно да се движите по един коловоз в нито един момент, без да се налага да приемате сериозни закъснения.

Сложна технология за сигнали и сигурност

Система за защита на влака е задължителна за скорости над 160 км/ч. В допълнение към технологията за визуална сигнализация трябва да се използва и компютърно подпомогната опция, за да се предостави на водача информация за състоянието на маршрута и следващия сигнал чрез дисплей. В Германия например се използва управлението на влаковете на линията (LZB).

Международен транспорт

Всяка страна има своя собствена железопътна философия. Например, ако шофирате от Германия до Франция, влакът трябва да бъде оборудван за захранване от 15 kV/16,7 Hz, както и от 25 kV/50 Hz. Влакът също трябва да се справи със системите за сигнализация и наблюдение, които са често срещани във Франция. Още по-трудно става, ако ширината на коловоза също се промени. Влаковете по френско-испанската граница трябва да бъдат превключени от стандартен габарит на испански широка гама. В Япония човек се опитва да проследи цели множество единици. Технологията е много по-сложна от вагоните, тъй като осите на множество единици са частично задвижвани. Платформи с различна дължина, височина и разстояние от пистата са проблемът за международната употреба.

Политически проблеми

Тук политиката не трябва да се обсъжда много; Само малко храна за размисъл: във Франция високоскоростните маршрути могат да бъдат реализирани по-бързо, отколкото в Германия. Ако нещо е в „обществения интерес“ във Франция, нито един гражданин не може да му се противопостави и да заведе дело. Например, ако къщата му е по бъдещия маршрут, той ще замени стойността на къщата или имота и трябва да напусне. В Германия обаче всеки може да предяви иск пред съда. От една страна, това защитава индивидуалните права, но понякога се експлоатира безмилостно, което струва време и пари. За да се постигне споразумение, често трябва да се приемат скъпи решения като изкуствени тунели.

Обобщение

Както можете да видите, високоскоростният железопътен транспорт не е просто по-бърза железопътна система, а лукс, който малко държави могат да си позволят. За да се справим с всички споменати проблеми, трябва да се инвестират много пари в алеи и превозни средства. Конвенционалните маршрути не трябва да бъдат пренебрегвани финансово. Ако все пак искате да знаете каква технология има във високоскоростен влак, се препоръчват описанията на влаковете за Eurostar или ICE 3. Евротунелът, чието изграждане съм описал подробно, също се смята за технически шедьовър в бързото транзитно строителство. Също така е интересно да се обсъди коя влакова система е по-добра.

Накланящи се влакове

От известно време има и влакове, които осигуряват кратко време за пътуване по конвенционални, криволичещи маршрути и в същото време предлагат високо ниво на комфорт на високоскоростните влакове. Досега високоскоростните влакове винаги са имали недостатъка, че са могли да достигнат пълната си скорост от 250 км/ч до 300 км/ч по специално оборудвани високоскоростни линии. Бързите влакове се забавят по конвенционални, криволичещи маршрути. Ето защо не е изненадващо, че първите тестови превозни средства с технология на накланяне се появяват в началото на 70-те години. Технологията за накланяне означава, че вагоните на влака са наклонени от хидравлика, електроника или механика и влакът може да се наведе в кривата като мотоциклетист. Това прави възможно преминаването на влака по-бързо през завоите, без да намалява комфорта на пътниците поради центробежните сили.

По-специално Италия и Швеция предлагат на своите пътници своя скорост по много маршрути. Накланящите се влакове са започнали да работят наскоро в Германия и Швейцария. Изненадващо, темата за технологията на накланяне беше разгледана доста късно във Франция. Около 1998 г. френската държавна железница SNCF предприе изпитателни писти с TGV-Pendulaire, модифициран TGV-PSE. Досега обаче не е имало серийно производство.

Най-известната технология за накланяне е тази на италианския Pendolino, произведен от Fiat (днес: Alstom). Това може да бъде намерено не само в по-нататъшно развита форма във всички други Pendolinos, но и в ICE-T. Задвижването е активно хидравлично. За тестовия влак TGV Pendulaire във Франция първо се използва технология за активно хидравлично накланяне, но след това тя е преобразувана в електромеханична версия от Alstom. Шведският X2000 (X2) съдържа разработка от ABB - също активно хидравлична. Siemens даде на ICE-TD активна, електромеханична технология за накланяне. Във всеки случай тенденцията към повече влакове на Neitech ще се засили, тъй като изграждането на нови линии става все по-скъпо.

Влакове с магнитна левитация

В допълнение към чистокръвните високоскоростни влакове и накланящите се влакове има и трети тип влакове, които могат да се използват за експресен транспорт. Говорим за влака на маглев. В световен мащаб само Япония и Германия предлагат влакове, които вече са в експлоатация, въпреки че технологията в Германия все още е малко по-напред от японската технология. Разликата обаче намалява, тъй като немският Transrapid е много противоречив проект и изграждането на линия Transrapid в Германия се провали в дългосрочен план.

Transrapid беше готов за употреба още през 1995 г. Тестовото съоръжение в Емсланд показа впечатляващо, че скоростите от над 400 км/ч не са проблем за влаковете с магнитна левитация. Преди всичко добрата способност за ускорение помага на влака да достигне високи средни скорости. За разлика от други влакове, тяговият двигател е разположен в коловоза. Transrapid се пренася и ускорява от движещо се магнитно поле на кратко разстояние от маршрута.

Свръхпроводимостта играе решаваща роля в Япония. Магнитите се охлаждат до почти -273 градуса по Целзий до почти абсолютна нула. Електрическото съпротивление изчезва и се натрупва силно магнитно поле. Maglev (Магнитна левитация) може да плава само със скорост от 100 километра в час. Преди това колелата трябва да носят влака. Японският влак с магнитна левитация е достигнал максимална скорост от 581 км/ч и сега японците претендират за "Синята лента на релсата", която френският TGV-Atlantique досега е наричал своя с 515,3 км/ч. Неоправдано е обаче Maglev да получи тази награда, тъй като локомотивните техники на влаковете с железопътна линия се различават коренно от тези на превозни средства с магнитна левитация и не са сравними. Колелата на Maglev се използват само до 100 км/ч, след което влакът се носи. Както и да е, на този уебсайт можете да научите повече за Transrapid или Maglev в Япония.

В заключение може да се каже, че високоскоростният трафик е скъп, но оправдан. В края на краищата железниците трябва да привличат пътниците към релсите и това е възможно само с атрактивно време за пътуване и високо ниво на комфорт. Безопасността и надеждността, разбира се, са основен приоритет, а влаковата катастрофа в Ешеде не променя нищо. Влакът е един от най-безопасните видове транспорт в света. В Япония няма живот за оплакване, откакто високоскоростната железопътна линия работи през 1964 г. Влакът с магнитна левитация със сигурност ще се докаже в бъдеще, въпреки че използването му като летищен совал не е подходящо за свръхскоростни пътувания и технологията би била по-изгодна за САЩ или Австралия.