В 1970 году на Калининском вагоностроительном заводе был построен экспериментальный реактивный поезд — скоростной вагон-лаборатория (СВЛ). Стоит отметить, что в Советском Союзе использованию реактивных авиадвигателей на транспорте придавали большое значение.
Кузов высокоскоростного вагона был построен на основе моторного головного вагона ЭР22, у которого поставлены головной и хвостовой обтекатели, а подвагонное оборудование и ходовая часть закрыты с обеих сторон съемными фальшбортами.
Причём кабина, лобовая и задняя стенки ЭР22 сохранены, обтекатели являются лишь «насадками». Забавно, что в результате машинист смотрит на путь через два стекла: кабины и обтекателя.
Форма обтекателей является разработкой МГУ и имеет коэффициент лобового сопротивления 0,252. Модель вагона продувалась в аэродинамической трубе ЦАГИ.
Собственно говоря, КВЗ планировал постройку сверхскоростного реактивного поезда «Русская Тройка» именно с этими обтекателями. Для уменьшения воздушного сопротивления при движении на высоких скоростях съёмным обтекателем закрывается и автосцепка СА-3.
Головной вагон ЭР22-67 был специально построен Рижским вагоностроительным заводом для СВЛ — то есть чертежи были обычные, но особое внимание уделено качеству изготовления. Изначально СВЛ был окрашен в цвета ЭР22: кремово-жёлтый верх и красный низ. Длина вагона с обтекателями 28 м.
Вагон имеет необычные для головного вагона двухосные тележки конструкции Калининского вагоностроительного завода и ВНИИВ с пневматическими рессорами центрального подвешивания. Такие тележки ранее подкатывались под прицепные вагоны электропоездов ЭР22.
Вагон оборудован дисковыми тормозами с пневматическим и электропневматическим управлением. Имеются песочницы для увеличения сцепления колес с рельсами при торможении. На крыше вагона в головной его части на специальном пилоне установлены два авиационных турбореактивных двигателя самолета ЯК-40, которые и создают необходимую силу тяги для движения вагона. Вес двух двигателей менее 1т. Максимальная сила тяги их 3000 кгс.
В кабине машиниста установлен авиационный пульт управления двигателями, а также обычные приборы управления тормозами и песочницами. В кузове вагона смонтировали дизель-генератор. От генератора получают питание электродвигатель компрессора, осветительные приборы, цепи управления и электропечи. Вагон в экипированном состоянии весил 59.4 т, в том числе запас топлива (керосина) 7.2 т.
В 1971 г. экспериментальный вагон проходил испытания на линии Голутвин — Озёры Московской дороги, где была достигнута скорость 187 км/ч. Затем в начале 1972 г. вагон совершал поездки на участке Новомосковск — Днепродзержинск Приднепровской железной дороги, где постепенно увеличивалась максимальная скорость (160, 180, 200 км/ч).
Итогом испытаний была скорость движения 249 км/ч.
Необходимо отметить, что целью испытаний не являлось установление рекорда скорости. Испытания проводились для исследования взаимодействий в системе «колесо-рельс», для будущих скоростных поездов. Для испытаний лучше всего подходил вагон «который едет сам», не отталкиваясь колёсами от рельсов. Прицепить вагон к локомотиву не было возможности, т. к. в 1970 году в СССР ещё не было локомотивов способных длительное время держать скорость более 230 км/ч. Железнодорожный путь, также не позволял развивать скорости более 250 км/ч.
После завершения испытаний СВЛ был брошен на задворках Калининского вагоностроительного завода у ст. Дорошиха. Там он и находится по сей день…
В СССР использованию реактивных авиадвигателей на транспорте придавали большое значение. В 1970 г. Калининский вагоностроительный завод закончил изготовление реактивного локомотива, получившего название СВЛ (скоростной вагон-лаборатория).
Кузов высокоскоростного вагона был построен на основе моторного головного вагона ЭР22, у которого поставлены головной и хвостовой обтекатели, а подвагонное оборудование и ходовая часть закрыты с обеих сторон съемными фальшбортами.
Причём кабина, лобовая и задняя стенки ЭР22 сохранены, обтекатели являются лишь «насадками». Забавно, что в результате машинист смотрит на путь через два стекла: кабины и обтекателя.
Форма обтекателей является разработкой МГУ и имеет коэффициент лобового сопротивления 0,252. Модель вагона продувалась в аэродинамической трубе ЦАГИ.
Собственно говоря, КВЗ планировал постройку сверхскоростного реактивного поезда «Русская Тройка» именно с этими обтекателями. Для уменьшения воздушного сопротивления при движении на высоких скоростях съёмным обтекателем закрывается и автосцепка СА-3.
Головной вагон ЭР22-67 был специально построен Рижским вагоностроительным заводом для СВЛ - то есть чертежи были обычные, но особое внимание уделено качеству изготовления. Изначально СВЛ был окрашен в цвета ЭР22: кремово-жёлтый верх и красный низ. Длина вагона с обтекателями 28 м.
Вагон имеет необычные для головного вагона двухосные тележки конструкции Калининского вагоностроительного завода и ВНИИВ с пневматическими рессорами центрального подвешивания. Такие тележки ранее подкатывались под прицепные вагоны электропоездов ЭР22.
Вагон оборудован дисковыми тормозами с пневматическим и электропневматическим управлением. Имеются песочницы для увеличения сцепления колес с рельсами при торможении. На крыше вагона в головной его части на специальном пилоне установлены два авиационных турбореактивных двигателя самолета ЯК-40, которые и создают необходимую силу тяги для движения вагона. Вес двух двигателей менее 1т. Максимальная сила тяги их 3000 кгс.
В кабине машиниста установлен авиационный пульт управления двигателями, а также обычные приборы управления тормозами и песочницами. В кузове вагона смонтировали дизель-генератор. От генератора получают питание электродвигатель компрессора, осветительные приборы, цепи управления и электропечи. Вагон в экипированном состоянии весил 59.4 т, в том числе запас топлива (керосина) 7.2 т.
В 1971 г. экспериментальный вагон проходил испытания на линии Голутвин - Озёры Московской дороги, где была достигнута скорость 187 км/ч. Затем в начале 1972 г. вагон совершал поездки на участке Новомосковск - Днепродзержинск Приднепровской железной дороги, где постепенно увеличивалась максимальная скорость (160, 180, 200 км/ч). Итогом испытаний была скорость движения 249 км/ч.
Необходимо отметить, что целью испытаний не являлось установление рекорда скорости. Испытания проводились для исследования взаимодействий в системе «колесо-рельс», для будущих скоростных поездов. Для испытаний лучше всего подходил вагон «который едет сам», не отталкиваясь колёсами от рельсов. Прицепить вагон к локомотиву не было возможности, т. к. в 1970 году в СССР ещё не было локомотивов способных длительное время держать скорость более 230 км/ч. Железнодорожный путь, также не позволял развивать скорости более 250 км/ч.
После завершения испытаний СВЛ был брошен на задворках Калининского вагоностроительного завода у ст. Дорошиха. Там он и находится по сей день…
В Союзе использованию реактивных авиадвигателей в транспортной сфере придавали большое значение. В 1970 г. Калининский вагоностроительный завод закончил изготовление реактивного локомотива, получившего название СВЛ (скоростной вагон-лаборатория).
Кузов высокоскоростного вагона был построен на основе моторного головного вагона ЭР22, у которого поставлены головной и хвостовой обтекатели, а подвагонное оборудование и ходовая часть закрыты с обеих сторон съемными фальшбортами.
Причём кабина, лобовая и задняя стенки ЭР22 сохранены, обтекатели являются лишь "насадками". Забавно, что в результате машинист смотрит на путь через два стекла: кабины и обтекателя.
Форма обтекателей является разработкой МГУ и имеет коэффициент лобового сопротивления 0,252. Модель вагона продувалась в аэродинамической трубе ЦАГИ.
Собственно говоря, КВЗ планировал постройку сверхскоростного реактивного поезда "Русская Тройка" именно с этими обтекателями. Для уменьшения воздушного сопротивления при движении на высоких скоростях съёмным обтекателем закрывается и автосцепка СА-3.
Головной вагон ЭР22-67 был специально построен Рижским вагоностроительным заводом для СВЛ - то есть чертежи были обычные, но особое внимание уделено качеству изготовления. Изначально СВЛ был окрашен в цвета ЭР22: кремово-жёлтый верх и красный низ. Длина вагона с обтекателями 28 м.
Вагон имеет необычные для головного вагона двухосные тележки конструкции Калининского вагоностроительного завода и ВНИИВ с пневматическими рессорами центрального подвешивания. Такие тележки ранее подкатывались под прицепные вагоны электропоездов ЭР22.
Вагон оборудован дисковыми тормозами с пневматическим и электропневматическим управлением. Имеются песочницы для увеличения сцепления колес с рельсами при торможении. На крыше вагона в головной его части на специальном пилоне установлены два авиационных турбореактивных двигателя самолета ЯК-40, которые и создают необходимую силу тяги для движения вагона. Вес двух двигателей менее 1т. Максимальная сила тяги их 3000 кгс.
В кабине машиниста установлен авиационный пульт управления двигателями, а также обычные приборы управления тормозами и песочницами. В кузове вагона смонтировали дизель-генератор. От генератора получают питание электродвигатель компрессора, осветительные приборы, цепи управления и электропечи. Вагон в экипированном состоянии весил 59.4 т, в том числе запас топлива (керосина) 7.2 т.
В 1971 г. экспериментальный вагон проходил испытания на линии Голутвин - Озёры Московской дороги, где была достигнута скорость 187 км/ч. Затем в начале 1972 г. вагон совершал поездки на участке Новомосковск - Днепродзержинск Приднепровской железной дороги, где постепенно увеличивалась максимальная скорость (160, 180, 200 км/ч). Итогом испытаний была скорость движения 249 км/ч.
Необходимо отметить, что целью не являлось установление рекорда скорости. Испытания проводились для исследования взаимодействий в системе "колесо-рельс", для будущих скоростных поездов. Для испытаний лучше всего подходил вагон "который едет сам", не отталкиваясь колёсами от рельсов. Прицепить вагон к локомотиву не было возможности, т. к. в 1970 году в СССР ещё не было локомотивов способных длительное время держать скорость более 230 км/ч. Железнодорожный путь, также не позволял развивать скорости более 250 км/ч.
Задачу спроектировать высокоскоростной локомотив поставили перед конструкторским бюро Яковлева и Калининским (ныне Тверским) вагоностроительным заводом. Прежде чем отправлять «поезд-самолет» в производство, необходимо было проверить, как будет вести себя такой состав на существовавшем в то время железнодорожном полотне.
Для этого создали высокоскоростной вагон-лабораторию. Сначала планировали спроектировать специальный локомотив, однако в конце концов в качестве донора взяли головной вагон от самой что ни на есть обычной рижской электрички ЭР22. Как ускорить в общем-то медленную махину? Пошли по американскому пути, отдав предпочтение реактивным двигателям.
Придумывать новые установки для пусть перспективного, но далекого от готовности продукта было банально невыгодно. Поэтому над кабиной машинистов поставили два турбореактивных мотора от самолета Як-40. Оба агрегата весили около тонны. Это было недорогое и надежное решение, не требовавшее сколь-либо значительных затрат. Для испытаний подходили уже списанные самолетные двигатели, которые было опасно использовать в авиации, но для наземных испытаний — почему бы и нет?
Вторая проблема заключалась в том, что головной вагон от электрички плохо подходил для высокоскоростных испытаний из-за своей формы. Но и здесь было найдено простое решение. В ходе испытаний в аэродинамической трубе инженеры «продули» 15 моделей поезда, чтобы выяснить, как придать локомотиву наиболее обтекаемую форму. На основе полученных данных в МГУ разработали особые накладки. Ими прикрыли ходовую, головную и хвостовую части. Заостренный нос поезда — не более чем накладка, которая устанавливалась прямо перед кабиной. Машинист смотрел через два лобовых стекла — кабины и обтекателя.
Крышу над кабиной укрепили листом из жаропрочной стали. Это было необходимо, чтобы избежать перегрева поверхности во время работы реактивных двигателей. Салон начинили множеством измерительных приборов, которые должны были фиксировать поведение вагона во время скоростных испытаний. Доработанный пульт управления локомотивом напоминал авиационную установку. Без усовершенствования не остался ни один узел локомотива, ведь высокая скорость передвижения предъявляет совсем другие требования и к ходовой части, и к тормозам, и ко множеству других систем.
Почему установка реактивных двигателей вынуждает полностью переоборудовать существовавшие в то время инфраструктуру и локомотивы? В качестве одного из примеров, дающих ответ на этот вопрос, можно привести хотя бы колеса. Обычный двигатель вращает их, вынуждая таким образом отталкиваться от рельсов и перемещать состав. При реактивной тяге колеса и рельсы — всего лишь направляющие элементы, которые удерживают состав в пределах заданной траектории. Локомотив же отталкивается не от рельсов, а от воздушной среды.
Остановить мчащийся на всех парах вагон были призваны совершенно новые магнитно-рельсовые и дисковые тормоза. Погасить боковые колебания, которые характерны для любого поезда, рассчитывали благодаря газовой струе от реактивных двигателей — она должна была успокоить колебания и удержать локомотив в рельсовой колее.
Наконец спустя три года подготовок настало время испытать реактивный вагон. Первые тесты проходили в 1971 году под Москвой, на участке Голутвин — Озеры. Результаты были хорошими, но не особенно впечатляющими. Из-за множества «кривых» участков железной дороги реактивный локомотив удалось разогнать лишь до 180 км/ч. Неплохо для того времени, но далеко до расчетных предельных 360 км/ч.
Дела пошли веселее на втором этапе испытаний, когда локомотив гоняли по прямому участку Приднепровской железной дороги. Там он показал рекордную для колеи шириной 1520 мм скорость — 250 км/ч. Это официально зафиксированный показатель, хотя очевидцы утверждают, что в ходе тестов удавалось разогнаться аж до 275 км/ч!
Казалось бы, все было здорово и шло к тому, чтобы запустить в СССР высокоскоростные пассажирские перевозки с помощью реактивных поездов. Инженеры были уверены, что в ближайшие несколько лет можно будет поставить на рельсы трехвагонные сверхскоростные составы. Однако мечты так и остались мечтами — советские локомотивы с турбореактивной тягой так и не пошли в широкое производство.
Существовавшие в то время железные дороги относились еще к старой системе, которую строили не пять и даже не десять лет назад. С учетом топографических условий проектировщики намечали соответствующие радиусы закругления, из-за которых скорость состава физически не могла превышать 80 км/ч. Для высокоскоростных поездов пришлось бы смягчать эти закругления или прокладывать новые пути. Первое решение недостаточно эффективно, второе — очень дорогое.
Еще одна проблема — дорожная инфраструктура вроде открытых станционных платформ. Представьте, что мимо такого объекта промчится поезд на скорости хотя бы 250 км/ч. Зевак просто-напросто сдует с перрона воздушной волной. Надо было продумать даже такие мелочи, как покрывающий пути гравий. Поднятые в воздух реактивной струей камни и песок могли натворить немало бед. Единственное решение — забетонировать все пути.
Пускать высокоскоростные поезда по существовавшим рельсам? Тогда придется постоянно разгоняться на пологих участках и тормозить на закруглениях, во время приближения к станциям и т. д. В итоге конечная средняя скорость грузовых и пассажирских перевозок существенно не возросла бы.
В начале 1970-х годов состояние советских железных дорог было таким, что они могли обеспечить предельную скорость передвижения на уровне 140 км/ч. Лишь на отдельных участках этот показатель при относительно небольших затратах можно было довести до 200 км/ч. Дальнейшее наращивание скоростей было сопряжено с гигантскими экономическими и трудозатратами.
Более того, под вопросом оказалось и предполагаемое удобство реактивных железнодорожных поездов по сравнению с самолетами. Аэропорты, как известно, в большинстве случаев значительно удалены от жилых зданий, что приводит к временным затратам на то, чтобы добраться до них. В случае с новыми локомотивами существовавшие в черте города вокзалы тоже не подошли бы — из-за высокого шума реактивных двигателей перроны надо было переносить подальше от жилых домов. То есть проектировщики снова приходили к тому, что пассажирам пришлось бы тратить немало времени на то, чтобы добраться до вокзала.
Последний гвоздь в крышку реактивного «гроба» забили начавшие появляться компактные электрические двигатели. В середине 1970-х вовсю тестировались рижские электрички ЭР200. Конечно, до 300 или даже до 250 км/ч они разогнаться не могли, но для электропоездов хватало и 200 км/ч. Этой скорости было достаточно для того времени, и к тому же исчезала необходимость в кардинальной перестройке железнодорожной инфраструктуры.
После почти пяти лет испытаний реактивный вагон стал никому не нужным и его вернули на завод. Здесь он ржавел до 1986 года, пока местные комсомольцы не задумали сделать из него модное заведение в виде кафе-видеосалона. Локомотив почистили, перекрасили в бело-голубые цвета (во время испытаний он был красно-белым), освободили от «лишнего» оборудования и даже успели устроить в нем бар и кинозал!
Правда, запала довести дело до конца не хватило. К тому же впереди замаячил «парад суверенитетов». Стало как-то не до вагона. Локомотив остался гнить на задворках завода, постепенно ветшал и в конце концов превратился в ржавое ведро без единого целого окна. По словам знакомых с ситуацией людей, на рубеже веков уникальную машину хотели перевезти в петербургский музей железнодорожной техники. Однако от былых скоростных характеристик вагона не осталось и следа — вместо 250 км/ч он мог двигаться не быстрее 25 км/ч. В общем, путешествие из Твери в Санкт-Петербург локомотив бы вряд ли выдержал. Лет восемь назад заводчане отрезали носовой обтекатель поезда, покрасили его и сделали элементом мемориальной стелы в честь 110-летия вагоностроительного предприятия.
Именно рельсовое полотно оказалось препятствием для роста скоростей железнодорожных составов. При высоких скоростях возникают такие большие динамические воздействия колеса на рельс, что рельсовое полотно не выдерживает. Поэтому основная задача железнодорожного транспорта состояла в переходе на более тяжелые рельсы. Когда, например, более тяжелые рельсы были уложены на участке железной дороги между Москвой и Ленинградом, удалось резко увеличить скорость движения поездов и установить национальный рекорд скорости 200 км/ч.
Однако в перспективе и тяжелые рельсы не решают проблемы. Растут скорости, увеличиваются динамические воздействия колеса на рельсы, и даже более тяжелые рельсы становятся недостаточно прочными. Кроме того, при высоких скоростях начинается пробуксовка колеса относительно рельса. Система "колесо – рельс" теряет способность удовлетворительно передавать тяговое усилие.
В 1967 году в Японии были проведены исследования максимально возможной скорости для суперэкспресса, состоящего из 12 вагонов, который начал курсировать на линии Токайдо. Эта скорость составила 370 км/ч. Дальнейшее увеличение силы, приложенной к колесу, уже не дает увеличения скорости, так как она вызывает только скольжение колеса относительно рельса.
Возникла идея освободить колесо от передачи тягового усилия путем применения установленного на крыше поезда реактивного двигателя (рисунок 9.3.). В этом случае колеса выполняют роль катков, бегущих по рельсам.
Оценим перспективность такого поезда по критериям прогрессивности. Поезд предполагалось эксплуатировать при скоростях до 300 км/ч. Такая скорость на железной дороге – серьезных успех, и критерий скорости у такого поезда значительно лучше, чем у обычных железнодорожных поездов. Поезд с реактивным двигателем проектировался для существующих железных дорог. Поэтому с критерием экономичности у него, казалось бы, все обстоит благополучно, так как не нужны большие затраты на строительство новых дорог.
Однако по существующим железным дорогам ходят обычные пассажирские и грузовые поезда, скорость которых намного ниже. Несоответствие между скоростями реактивных поездов и скоростями остальных поездов приведет к тому, что один поезд новой конструкции выбьет из графика десятки других, которые будут вынуждены стоять ни разъездах в ожидании, пока он промчится. В результате по критерию экономичности реактивный поезд не проходит.
Оценивая такой поезд по критерию безопасности, следует иметь в виду возможный динамический удар, возникающий при встрече двух поездов, каждый из которых несется друг другу навстречу по двум близко расположенным рельсам со скоростью 300 км/ч. Возникает также много других проблем. Однако и одного критерия экономичности достаточно, чтобы отказать этому поезду в перспективности.
Оценка поезда с реактивным двигателем по критериям прогрессивности показывает, что он не является принципиально новым видом транспорта, как об этом в свое время много писали.
Величайшее изобретение человека – колесо – стало препятствием для дальнейшего роста скорости. Возникла идея отказаться от колеса и заменить его воздушной подушкой.
Монорельсовая дорога
Монорельсовая дорога в семействе железных дорог – особая: вагоны такой дороги движутся по одному рельсу (рисунок 9.4). "Моно" означает "один", "единственный". И этот один рельс не лежит на земле, а закреплен на высоких опорах. Вагоны как бы плывут над землей. А так как им не мешают пешеходы, автомобили, путь их не пересекает другая дорога, то они могут двигаться со значительно большей скоростью, чем по обычной до-
роге. Это высокоскоростная дорога, которой принадлежит будущее.
Первая монорельсовая дорога на столбах с конной тягой была построена в 1820 году в подмосковном селе Мечкове для перевозки леса. В России это событие осталось незамеченным, а год спустя в Англии на монорельсовый путь был выдан патент. Одна из первых пассажирских монорельсовых дорог появилась в Германии в 1901 году.
Современная монорельсовая дорога – это железобетонная или металлическая балка (рельс), поднятая на эстакаду, и подвижной состав (вагоны) на тележках с пневматическими шинами. Различают навесные дороги
(рисунок 9.5), где вагоны имеют нижнюю точку опоры и как бы сидят верхом на несущей балке, и подвесные системы
(рисунок 9.6), где вагоны подвешиваются к тележкам, опирающимся на балку. Каждый из названных типов дорог имеет свои преимущества и недостатки. Навесная дорога требует более сложной системы ходовых частей для обеспечения устойчивости вагонов. В плохих метеоусловиях монорельс (балка) покрывается льдом или снегом и система выходит из строя или требует
больших затрат по ее очистке. Но данная
дорога требует меньшую высоту опор эста-
кады (2-3 м) и, следовательно, меньшую
строительную стоимость. Для подвесных дорог требуются высокие опоры (4-5 м), но ходовые части вагонов значительно упрощаются.
Ввиду значительной стоимости и некоторых эксплуатационных неудобств (необходимость подъема пассажиров на эстакаду и спуска с неё, сложность обслуживания пути и подвижного состава) монорельсовые дороги пока не получили повсеместного применения.
Этот вид железной дороги исключительно подходит для современного города с его плотной застройкой, многолюдьем и транспортными пробками. В Японии в 1955 году была организована исследовательская группа, которая занялась созданием сверхзвукового экспресса для монорельсовой дороги.
Интересно, что возглавил группу профес-сор Кенойя Одзава – известный конструктор
самолетов. В 1970 году на точной копии тако-
го экспресса пробную поездку совершили по-
допытные животные. Они хорошо перенесли
путешествие. Япония пошла дальше других стран и в практических делах. В начале 70-х годов были построены монорельсовые дороги для пригородного и городского сообщений. Высокоскоростная 50-километровая монорельсовая дорога в 1987 году соединила г. Осака с аэропортом.