Сінкансен – Маглев: як швидкісні поїзди долають швидкісний бар’єр
Сінкансен, революційний швидкісний поїзд Японії, увійшов в історію в 1964 році як перша у світі високошвидкісна залізнична система, яка могла похвалитися швидкістю 210 км/год (130 миль/год). Те, що починалося як сміливе бачення модернізації залізничної інфраструктури Японії, швидко стало глобальним еталоном для високошвидкісних подорожей.
Відтоді технологія високошвидкісних поїздів зазнала значного розвитку, досягнувши швидкостей, які колись вважалися неможливими. Як Японія, так і Китай перебувають на передовій технології магнітної левітації (Maglev), розширюючи межі швидкості та ефективності.
У 2015 році японський поїзд Maglev побив рекорди, досягнувши приголомшливої швидкості 603 км/год (375 миль/год) під час випробувань. Не бажаючи відставати, Китай представив у 2021 році поїзд Qingdao CRCC 600 Maglev, який розрахований на швидкість 600 км/год (373 миль/год). Ці надшвидкі поїзди змінюють глобальну транспортну систему, обіцяючи безпечніші, швидші та енергоефективніші подорожі, ніж будь-коли раніше.
Shinkansen дебютував в Японії 1 жовтня 1964 року, якраз до Олімпійських ігор у Токіо, символізуючи післявоєнне відродження країни та її технологічну перевагу. До його появи далекі подорожі в Японії були повільними та неефективними. Shinkansen змінив усе, зокрема:
Скоротив час у дорозі між Токіо та Осакою з шести годин до всього чотирьох
Запропонував надзвичайно плавну, безпечну та ефективну альтернативу авіаційному та автомобільному транспорту
Встановив глобальні стандарти безпеки високошвидкісних залізниць, досягнувши вражаючого результату – нульової смертності пасажирів за понад 50 років експлуатації
Сінкансен не тільки революціонізував інфраструктуру Японії, але й надихнув країни по всьому світу на розвиток власних високошвидкісних залізничних мереж.
Розквіт Maglev: наступний крок еволюції швидкості
У той час як традиційні високошвидкісні поїзди залежать від коліс і рейок, технологія Maglev (магнітної левітації) усуває тертя об колію, дозволяючи поїздам сягнути швидкості, яку раніше неможливо було навіть уявити.
Поїзди Maglev працюють завдяки потужним електромагнітам, які підіймають поїзд над колією, усуваючи фізичний контакт і суттєво зменшуючи опір. Переваги технології Maglev включають:
Неперевершена швидкість: Поїзди Maglev розвивають швидкість понад 600 км/год, значно скорочуючи час далеких подорожей.
Плавніший рух: Відсутність фізичного контакту між поїздом і колією мінімізує вібрації та шум.
Вища енергоефективність: Системи Maglev споживають менше енергії, ніж традиційні високошвидкісні поїзди, що робить їх більш екологічними.
Низькі витрати на обслуговування: Завдяки меншій кількості рухомих частин поїзди Maglev потребують менше технічного обслуговування, ніж звичайні поїзди.
Японія та Китай очолюють розвиток технології Maglev, постійно вдосконалюючи швидкість і дизайн.
Maglev у Японії: встановлення рекордів швидкості
Японський проєкт SC Maglev (Superconducting Maglev), який керується компанією JR Central, має революціонізувати міжміські перевезення. У 2015 році цей поїзд Maglev встановив світовий рекорд, досягнувши швидкості 603 км/год (375 миль/год) на випробувальному полігоні Maglev у префектурі Яманаші.
Ключові особливості японського поїзда Maglev:
Використовує надпровідні магніти для надзвичайно плавної та стабільної левітації
Розрахований на комерційну експлуатацію зі швидкістю до 500 км/год (311 миль/год)
Час подорожі між Токіо та Нагоєю скоротиться зі 100 хвилин до всього 40 хвилин!
Лінія Chuo Shinkansen Maglev, відкриття якої заплановано на 2027 рік, з’єднає Токіо, Нагою, а згодом і Осаку, скоротивши нинішній час у дорозі більш ніж удвічі.
Амбітний китайський Maglev: Qingdao CRRC 600
Китай активно розширює свою мережу високошвидкісних залізниць і зробив значний крок уперед із поїздом Qingdao CRCC 600 Maglev, спроєктованим для швидкості до 600 км/год (373 миль/год).
Ключові особливості китайського поїзда Maglev:
Розроблений Китайською залізничною вагонобудівною корпорацією (CRRC)
Використовує технологію електромагнітної підвіски для досягнення надвисоких швидкостей
Створений для заповнення проміжку між традиційними високошвидкісними поїздами (350 км/год) та авіаперельотами
Китай прагне створити безперервну систему високошвидкісних залізничних перевезень, яка зрівняється з авіаперельотами за ефективністю, вартістю та зручністю. Очікується, що Qingdao CRCC 600 Maglev значно скоротить час подорожей між великими містами, зробивши міжміські поїздки швидшими та ефективнішими.
Порівняння японських та китайських поїздів Maglev:
Максимальна швидкість:
Японський SC Maglev — 603 км/год (375 миль/год)
Китайський Qingdao CRCC 600 — 600 км/год (373 миль/год)
Робоча швидкість:
Японський SC Maglev — 500 км/год (311 миль/год)
Китайський Qingdao CRCC 600 — 600 км/год (373 миль/год)
Технологія:
Японський SC Maglev — Надпровідна магнітна левітація (SCM)
Китайський Qingdao CRCC 600 — Електромагнітна підвіска (EMS)
Запланований маршрут:
Японський SC Maglev — Токіо – Осака (через Нагою)
Китайський Qingdao CRCC 600 — Основні маршрути великих міст Китаю
Комерційний запуск:
Японський SC Maglev — 2027 рік
Китайський Qingdao CRCC 600 — Очікується у 2030-х роках
Обидві країни прагнуть розширити межі високошвидкісних залізниць, але японська SC Maglev зосередилася на досягненні рекордної швидкості, а китайська CRCC 600 прагне інтегрувати Maglev у свою наявну мережу високошвидкісних залізниць.
Розвиток потягів Maglev – це лише початок. Які ж технології можуть долучитися до них у майбутньому?
Hyperloop Systems: транспорт у вакуумній трубі, який може розвивати швидкість понад 1000 км/год.
Залізничні системи, керовані штучним інтелектом: вдосконалена автоматизація для ще більш безпечного і ефективного руху.
Сталі залізничні технології: екологічно чисті джерела енергії для зменшення вуглецевого сліду.
Живий інтерес передових країн до технологій швидкісного руху дозволяє сподіватись на те, що подорожі стануть ще легшими і час у дорозі суттєво скорочуватиметься вже у близькому майбутньому.
Що ж слідує з усього цього?
Від 210 км/год у 1964 році на Shinkansen до понад 600 км/год на поїздах Maglev у Японії та Китаї – високошвидкісні залізниці змінили світ подорожей. Із розвитком технологій ми можемо незабаром побачити поїзди, які зрівняються з авіаперельотами за швидкістю та зручністю.
Залишається лише одне питання: яка країна встановить наступний рекорд швидкості?
У світі цікавого
Більше – краще?
У першій третині XIX століття, коли паровози тільки ще з’явилися, це були легкі машини з малою потужністю. Таким чином, народилася очевидна ідея, що для збільшення потужності їх потрібно дублювати. Наскільки нам відомо, першим таким простим рішенням подвійного паровоза була побудована в 1831 році «Південна Кароліна». Рішення було ще зовсім примітивним: по суті справи, з’єднали два прості паровози одного і того ж типу. Більше того, їх навіть до деякої міри спростили: на обох використали по одному циліндру замість двох, очевидно, вважаючи, що таким чином кожен з них допоможе іншому перейти через мертву точку. Ця ідея, зрозуміло, не виправдала себе.
Пізніше, проте, цілий завод став випускати абсолютно симетричні паровози; це були знамениті паровози Ферлі. Приведений тут рисунок узятий з каталогу цієї фірми.
Якщо не вважати, що вигляд збоку і вигляд зверху навіть випадково не співпадають (наприклад, резервуари для води і запобіжний клапан ми марно шукатимемо на вигляді зверху), то залишається тільки одна проблема: де і як спалюють в цьому паровозі пальне?! Хоча не так вже другорядно і те, де може примоститися машиніст і де розміщується необхідне устаткування.
Батьківщиною залізниці, безперечно, є Англія. Спочатку для спорудження залізниці використали короткі литі рейки, які з’єднувалися в рейкових підкладках, що встановлюються на шпалах. З двадцятих років минулого століття стали робити спочатку ковані, а потім і прокатні рейки. У 1835 році при спорудженні дороги Лондон-Бірмінгем уперше були використані симетричні прокатні рейки з двома голівками.
Використав їх Роберт Стефенсон — син, співробітник і продовжувач справи Джорджа Стефенсона, «батька залізниці». Його ідея полягала в тому, що коли верхня голівка рейок зноситься, їх можна буде перевернути, і таким чином термін їх служби збільшиться удвічі. Проте ця ідея не виправдала себе. Річ у тому, що в рейкових підкладках нижня голівка рейок настільки зношувалася, що ставала абсолютно непридатною до використання.
Незважаючи на це, на багатьох англійських та інших європейських залізницях — в першу чергу у Франції — вимушені були зберегти цю систему, правда, використовуючи рейки з асиметричним профілем, про перевертання яких не може бути і мови.
Сюди відноситься і патент лісабонського винахідника Мозеса Загури (НДП 4642; 1878). Ось уривок з його опису:
«Мета цього винаходу — зробити можливим, щоб залізничні рейки, коли їх верхня сторона зноситься, можна було перевернути і використати нижню сторону».
Невелике пояснення до рисунка. Профіль рейки є симетричним в тому сенсі, що його вісь нахилена під кутом 63° як до поверхні В, так і до основи С, тобто може бути повернена на 180°. Ребро F литої рейкової підкладки, що виступає догори, точно стикається з шийкою А рейка і таким чином служить підпорою. Для подальшого розподілу навантаження нижня поверхня С рейки точно лягає на шпали. Задум, безумовно, цікавий, проте недивно, що він ніде не був здійснений.
Невдачі попередніх експериментів зовсім не бентежили німецького винахідника Матіаса Деммера, який 22 червня 1878 року під номером НДП 3536 вперше запатентував сталеві залізничні колії, на яких використовувалися рейки з трьома голівками.
Ось короткий опис: «Істотною новинкою в цьому винаході є застосування потрійних рейок, тобто рейок з трьома голівками, одна з яких є шляхом, а дві інші служать опорами. На рисунку, що додається, зображена так звана метрична потрійна рейка…
Перевага цієї системи в тому, що потрійні рейки можна укладати три рази, вони виключно надійно з’єднуються із зображеною на малюнку підкладкою і важать значно менше в порівнянні з трьома рейками з широкою основою».
18 листопада 1879 року під номером НГП 9564 Деммер запатентував модифікацію свого винаходу.
Ми не випадково приводимо ці дати. У новому рішенні рейкова підкладка була значно простіша і легша, вирішувалася також проблема відведення води. Цей винахідник викликає особливу повагу. Ніде, ніколи, ні в одній спеціальній роботі ми не зустрічалися з його рішенням, окрім цих двох описів патентів. Очевидно, що ця система ніде не була введена вже хоч би із-за труднощів з виробництвом і прокатом таких рейок.
Петрик О. Курйози техніки. Вид-во Акад. наук Венгрии.- Будапешт, 1985. 150 с.