11. Системы наземного высокоскоростного железнодорожного транспорта

Высокоскоростной наземный транспорт – наземный железнодорожный транспорт, обеспечивающий движение скоростных поездов со скоростью свыше 250 км/ч по специализированным путям, либо со скоростью более 200 км/ч по существующим путям. Движение таких поездов, как правило, осуществляется по специально выделенным железнодорожным путям – высокоскоростной магистрали (ВСМ), либо на магнитном подвесе (Maglev).

Современные высокоскоростные поезда в штатной эксплуатации развивают скорости до 350 - 400 км/ч. Благодаря быстроте обслуживания и высокой скорости движения они составляют серьёзную конкуренцию другим видам транспорта, сохраняя при этом такое свойство всех поездов, как низкая себестоимость перевозок при большом объёме пассажиропотока.

В основном высокоскоростные поезда перевозят пассажиров, однако существуют разновидности, предназначенные и для перевозки грузов. Так, французская служба La Poste имеет в своём распоряжении парк специальных электропоездов TGV, служащих для перевозки почты и посылок.

Понятие «высокоскоростной наземный транспорт» относительно условно и может отличаться как по странам, так и по историческим периодам. Так, ещё в начале XX века высокоскоростными называли поезда, следующие со скоростями выше 150 - 160 км/ч. В связи с дальнейшим ростом скоростей поездов данная планка постепенно увеличивалась. В настоящее время, например, в России и Франции (на обычных линиях) её величина составляет 200 км/ч, в Японии, а также в той же Франции (но для специализированных линий) – 250 км/ч, в США – около 190 км/ч и так далее.

Несмотря на то, что отечественные локомотивы ЭР200 и ЧС200 в испытательных поездках достигали скорости в 220 км/ч, высокоскоростными они не являются, так как их максимальная эксплуатационная скорость не превышает 200 км/ч.

Высокоскоростной наземный транспорт рациональнее применять между отдалёнными объектами, прежде всего, при наличии большого регулярного пассажиропотока, например, между городом и аэропортом, в курортных зонах или между двумя крупными городами. Стоит также учитывать плотность населения, так как может случиться так, что жителям из пригородов будет быстрее добраться до другого города на автотранспорте, если дорога до железнодорожного вокзала занимает слишком много времени.

Также высокоскоростные поезда эффективны в местности, где высокие цены на нефтепродукты, так как в основном питание для высокоскоростных поездов поступает от электростанций, которые, в свою очередь, могут использовать альтернативные виды энергии, тем самым обеспечивая защиту окружающей среды. Этим и объясняется распространение высокоскоростных поездов в таких странах, как Япония, Франция, Германия и многих других, где высокая плотность населения городов.

В своём большинстве применяемые на ВСНТ технологии аналогичны стандартным технологиям железнодорожного транспорта. Отличия же обусловлены, прежде всего, высокой скоростью движения, что влечёт за собой возрастание таких параметров, как центробежные силы, возникающие при прохождении поездом кривых участков пути и вызывающие состояние дискомфорта у пассажиров, и сопротивление движению. В целом повышение скорости движения поездов ограничивают следующие факторы: аэродинамика; механическое сопротивление пути; тяговые и тормозные мощности; динамическая устойчивость движения; надёжность токосъема для ЭПС

Для улучшения аэродинамических показателей поезда имеют обтекаемую форму передней части и минимальное число выступающих частей, а выступающие (токоприемник) оборудуются специальным обтекаемыми кожухами. Дополнительно подвагонное оборудование закрывается специальными щитами. За счёт применения таких конструктивных мероприятий снижается заодно иаэродинамический шум, то есть поезд становится менее шумным.

Механическое сопротивление в основном заключается во взаимодействии «колесо-рельс», т. е. для снижения сопротивления требуется снизить прогиб рельсов. Для этого, прежде всего, усиливают железнодорожный путь, для чего применяются рельсы тяжёлых типов, железобетонные шпалы, щебёночный балласт. Также снижают нагрузки от колёс на рельсы, для чего в материалах кузовов вагонов применяют алюминиевые сплавы и пластик. С целью вообще избавиться от колёсного трения, т. е. заставить поезд висеть над путями, были разработаны поезда на воздушной подушке с турбовинтовыми и турбореактивными двигателями, не вошедшие в широкую эксплуатацию, а также поезда на магнитной левитации (Maglev) с линейными тяговыми электродвигателями и сверхпроводниками, получившие в мире некоторое распространение.

Для обеспечения высокой выходной мощности поезд должен иметь очень мощный первичный источник энергии. Тяговые электродвигатели на поездах первого поколения были коллекторными постоянного тока. Мощность такого двигателя ограничена, прежде всего, коллекторно-щеточным узлом, поэтому уже на поездах последующих поколений стали применяться бесколлекторные тяговые электродвигатели: синхронные и ассинхронные.

Для торможения высокоскоростных поездов используется электрическое торможение, при этом на высоких скоростях применяется рекуперативное торможение, а на низких – реостатное. Однако современные статические преобразователи позволяют применять на подвижном составе с бесколлекторными ТЭД рекуперативное торможение практически во всём диапазоне скоростей.

ВЫВОД

В результате выполнения данного курсового проекта удалось:

1. Подготовить продольный профиль участка пути;

2. Выбрать серии и число секций локомотивов для ведения состава поезда заданного веса;

3. Рассчитать значения и построить кривые равнодействующих сил, действующих на движущийся поезд; построить графики скорости движения и времени хода поезда на участке.

При проверке веса поезда по условиям нагревания обмоток якоря ТЭД были получены следующие максимальные значения:

2ВЛ10^У: τ = 39,805 ºС

2ВЛ80^С: τ = 24,543 ºС

3ТЭ10М: τ = 23,009 ºС

При всех из вышеуказанных значениях возможно нормальное функционирование локомотивов

Из трех серий выбранных локомотивов наиболее эффективным оказался электровоз переменного тока 2ВЛ80^С. Она более чем на 20% эффективнее электровоза постоянного тока 2ВЛ10^У. К тому же он быстрее всех проходит участок пути, правда затрачивает больше электроэнергии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руднев В.С. Тяга поездов: Методические указания. – М: МИИТ, 2012, – 55 с.

2. Руднев В.С. Тяговые расчеты для магистральных железных дорог: Методические указания. – М.: МИИТ, 2002.- 44с.

3. Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги: Учебник для вузов ж.-д. транспорта/ - М.: Издательство «Маршрут», . 2005. – 448 с.

4. Правила тяговых расчётов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. - 287с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

1