Левитация вместо трения

Почему в России магнитолевитационный транспорт в подвешенном состоянии
27.11.2019
Игорь Шумейко

Сегодня высокоскоростные железнодорожные магистрали (ВСМ, маршрутная скорость выше 200 км/ч) есть в Марокко, Узбекистане, а в США и России - нет! Точнее, есть "квазиВСМ": американский Acela Express на линии Вашингтон-Бостон (734 км, семь часов), российские "Сапсаны" Москва-Санкт-Петербург (650 км, четыре часа).

Быстрая езда по-русски

То, что проблема не с этими "поездами-пулями", а с трассами, напоминает каждый раз "Рэкс" - скоростная электричка. Летит по Московской области стрелой, а ближе к вокзалам, например Савеловскому, "переходит на шаг", ползет, замирает... И "Сапсан", рассчитанный на 250 км/ч - выжимавший" и 290 км/ч, - в итоге движется между двух столиц со средней скоростью всего 162 км/ч. Но это не весь "итог": сильные воздушные потоки, сокращенное из-за "Сапсанов" число переходов, непривычность даже к таким скоростям, в первый же год эксплуатации этих поездов привели к гибели на путях 20 человек.

На сентябрьском заседании Объединенного научного совета РЖД, проходившем во Всероссийском НИИ железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ), был представлен отчет, например, о таком исследовании: какие скорости поездов поднимают в воздух щебенку и на какую высоту.

Всем, хоть как-то связанным с нашими железными дорогами, от министра до "электричного" торговца-офени, давно ясно: лимитируют скорость и, следовательно, объемы потоков - механика работы вокзалов, а главное - пути! Выглядят-то наши гордые "Сапсаны" германского производства - Velaro фирмы Siemens - как настоящие поезда ВСМ. Только ездят по... ненастоящей ВСМ. Характерно, что грузовые поезда, снятые ради "Сапсанов" с маршрута Москва-СПб., делают сегодня крюки в 400 км. Но... Необходимое историческое отступление.

Спасительные "времянки"

Именно путейцы своими "времянками" спасали страну, и не раз. За пять месяцев до Русско-японской войны, 1 июля 1903 года - "пробный пуск" Транссиба. Под видом испытаний началась бешеная переправка войск на Дальний Восток. Один корпус, 30 тыс. солдат с вооружением, занимал дорогу на месяц. Всего в Манчжурию было доставлено более 500 тыс. солдат, время следования эшелонов Москва-Владивосток - 13 суток (сегодня 7). Без Транссиба русской армии на Дальнем Востоке, кроме казачьих отрядов, просто бы не было, и Японии до половины Сибири предстояла лишь полицейская операция.

А Транссиб в ту войну работал по такой "времянке", что ни до, ни после в мире и вообразить не могли. На Кругобайкальской железной дороге (261 км, от станции Байкал, исток Ангары, до Мысовой) сплошные скалы спускались прямо в "священное море". Пробивались туннели, делавшие каждый километр гораздо сложнее, дороже проходки метро (скалы - не зыбкий московский грунт). Министр путей сообщения князь Хилков, оставив Петербург, два года жил в районе станции Слюдянка, центр строительства.

А пока составы перевозились через Байкал на паромах, зимой рельсы укладывали прямо на байкальский лед, составы дробили... Проводили три-четыре пары поездов в сутки, высочайшая организация движения, всего лишь в два-три раза ниже общей пропускной способности Транссиба.

Эстакады без альтернативы

Но, как бы там ни было, именно рельсов в XXI веке быть не должно! Задержавшись на старте эры ВСМ, Россия старалась не упустить суперновинки транспорта будущего: гиперпетля, струнный, магнитолевитационный (маглев).

Руководитель Научно-образовательного центра инновационного развития пассажирских железнодорожных перевозок Анатолий Зайцев, один из авторов книги "Магнитолевитационный транспорт в единой транспортной системе страны", подчеркивает: все проблемы и 70-80% объема инвестиций, необходимых для создания реальнойной, а не квазиВСМ, - это пути. Например, в известном проекте Москва-Казань пути - это 73,7% инвестиций, подвижной состав - 4,7%.

"В России значительная часть железных дорог проходит по болотистым местностям, слабым грунтам, в условиях вечной мерзлоты, и устройство пути для ВСМ - серьезная проблема вследствие огромных трудозатрат и последствий для окружающей среды, - подчеркивает Анатолий Зайцев. - Ученые предлагают принципиально новый подход к несущей конструкции: эстакады. Мировая практика, стремительное развитие техники для устройства опор без применения бульдозеров и экскаваторов, появление новых материалов с высокими несущими свойствами свидетельствуют о возможности существенного прогресса".

Установлено: затраты на строительство пути по эстакадной и классической технологиям идентичны. Но первая имеет тенденцию к снижению стоимости, а классическая, на основе замены грунтов, - к удорожанию.

"В Китае при огромных темпах строительства ВСМ и существующих технологиях создания железнодорожных эстакад коэффициент удорожания в общем объеме составляет лишь 1,07, - подчеркивает Зайцев. - По мере роста скорости поездов острее становится проблема передачи электрической мощности на подвижной состав, контактный провод и токоприемник испытывают большие динамические нагрузки. По мере роста скорости динамическое взаимодействие этих элементов усложняется".

Скорость поездов XXI века уже продиктована мировым опытом - 400, 500 км/ч. А Николаевскую (ныне Октябрьскую) железную дорогу и при нынешних 160 км/ч нужно охранять, как АЭС. Вырезать участки, отведенные под ВСМ, из территории страны- Простой интуиции пассажира достаточно для вывода: ВСМ XXI века - или эстакады, или детские игрушки, "времянки".

Левитация вместо трения

В Японии недавно поезд в испытаниях на полигоне показал рекордную скорость: 603 км/ч! Да, опытный образец. Но хорошо известна и другая их скорость - от полигонных рекордов до серии. Можно ли консолидировать, удержать целостность страны, где, например, дальневосточный бизнесмен будет ездить в Пекин, Сеул - часы, а в Москву - семь суток- Вопрос риторический.

И еще одно историческое отступление, до Транссибовской эры. Отто Линдгольм - патриот России, подвижник Дальнего Востока. Ставил в Приморье первые пристани, лесопилки, мельницы, фермы... И когда по делам Линдгольму нужно было в Петербург, он срочности ради (sic! ) шел пароходом через Тихий океан до Сан-Франциско, потом по железной дороге пересекал США, в Нью-Йорке - на другой пароход до Петербурга. То есть до строительства Транссиба три четверти мировой кругосветки проходились быстрее, чем четверть через Сибирь... Многие ли бизнесмены сегодня готовы пройти "путем Линдгольма"-

Научный центр Анатолия Зайцева разработал проект магнитолевитационной трассы Москва-Санкт-Петербург (нет колес, рельс): время в пути - 72 минуты. Опора - магнитное поле между эстакадой и поездом. Буквально - парение (левитация) вместо трения. Нет контактной сети, физического износа, стука. Эксплуатационные расходы - 70% от обычных ВСМ. Рекорд скорости маглева: 581 км/ч (Япония, 2003).

У авторов проекта уже заключено соглашение с "Трансмашхолдингом" (ТМХ), готовым создать российский подвижной состав. Экономику просчитать помог пример немецкой Transrapid, построившей в Эмсланде испытательный маглев-трек длиной 31,5 км. При стоимости билета 1500 руб. трасса Москва-СПб. окупится за 16 лет.

Реально оценивая нынешний статус ВСМ России, приходится держать в уме и многие примеры, когда мы, "догоняли" и перегоняли страны-ориентиры, но не умели добиться - популярный термин - синергетического эффекта. Приходится признать за Россией печальный рекорд: паровоз гениальных самоучек, крепостных работников Черепановых (400 саженей чугунных колесопроводов, то бишь рельс) - не только первый русский паровоз, но и... первый в истории паровоз, в итоге эксплуатации уступивший свою дорогу конке!

Теперь о рекордах другого рода, зафиксированных вплоть до бухгалтерских проводок.

Допинг для сверхпроводников

Один из немногих технологических российских прорывов ХХI века: высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), доведенные до промышленного производства и продаж в передовые страны мира фирмой "СуперОкс" Андрея Вавилова, ныне все чаще называемого "российским Илоном Маском". В свое время он познакомился с членом-корреспондентом РАН Николаем Черноплековым, убедившим его вложиться в сверхпроводники.

Эксплуатируемые при температуре 77 К (-196,15°С, температура кипения жидкого азота) ВТСП имеют огромное число сфер применения. ВТСП-провод (ленту) покупают такие знаковые потребители, как Европейский центр ядерных исследований (CERN), Массачусетский технологический институт (MIT), Кембриджский университет, Siemens... Кстати, "Сапсаны" мы покупаем у Siemens, но сверхпроводники Siemens покупает у российской компании! Покупают их и для Большого адронного коллайдера (LHC), экспериментального термоядерного реактора ITER.

Но именно маглев может стать самым крупным потребителем, допингом российским ВТСП. Здесь может повториться русская история XIX века: железные дороги потянули за собой весь технический уровень страны (автомат АК 47, созданный в железнодорожном депо, - хороший пример)...

Да, японский маглев уже в опытной эксплуатации, но... его магнитолевитационный подвес основан на сверхпроводящих магнитах, охлаждаемых жидким гелием. А наши магниты из ВТСП, единственные в России и Европе второго поколения, - на азоте: дешевом, технологичном.

У немцев тоже маглев в опытной эксплуатации, но... На обыкновенных электромагнитах. Сверхпроводящие магниты дают левитационный зазор 300 мм, обычные - 10 мм. То есть в 30 раз точнее надо нивелировать опорную поверхность. Вообразите некий самолет с потолком 10 м: его трассу надо расчистить, "вылизать", любая возникшая погрешность грозит соударением. И - самолет с потолком 300 м!

Скоро завершается проект экспериментальной линии маглева Царицыно-Домодедово. Тариф "аэропорт-город" составит 400 руб. Срок окупаемости - 16 лет при пассажиропотоке 48,7 млн человек к 2024 году, 66,1 млн - к 2030 году. Сейчас в опытном режиме работает сверхпроводник, 200-килограмовая платформа, левитирующая, летящая над магнитным полотном.

Гигантские инфраструктурные проекты имеют огромное морально-политическое значение, объединяя нацию вокруг цели, которую "можно пощупать", определенно сказать: она есть или ее нет. Транссиб, Суэцкий канал, Синкансэн (японская ВСМ)... Ряд ждет понятно какого продолжения.

Читайте другие наши материалы