Скоростные поезда - [5]

Тепловозу ТЭ7 с пассажирским поездом весом 800 т потребуется всего 6 мин и участок длиной 13 км, чтобы увеличить скорость от 100 до 140 км/ч. Но на этом перегоне могут встретиться стрелки или кривая небольшого радиуса — и тогда прощай набранная скорость. А это значит, что на старых дорогах, рассчитанных совсем на другие условия движения, удается повышать скорость лишь на перегонах, а на станциях, где много стрелочных переводов, и на кривых скорость придется снижать.

Играют роль и соображения безопасности. Еще в начале нашего века немец Август Шерль, изучавший скоростное движение, писал: «Прохожий не успеет дочитать до конца вывешенное объявление, предупреждающее об опасности, как, сильная струя воздуха от быстро несущегося поезда снесет или отбросит его в сторону». Вот поэтому считается, что по обычным линиям, где ходят и грузовые, и пассажирские поезда, повышать скорость последних можно лишь до 160 км/ч. А движение с еще более высокими скоростями — 200–250 км/ч — можно осуществлять на специально построенных (или выделенных из существующих) дорогах.

Условие это весьма суровое, особенно для нашей страны, где скоростные поезда идут по тем же дорогам, что и грузовые, причем последние весьма интенсивно. Японцы на такое условие пошли: очевидно, для их страны это оправдано, хотя расходы при этом были колоссальны. Капиталовложения в строительство линии Новая Токайдо составили около 955 млн. рублей. Для того, чтобы все пересечения с другими видами транспорта были на разных уровнях, пришлось построить насыпь высотой около 6-7 м, соорудить около 3 тыс. мостов и путепроводов общей длиной 74,8 км, 114 км железобетонных эстакад, 66 тоннелей общим протяжением 67 км.

Такова цена, которую приходится платить за сверхвысокие скорости. Оправдана ли она? Результаты эксплуатации линии Осака — Токио за первые годы говорят о том, что расходы, возможно, удастся окупить в 20 лет. Это большой срок. И нужно ли идти именно по такому пути — строить специальные дороги? Технически эта проблема ясна — о том, когда нужно строить специальные дороги, а когда можно обойтись существующими, говорится в главе и «И путь надо готовить». Остается проблема экономическая. Для разных стран, для разных условий ответ на вопрос «строить или не строить?» может быть различен. Пока перейдем к вопросу о том, каким должен быть подвижной состав для движения с высокими и сверхвысокими скоростями.

Локомотивы и моторвагонные поезда

Высокоскоростное движение предъявляет к конструкции локомотивов весьма серьезные требования. Прежде всего это должны быть очень мощные машины. Для того, чтобы преодолеть одно лишь сопротивление движению при скорости в 225 км/ч, нужна мощность примерно в 3 раза, а при 300 км/ч в 7 раз большая, чем при скорости 160 км/ч. Современные скоростные электровозы и тепловозы являются весьма могучими машинами. Французский электровоз СС40100, который может развивать до 240 км/ч, имеет длительную мощность 3670 квт (5020 л. с.); шесть тяговых двигателей западногерманского электровоза ЕОЗ имеют при 200 км/ч общую часовую мощность 6420 квт, советский двухсекционный тепловоз 2ТЗП60, предназначенный для вождения пассажирских поездов со скоростью 160 км/ч, имеет общую мощность дизелей 6000 л. с. Часовая мощность электровоза ЧС2, который водит пассажирские поезда на отечественных дорогах, составляет 4200 квт (5580 л. с.).

Такие высокие показатели нужны для развития не только больших скоростей, но и больших ускорений. Новая Токайдо, пожалуй, пока что единственный пример дороги, специально построенной для скоростного движения и уже эксплуатирующейся, на остальных скоростное движение приходится сочетать с обычным. Поэтому способность создать большое ускорение тоже очень важна. Электровоз ЕОЗ в течение 10 мин может развить мощность, превышающую 9000 квт, а в течение пятиминутного разгона — даже 12500 квт. С составом в 300 т этот электровоз за 3 мин развивает скорость от нуля до 200 км/ч.

Благодаря чему достигается столь высокая мощность? Различных достижений в области конструирования двигателей много. Одно из наиболее интересных — новый электроизоляционный материал эмаль. Применение эмалированного провода во французских тепловозах при тех же параметрах изоляции снижает ее толщину в 2 раза. Эмаль МЛ выдерживает температуру до 280°, обладает большой упругостью и механической прочностью. Применение ее позволило поднять мощность двигателей электровозов серии СС40100 на 20 %. Специалисты считают, что так как эмаль МЛ позволяет резко уменьшить вес и габариты тяговых двигателей и генератора переменного тока, можно будет создать в недалеком будущем тепловозы мощностью 6000–8000 л. с. в одной секции.

Мощность дизельного двигателя повышается, когда увеличивается скорость вращения коленчатого вала. Быстроходные дизели (до 1500 об/мин для тепловозов) используются сейчас очень широко. Другой путь — применение турбонаддува. Выхлопные тазы вращают вал турбины, которая гонит в цилиндры двигателя избыточный воздух. Благодаря этому увеличивается количество топлива, сжигаемого в камере сгорания, и мощность повышается. Эти методы применялись и до скоростного движения и даже в других областях техники, где используется дизель, но именно здесь они оказались весьма нужными. Для повышения мощности широко используется такой сравнительно простой способ, как соединение нескольких секций, например в тепловозах 2ТЭП60, 2ТЭ40 и др.