Залізниця майбутнього: поїзди на монорейках і вагони, які летять над землею

Склад можна розігнати до космічних швидкостей.

Локомотив, що тягне по рейках ланцюжок вагонів, ще довго залишатиметься найважливішим транспортом для людства. Для багатьох галузей промисловості і сфер бізнесу він просто незамінний. У сусідній Росії залізниця забезпечує 87% перевезень вантажів. Така ж ситуація в Китаї. З 2008 р Піднебесна наростила протяжність шляхів з 80 до 110 тис. Км - більше, ніж довжина всіх автомагістралей України. В Україні залізничний транспорт також на перших ролях - він забезпечує 82% вантажних і близько 50% пасажирських перевезень. За інформацією "Укрзалізниці", мережа залізниць України становить 22 тис. Км. Одна з головних завдань залізничників - прискорення поїздів. Що ж чекає один з найбільш затребуваних видів транспорту в майбутньому?

a_maglev_train_coming_out_pudong_international_airport_shanghai_1__

Лінія поїзда на магнітній підвісці пов'язує Шанхай і міжнародний аеропорт. Фото: devianart.com

Монорельс: альтернатива трамваю

Ідея пустити вагони по одному рельсу не дає спокою інженерам вже років сто п'ятдесят. Досвід показав, що такий спосіб перевезення людей непогано виправдовує себе в аеропортах для сполучення між терміналами або між терміналом і паркуванням, для зв'язку аеропорту з центром міста або в якості міського громадського транспорту. Адже трамваї сьогодні - занадто тихохідний і галасливий транспорт, а рейки на проїжджій частині нерідко заважають руху автомобілів. Магістралі ж для монорельса пропонують будувати над дорогами і вулицями на висоті п'ять-сім метров.Скорость руху вагонів може навіть перевищувати 100 км / ч.

Але монорельсова транспортна система складна як в будівництві, так і в обслуговуванні - зміст такої лінії обходиться набагато дорожче, ніж обслуговування будь-якого іншого громадського транспорту. Та й на ділі вагони часто рухаються з невеликою швидкістю. Тому монорельс так і не отримав масового поширення, хоча вже давно вийшов з області фантастики. У світі налічується кілька десятків таких доріг (в Європі всього три - в Вупперталі, Дортмунді і Москві). Одна з найвідоміших - дорога, що сполучає штучний острів Палм Джумейра з міськими кварталами і метро в Дубаї (ОАЕ). А ось найдовша в світі монорельсова система (55,6 км) побудована в китайському мегаполісі Чунцин. Самим економічно вигідним в світі вважається монорельс в Токіо, а найстаріший з нині діючих (побудований в 1902 р) - в німецькому місті Вупперталь.

dubai_monorail_panoramio.com_1__

Дубай поїзд мчить по "стовбуру" рукотворного острова-пальми. Фото: anoramio.com

Екорайд з гірки на гірку

Конструктори з Інституту промислових досліджень (Токіо) запропонували використовувати для перевезень гористий рельєф. Вирішено було задіяти силу земного тяжіння і розвинути ідею, закладену в атракціоні "американські гірки".

"Якщо побудувати" горбисту "дорогу, то по ній зможуть пересуватися вагончики, яким мотор не потрібен - маса кабіни з пасажирами додасть йому швидкість, з якою він буде рухатися до найближчої станції. Само собою, остання буде побудована з таким розрахунком, щоб на ній цей вагончик автоматично загальмував - пояснив керівник групи Суду Есіхіро. Якщо підняти вагони EcoRide за допомогою лебідки на висоту 10 м, то вони, скочуючись з такої висоти, здатні проїжджати відстань в 400 м зі швидкістю до 60 км / ч. Кілька муніципалітетів вже проявили інтерес до транспортної системи. Очікується, що перший EcoRide запрацює наступного року.

eco_ride_1__

безмоторний поїзд

Вакуумні поїзда: поки тільки в кресленнях і розрахунках

У конструкції поїзда на магнітній підвісці вдалося позбутися від тертя кочення, так що одним з найважливіших бар'єрів на шляху до нарощування швидкості стало опір повітря. Вихід для інженера очевидний: потрібно пустити складу всередині труби, з якої цей самий повітря викачане. Теоретично вагони у вакуумній трубі можуть розвивати швидкість до 8 тис. Км / год. і скласти конкуренцію пасажирським авіалайнерам.

Втім, далі теорії справа поки не пішла, хоча проектів вистачає. Так, відомий винахідник і підприємець Ілон Маск (мільярдер, засновник, власник, генеральний директор і головний інженер компанії-розробника серії ракет-носіїв SpaceX) виніс на суд громадськості систему Hyperloop ( "Гіперпетля") - альтернативу будівництва звичайної ж / д гілки між Сан-Франциско і Лос-Анджелесом. Маск розкритикував проект: "За $ 60 млрд. Це буде самий повільний і найдорожчий швидкий поїзд в світі". За його задумом, "Гіперпетля" являє собою розміщені на естакадах трубопроводи, в яких підтримується низький тиск (тисячна частка атмосферного). На думку Маска, "Гіперпетля" здатна набагато дешевше перевозити пасажирів між Лос-Анджелесом і Сан-Франциско, та ще й долаючи 550 км за півгодини з середньою швидкістю 950 км / год.

Цікаво, що Маск і його компанія не запатентували "Гіперпетлю". Вона пропонується як відкрита ідея, до реалізації якої запрошуються всі, кому вистачить здібностей і засобів.

Скептики встигли піддати "Гіперпетлю" конструктивної критики. Акцент роблять на недооцінці витрат кількості енергії, необхідної для забезпечення роботи системи. Звучать навіть думки, що це не більше ніж вдалий PR-хід досвідченого авантюриста. Втім, Маск обіцяє незабаром побудувати демонстраційну модель "Гіперпетлі" (враховуючи, що його стан - $ 8 млрд., Обіцянка виглядає цілком реалістичним). У серпні він представив 2 варіанти Hyperloop: пасажирський (капсула перевозить 28 осіб, внутрішній діаметр трубопроводу - 2,23 м) і пасажирсько-вантажний (трубопровід діаметром 3,3 метра).

hyperloop_businessinsider.com_1__

Фото: businessinsider.com

Маглев: склад, що ширяє на магнітних полях

Тертя накладає великі обмеження на збільшення швидкості руху. Тому інженери вже майже сторіччя роблять спроби створити поїзд, не дотичний ні з чим, окрім повітря, - буквально ширяє в декількох сантиметрах над землею. Теоретично ніщо не заважає в цьому випадку домогтися швидкості літака. Щоб змусити поїзд зависнути, використовуються магніти, які відштовхуються одна від одної однаковими полюсами. Транспортну систему, побудовану на таких принципах, назвали "маглев" (від словосполучення "магнітна левітація").

Щоб привести завислий у повітрі маглев в рух, застосовують так званий лінійний двигун. Він працює за принципом традиційного електродвигуна, але відрізняється конструкцією. Використання лінійного двигуна зменшує масу конструкції, а рух поїзда (включаючи розгін і гальмування) проходить плавно і майже безшумно.
Перший комерційний маглев поєднав аеропорт "Пудун" і місто Шанхай в Китаї. Відстань в 30 км склад долає менше, ніж за 8 хвилин, розганяючись до швидкості 431 км / ч. Цей поїзд на магнітній подушці експлуатується з 2004 р Будівництво, яке вела німецька компанія, обійшлося в $ 1,2 млрд.

Перешкодою для розвитку такого майже ідеального транспорту є його колосальна вартість. Витрати на спорудження кілометра траси суперпотяги порівнянні з вартістю кілометра тунелю традиційного метро. Саме тому продовження лінії шанхайського маглева відклали на невизначений термін.

Втім, досвід експлуатації французького швидкісного поїзда TGV ще в 70 роках минулого століття показав: підняти швидкість традиційних рейкових складів до 350 км / год - цілком реально. Більш того, протягом наступних десятиліть максимальну швидкість "звичайних" поїздів довели до 500 км / ч. Так що інтерес до потягів на магнітній підвісці кілька вщух.

Але хрест на транспортній системі ставити ніхто не має наміру. Відкриття високотемпературної надпровідності, розвиток масового виробництва магнітотвердих феритів (складова сплавів заліза), здешевлення цифрових технологій для систем управління і силової напівпровідникової електроніки - весь цей комплекс технологій найближчим часом відродить інтерес до маглева.

japan-tests-310mph-maglev-train-2_1__

Так, в Японії в наступному році почнеться будівництво поїзда L0 і траси, заглухлу 2 роки тому. Після його завершення відстань між Токіо і Нагоя (286 км) можна буде подолати за 40 хв (на традиційному швидкісному поїзді поїздка займає більше 1,5 ч.). Поїзд L0 буде складатися з 13 вагонів по 68 пасажирів кожен. Велика частина траси маглева пролягатиме під землею на глибині 100 м.

Екраноплан: техніка з пропелером

aero-train-4_1 ___ 01

AeroTrain головний недолік - виробляє багато шуму. Фото: inhabitat.com

На початку XX століття інженери відкрили ефект екрану - потік повітря під крилом низько літального апарату доходить до землі і відбивається. За рахунок цього тиск під крилом зростає і апарат піднімається. Це явище японські інженери використовували для створення поїзда-екранольоти. Він рухається, як і маглев, в декількох сантиметрах над землею. У порівнянні з маглева, поїзд-екраноплан значно дешевше, якби не кілька "але" - високий рівень шуму і вкрай складне управління. Пілот повинен не тільки управляти двигуном і гальмами, а й контролювати сам процес руху (підйом, приземлення, крен, відхилення від курсу). У 2011 р інженери з університету Тохоку (Японія) почали експерименти з роботом, обладнаним трьома парами крил і пропелерами. З його допомогою відпрацьовують алгоритми автоматичної корекції руху апарату. Якщо комп'ютери навчаться контролювати політ, то проект AeroTrain можна втілювати в життя. Повнорозмірний AeroTrain матиме довжину 80 м., І перевозити 300 пасажирів зі швидкістю 500 км / год. Енергію для поїзда будуть виробляти вітряки і сонячні батареї.

Читайте найважливіші новини в Telegram , А також дивіться цікаві інтерв'ю на нашому YouTube-каналі .