[11-2025] Мировой опыт проектирования подвижного состава для высокоскоростных магистралей
 

Мировой опыт проектирования подвижного состава для высокоскоростных магистралей

П.А. ГОРЫЛЕВ, Ю.А. ЗИМАЕВА, конструкторы I категории,
М.И. МЕРКУЛОВ, начальник отдела модернизации оборудования ТПС и МВПС, Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства - филиал ОАО «РЖД»

Развитие высокоскоростного движения, безусловно, является одной из передовых задач в мире, требующей комплексного подхода. Разработка и внедрение инновационных технологий благодаря международному сотрудничеству позволяет выработать наилучшие стратегии развития данной отрасли.

Создание высокоскоростного подвижного состава является сложной технической задачей. К таким поездам предъявляются особые требования, связанные с обеспечением безопасности движения, обслуживания и эксплуатации. Несмотря на эти факторы, в настоящее время в мире отсутствует единый подход к проектированию высокоскоростного подвижного состава, что дает огромное пространство для творчества конструкторам. Это позволяет при проектировании вновь изготавливаемых моделей выбирать оптимальные решения из существующих или же реализовывать принципиально новые, исходя из условий эксплуатации будущих составов. Необходимо применять комплексный подход при проектировании, ведь невыполнение хотя бы одного условия может привести к неудаче в реализации других технических решений.


Подвижной состав высокоскоростных железных дорог может разделяться:

• по концепции тягового привода: локомотивная (сосредоточенная) и моторвагонная (распределенная);
• по системе питания: одно-, двух-, трех- и даже четырехсистемные;
• по системам наклона кузова (активная и пассивная) при обилии кривых на линии или может вообще быть без нее;
• по форме носовой части (рис. 1), которая оказывает существенное влияние на сопротивление движению по искусственным сооружениям [1].

Например, в Японии при создании своей первой высокоскоростной железнодорожной магистрали для обеспечения возможности движения со скоростью 210 км/ч пришлось использовать нестандартную для Японии ширину колеи 1435 мм вместо общепринятой в этой стране 1067 мм и электроснабжение переменным током 25 кВ, 50 или 60 Гц (частота на севере и юге страны принята разной) вместо 1,5 кВ постоянного тока.
Учитывая особенности и многообразие подвижного состава при отсутствии единых требований к нему в мире в целом, рассмотрим характеристики эксплуатируемых в настоящее время высокоскоростных поездов, приведенные в таблице.
В Германии на данный момент эксплуатируются пять принципиально разных моделей высокоскоростных поездов (ICE 1, ICE 2, ICE 3, ICE 4, ICE T), а также проходит испытания модель ICE L (рис. 2), в которой ученым, конструкторам и инженерам пришлось по-новому взглянуть на конструкцию ходовой части и применить систему с независимым вращением колес, с радиальной установкой колесных пар в кривых и с пассивным наклоном кузова вагона. Такое решение позволяет обеспечить колесу устойчивое движение в прямых и повысить износостойкость в кривых.
По сравнению с поездами, которые используют сочлененные тележки Якобса (рис. 3), использование одноосной тележки с опорой на одну сторону вагона вместо двух вызывает необходимость делать его в два раза легче, а, следовательно, и короче. Однако у такого короткого вагона по сравнению с обычным меньше изгибающий момент от веса тары и пассажиров, что позволяет сделать его кузов гораздо более легким.
Разумеется, у такой достаточно сложной системы имеются и недостатки, вынуждающие для возможности обслуживания в депо иметь особые технологические тележки для поддержания расцепленных вагонов.

В мире в целом сложилась ситуация, когда страны-лидеры в области развития высокоскоростных магистралей, такие как Германия, Франция и Китай, заказывают поезда под конкретные условия эксплуатации на конкретной линии, в то время как странам «второго» и «третьего» мира приходится покупать для себя чужие решения.
В Российской Федерации действующими нормативными стандартами регламентировано определение высокоскоростного железнодорожного подвижного состава как моторвагонного. Требования к высокоскоростным поездам локомотивной тяги не предъявлены, несмотря на распространенность подобной компоновки в мире, например, в Германии или Франции.

В Узбекистане, который не является государством-членом ЕАЭС, требования к инфраструктуре высокоскоростных железных дорог по большей части соответствуют российским. На магистрали Ташкент — Бухара эксплуатируется высокоскоростной поезд локомотивной тяги «Афросиаб» (рис. 4), являющийся модификацией Talgo 250, имеющий конструкционную скорость 250 км/ч.
Пассажирские вагоны модификаций Talgo 250 эксплуатировались и в странах ЕАЭС («Стриж» - в России, «Тулпар-Тальго» - в Казахстане), однако здесь они имели конструкционную скорость 200 км/ч и были сертифицированы как скоростной подвижной состав, на который распространяется Технический регламент ТР ТС 001/2011 «О безопасности железнодорожного подвижного состава».
Следует отдельно отметить ГОСТ 55434-2013 «Электропоезда. Общие технические требования», который приводит требования, в том числе, и к конструкции высокоскоростных электропоездов. Так, согласно п. 5.8 для уменьшения аэродинамического сопротивления должны быть предусмотрены гибкие кожухи для перекрытия межвагонных пространств, ограждение крышевого оборудования при помощи обтекателей, а подвагонного оборудования — фальшбортами, либо же оно должно быть размещено в закрытом пространстве [2].
В рамках мероприятий по подготовке к строительству высокоскоростных магистралей с учетом мирового опыта в нашей стране разработано несколько документов, которые выдвигают более конкретизированные технические требования к конструкции высокоскоростного подвижного состава. Следует отметить специальные технические условия из 15 частей, разработанные в 2014 г. для строительства высокоскоростной магистрали Москва -Казань - Екатеринбург (ВСМ-2), а также распоряжение Правительства от 05.06.2024 № 1397-р, описывающее условия и принципы создания и эксплуатации маршрута Москва - Санкт-Петербург (ВСМ-1).

Согласно данному документу, к верхнему строению пути участка Москва - Казань высокоскоростная железнодорожная магистраль проектировалась на скорость движения высокоскоростных пассажирских поездов до 400 км/ч при максимальной статической нагрузке на ось не более 170 кН, с возможностью пропуска пассажирских поездов со скоростью до 200 км/ч, специальных контейнерных поездов со скоростью до 160 км/ч. При этом максимальная нагрузка на ось электровозов для скоростных пассажирских и специальных контейнерных поездов принимается 226 кН, вагонов-платформ для контейнерных поездов и пассажирских вагонов — 210 кН [3].
При этом, согласно распоряжению правительства, максимальная нагрузка на ось от высокоскоростных железнодорожных поездов на строящейся магистрали предусмотрена не более 176,52 кН. В то же время максимальная осевая статическая нагрузка на ось локомотивов пассажирских и спе
циальных поездов должна быть не более 226 кН, а вагонов — не более 210 кН, как и в специальных технических условиях. Предусмотрена система электроснабжения магистрали постоянным током 3 кВ и переменным током 2x25 кВ, 50 Гц [4].
Резюмируя вышесказанное, требования к первой отечественной высокоскоростной магистрали коррелированы с мировым опытом передовых стран. Однако время не стоит на месте, и новые вехи развития перспективного вида железнодорожного сообщения еще впереди как в России, так и за рубежом. Ведь только путем моделирования и опытной эксплуатации возможно выявить конструктивные задачи, требующие полета инженерной мысли.

Библиография

1. Киселёв И.П. и др. Высокоскоростной железнодорожный транспорт. Общий курс: учебное пособие в 2 т. Том 2 / Под ред. И.П. Киселёва. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. - 372 с.
2. ГОСТ 55434-2013. Электропоезда. Общие технические требования. - М.: Стандартинформ, 2014. - 57 с.
3. Специальные технические условия. Верхнее строение пути участка Москва - Казань высокоскоростной железнодорожной линии Москва - Казань - Екатеринбург. Технические нормы и требования к проектированию и строительству. - СПб.: 2016 - 28 с.
4. Распоряжение Правительства РФ от 5 июня 2024 года № 1397-р «Об утверждении основных условий концессионного соглашения о финансировании, создании, эксплуатации инфраструктуры высокоскоростного железнодорожного транспорта общего пользования от станции Крюково (Алабушево) до станции Санкт-Петербург-Главный, приобретении и эксплуатации высокоскоростного железнодорожного подвижного состава, предназначенного для перевозки пассажиров и (или) багажа на созданной инфраструктуре по маршруту «Москва - Санкт-Петербург». URL: http://government.rU/docs/all/153742/ (дата обращения 06.01.2025).