Файл: Демидов, В. Е. Магистрали пяти измерений.pdf

чер, перед глазами которого на экране локатора вся .воздуш­ ная обстановка. По указаниям с земли командир воздушного корабля совершает нужные эволюции. Машинист поезда не видит впереди идущих поездов и не имеет четких указаний дис­ петчера: пока еще лишь немногие участки дорог оборудованы диспетчерским управлением. А в отличие от шофера он не мо­ жет свернуть в сторону и объехать оказавшийся на пути поезд. Машинист всецело зависит от сигналов светофоров, он психо­ логически все время готовит себя к такой ситуации, когда из-за поворота вдруг появится вместо желанного зеленого не­ ожиданный красный. И тогда у него должны быть полторы тысячи метров для остановки состава.

При очень большой густоте движения (например, на метро­ политене, который ведь тоже является не чем иным, как же­ лезной дорогой) психологическое напряжение настолько вели­ ко, что машинист начинает невольно сдерживать состав. По­ пытки увеличить провозную способность линии за счет более высокой установленной скорости ни к чему не приводят: чело­ век не в состоянии работать -в таких условиях. Единственный выход — отдать управление в руки бесстрастных автоматов, а человеку поручить лишь контроль.

Опыты в этом направлении ведутся давно. И, как во мно­ гих отраслях техники, первую тропу проложила наша страна. Еще в 1956 году на линии Москва—У сово проходил испытания первый в мире «автомашинист», иными словами — вычисли­ тельная машина, в память которой был заложен график про­ филя пути и значения допустимых скоростей на каждом участ­ ке. Электронный автомат неплохо справлялся со своей рабо­ той, аккуратно останавливался на каждой станции, плавно набирал скорость и вообще не допускал никаких нарушений.

Система, основанная на ином принципе, была через не­ сколько лет испытана на Ленинградском метрополитене. Там поездами управляли не индивидуальные автоматы, а централь­ ная вычислительная машина. Она опрашивала многочислен­ ные датчики, расположенные в тоннелях, определяла, как дви­ жутся поезда, в каком месте им надо начинать торможение, где, наоборот, включать двигатели. Опыт также был признан успешным, тем более, что стационарная машина оказалась и более надежной, чем ее катающиеся на поездах собратья.

Эти две схемы исчерпывают, собственно говоря, все много­ образие автоматических систем управления, проходящих опыт­ ную эксплуатацию на метрополитенах Парижа, Ныо-Р1орка, Лондона, Токио, Нагой, Барселоны, Стокгольма и Милана. И это не случайность, что именно метро проявило такой повы­ шенный интерес к автоматике: она позволяет примерно на 30 процентов увеличить скорость поездов и пропускную способ­ ность линии.

Поезд метро движется в идеальных условиях: тоннель от-

горажнвает его от внешнего мира. У поезда на поверхности положение труднее, в любой момент где-нибудь на переезде может застрять автомобиль, трактор или просто телега, с про­ ходящего по соседнему пути состава—свалиться бревно или железобетонная балка. Чтобы полностью довериться автома­ шинисту, нужно быть уверенным, что он увидит появившуюся неведомо откуда опасность. Поезд нужно снабдить локатором, который замечал бы препятствия как минимум за пять кило­ метров. Это нелегко: ведь нужно заставить луч локатора по­ слушно следовать за всеми изгибами пути. Обычный луч на это не способен. Он распространяется только прямолинейно. Японские железнодорожники заставили его двигаться между рельсами, попеременно отражаясь то от одного, то от другого. Первые опыты оказались обнадеживающими: локатор замечал на пути любое препятствие и не реагировал на проходящие мимо поезда « стоящие вдоль путей столбы.

А появятся ли автоматические поезда без машиниста? Ока­ зывается, они существуют уже сегодня.

В Канаде, на полуострове Лабрадор-, работает «безлюдная» железная дорога длиной в 10 километров. По «ей ходят четы­ ре состава, перевозящие железную руду с места добычи в порт. Пока один стоит под погрузкой, второй идет порожняком, тре­ тий везет, руду, а четвертый — разгружается. На всем пути следования поезда идут совершенно автоматически.

Другая дорога с поездами без машинистов — уже для пе­ ревозки людей! — строится в Сан-Франциско. В головных ва­ гонах там будут только наблюдатели, следящие за тем, закры­ ты ли двери, и подающие сигналы отправления.

Исследования и конструкторские работы по автоматизации вождения идут с таким размахом, что через несколько десяти­ летий составы, мчащиеся со скоростью в сотни километров в час без единого человека на локомотиве, станут привычным зрелищем.

Сбрасывая груз традиций...

Каждый лишний километр роста средней скорости требует резкого увеличения скорости максимальной. На больших ско­ ростях существенно возрастает сопротивление воздуха, трение реборд — закраин колес — о рельсы.

Чтобы преодолеть эти силы,, нужны мощные локомотивы, а мощность всегда связана с весом, иначе ее не удастся реали­ зовать. Иными словами, у мощного, но легкого электровоза или тепловоза колеса будут буксовать. Поэтому приходится увеличивать вес мощных локомотивов, но — до определенного предела: нельзя превышать допустимую нагрузку на путь каж­ дого отдельного колеса. Впрочем, это еще не самое неприятное. С ростом скорости падает сила сцепления колес с рельсами.

В конце концов она становится равной нулю. Тут уже никакое увеличение веса не поможет: тонкая прослойка воздуха, как самое лучшее смазочное масло, отделяет колесо от головки рельса. Какова эта скорость? Разные авторы дают разные циф­ ры: 320, 340, 400 километров в час. Однако и этих-то скоростей не удастся достичь: ведь прежде чем сцепление колес упадет до нуля, оно уменьшится до такой величины, что сопротивле­ ние воздуха станет для поезда неодолимой преградой.

Может быть, спасет положение реактивный двигатель? Ему не нужен привод к колесам, не требуется сцепление с рельса­ ми. Да и тяга его во много раз больше, чем у самых мощных электродвигателей, о которых только мечтают железнодорож­ ники. Что ж, опыты по применению реактивной тяш ведутся и в нашей стране, и за рубежом. Но опять-таки, находится про­ блема, о которую спотыкается даже этот могучий мотор.

Эта проблема — шум. Железная дорога проходит через го­ рода, поселки, вдоль нее выстроились в небольшом отдалении тысячи деревень. Рев авиадвигателей заставляет устраивать аэродромы вдали от городов. Почему же железная дорога должна стать каким-то исключением? Нет, реактивный двига­ тель, как бы ни был он хорош и заманчив, не должен стать причиной бессонницы тысяч людей.

Итак, железные дороги остановятся где-то на 300 километ­ рах в час? Пожалуй... Но прогресс человечества не остановит­ ся, и им придется или отойти на второй план, или сделать ка­ чественный скачок и принять на вооружение идеи, гарантиру­ ющие дальнейший рост скорости.

Одно время большие надежды возлагались на манорельсовые дороги, где вагоны на колесах — металлических или ре­ зиновых— шли бы по рельсу, поднятому высоко над землей. Различные авторы по-разному оценивают рентабельность та­ кой дороги, однако решающее слово здесь принадлежит прак­ тике. К сожалению, она высказывается не в пользу такого монорельса: за более чем сто лет, прошедших со времени пу­ ска первой однорельсовой дороги, их построено во всем мире лишь около тридцати — общей длиной порядка 70 километров. Эти линии строятся сейчас крайне редко, главным образом для больших международных выставок, где они возят .посетителей, для связи городов с близлежащими зонами отдыха или с аэро­ портами,— все это при условии весьма значительного потока пассажиров. Но и в этом случае стоимость проезда по ним ока­ зывается довольно высокой. Так, на одной из последних маги­ стралей— японской «Токио — аэропорт Ханэда»— цена биле­ та в шесть раз выше, чем на метро.

Невелика и скорость, обычно она лежит в пределах 80—• 100 километров в час, и лишь вагоны английской дороги МЭД рассчитаны на 240—320 километров. Впрочем, еще не ясно, удается ли достичь этой скорости: испытания прошли удачно

пока что при .160 километрах в час. Так что даже в случае пол­ ного успеха новая дорога не будет иметь преимуществ в ско­ рости.

еще Циолковский. В книге «Сопротивление воздуха и скорый поезд», изданной в 1927 году в Калуге, он писал: «Трение по­ езда почти уничтожается избытком давления воздуха между полом вагона и плотно прилегающим к нему железнодорож­ ным полотном. Необходима работа для накачивания воздуха, который непрерывно утекает по краям щели между вагоном и путем. Она невелика, между тем как подъемная сила поезда может быть громадной... Не нужно, конечно, колес и смазки. Тяга поддерживается задним давлением вырывающегося из отверстия вагона воздуха...»

Идеи Циолковского на сорок лет опередили время. Лишь в конце 60-х годов в различных странах стали создаваться первые конструкции «летающих поездов». Эксперименты сей­ час идут во Франции, Англии, ФРГ, США, Японии. Инженеры стараются оптимальнейшим образом разрешить две главные проблемы бесколесных составов: каким должен быть путь и каким должен быть двигатель?

Циолковский предлагал путь в виде полукруглого лотка, в котором лежит сигарообразный вагон. Эта форма, в теорети­ ческом отношении безупречная, на практике оказывается не­ удобной. В лотке будут скапливаться снег и грязь, а кроме то­ го, возникают трудности при прохождении кривых.

Английские исследователи поменяли местами выпуклость и вогнутость: в вагоне сделали вырез, и этим вырезом он осед­ лал прямоугольную балку. Французские инженеры дошли еще дальше: путь их поезда «Аэротрэн» напоминает перевернутую букву Т. Плоское «дно» — опора для воздушной подушки, вер­ тикальная «палочка» — очень удобная направляющая. Балка прочна и легка, на нее идет гораздо меньше материалов, чем на балку английской системы. По утверждению французов, проложить путь для «Аэротрэна» стоит вдвое дешевле, чем же­ лезнодорожное полотно. Балку кладут на столбы высотой 5— 6 метров. При этом отпадает множество трудностей, связан­ ных с пересечением автострад, железных дорог, мелких речек и ручьев. Дорогу для «Аэротрэна» можно проложить даже по улицам городов и поселков.

Испытания поезда прошли с большим успехом, балка-путь показала себя с самой лучшей стороны, и английские конструк­ торы фирмы «Ховеркрафт», создающие свой «подушечный» поезд, решили отказаться от первоначального замысла и вос­ пользоваться балкой французских соперников.