Наука и техника, 2007 № 07 (14) - [30]

Первый этап — начальный период, длился до конца XVII века. Вначале были только пешеходы и гужевой транспорт — собаки, олени, быки, лошади, верблюды. Этот вид транспорта, хотя и содержит все три вышеупомянутые системы, достаточно сложные и мало изменившиеся до настоящего времени, весьма неэффективен. Первое крупное достижение связано с созданием искусственных систем подвеса — плавающих средств (бревна, плоты, галеры). С изобретением колеса технология подвеса транспортных средств переместилась на сушу. Первым движителем, помимо животной силы, был, по-видимому, парус. Конец начального периода ознаменовался изобретением первого средства управления транспортными средствами — магнитного компаса. Это привело к увеличению дальности перевозок и позволило перейти от местных рейсов к глобальным.

Второй этап — период бурного развития, охватывает XVIII и XIX века. Здесь определяющим в развитии транспортных средств стало изобретение движителей: парового, электрического, а также двигателя внутреннего сгорания. В итоге, в этот период появился пароход с железным корпусом, поезд, автомобили и трамвайные линии в городах. С появлением и развитием средств связи (телеграф, телефон) появились первые диспетчерские системы и началось фактическое управление транспортными потоками.

Третий этап — современный период — начинается в XX веке с изобретения летательных аппаратов. Использование в них реактивных двигателей дало возможность реализовать их в столь широких масштабах, что перевозки приобрели совершенно новые возможности, как с точки зрения расстояний, так и с точки зрения затрачиваемого времени. Современный период развития транспорта характеризуется широким применением в системах управления компьютерных технологий. Характерной чертой рассматриваемого периода является также непрерывное увеличение количества и мощности транспортных средств. И, наконец, вторая половина XX века ознаменована внедрением на железных дорогах высокоскоростных поездов с традиционным подвесом «колесо-рельс», движущихся со скоростями 200–350 км/ч, а также высокоскоростных поездов на магнитном подвесе, достигающих скоростей более 500 км/ч. Поскольку движение этих транспортных средств осуществляется благодаря электромеханическому преобразованию энергии, считаем справедливым его назвать высокоскоростным электрическим транспортом (ВЭТ).

Японский поезд MLX01-1 на электродинамическом подвесе, представленный на выставке ЕХРО-2005

Подытоживая эти исторические наблюдения, укажем:

Во-первых, промежутки времени, в которых происходят сравнимые по важности новые крупные изменения, становятся все короче и короче, изменяясь на много порядков.

Во-вторых, эпохи в области транспорта и составляющих его систем: подвеса, движителя, управления, — являются следствием ряда крупных достижений в технике: колесо, паровая машина, компас и т. д.

В-третьих, в последние десятилетия XX века возникли проблемы, которые в настоящее время в значительной мере определяют деятельность мирового сообщества в области транспорта. Речь идет:

— о безопасности на транспорте;

— о защите окружающей среды и сохранении энергетических ресурсов;

— об использовании земли для транспортных средств.

В-четвертых, развитие транспорта до последнего времени велось экстенсивным путем. Строилось все большее число все более широких дорог, создавались все более и более мощные и дорогие транспортные средства (реактивный самолет на порядок дороже винтового). Но широкое внедрение цифровых вычислительных машин открыло возможность интенсификации транспортного обслуживания. Наступает эпоха, когда улучшение транспортного обслуживания будет обеспечиваться не за счет приложения грубой силы, а за счет применения тонких методов управления, которые обеспечат более умелое использование того, что у нас есть.

Левитационное качество современных видов транспорта

Сравнение различных видов современного транспорта ведется по многим критериям. Однако определяющими здесь являются экономические соображения. Стоимость перевозки определенного груза на заданное расстояние зависит от энергии, затрачиваемой на преодоление сопротивления движению. Свойство различных видов транспорта с такой точки зрения характеризует левитационное качество — отношение подъемной силы FL к тормозящей FD, то есть показатель, оценивающий, какую силу веса способно перемещать транспортное средство при преодолении силы сопротивления движению в один ньютон. Зависимости левитационного качества от скорости для существующих видов транспорта приведены на рисунке. Помимо шкал левитационного качества и скорости в виде наклонных линий дана шкала, показывающая затраты мощности на перемещение единицы массы.

Здесь видно, что на низких скоростях превалирует океанский лайнер, что традиционный железнодорожный транспорт превосходит автомобиль, что самолет берет свое на высоких скоростях, хотя и велики требования к энергопотреблению из-за низкого левитационного качества.

Любопытно отметить, что в интервале скоростей 160–480 км/ч ни один из видов современного транспорта не имеет хороших характеристик. Именно этот интервал и был заполнен в последней половине XX столетия высокоскоростным электрическим транспортом.