Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ПАССАЖИРСКИХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПЕРЕВОЗОК

Ю.Ф. Антонов, А.А. Зайцев

МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Под редакцией старшего вице-президента, главного инженера ОАО «РЖД» В.А. Гапановича

2014 УДК 629.439.027.34:621.318.38 ББК 39.1 А72 А н т о н о в Ю. Ф., З а й це в А. А. Магнитолевитационная транспортная тех- нология / Под ред. В.А. Гапановича. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. — 476 с. — ISBN 978-5-9221-1540-7. Представленный в книге материал дает ретроспективу развития высокоскорост- ного транспорта на основе классической и магнитолевитационной технологий, отра- жает современное состояние исследований, анализа, разработок, конструирования, стендовых и полигонных испытаний моделей, полномасштабных образцов и резуль- татов их коммерческой эксплуатации, суммирует накопленный практический опыт. Фундаментальные проблемы рассматриваются в сочетании с прикладными задачами, которые должны решаться в процессе создания нового вида транспорта. Издание предназначено инженерно-техническому персоналу и научным работ- никам, специализирующимся в области пассажирского и грузового транспорта, основанного на магнитной левитации. Оно будет полезно аспирантам и студентам транспортных вузов с целью расширения их кругозора и повышения профильной квалификации. Рецензенты: академик РАН, директор Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН Р.Ф. Ганиев; академик РАН, научный руководитель НИИЭФА им. Д.В. Ефремова В.А. Глухих

Научное издание

АНТОНОВ Юрий Федорович ЗАЙЦЕВ Анатолий Александрович

МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННАЯ ТРАНСПОРТНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Редактор Е.Ю. Меренкова Оригинал-макет: Д.В. Горбачев

Оформление переплета: Н.Л. Лисицына

Подписано в печать 17.02.2014. Формат 70 ¢100/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 38,7. Уч.-изд. л. 42,5. Тираж 1000 экз. Заказ № Издательская фирма «Физико-математическая литература» МАИК «Наука/Интерпериодика» 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 90 E-mail: [email protected], [email protected]; http://www.fml.ru

Отпечатано с электронных носителей издательства ISBN 978-5-9221-1540-7 в ООО «Типография «НП-Принт» 197110, г. Санкт-Петербург, Чкаловский пр., д. 15,

Тел.: (812) 325-2297 ·À¹ÄÄÈÇÃÊ· c ФИЗМАТЛИТ, 2014 ISBN 978-5-9221-1540-7 c Ю. Ф. Антонов, А. А. Зайцев, 2014 ОГЛАВЛЕНИЕ

От авторов ...... 7 Предисловие ...... 15

В в е д е н и е. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс» с электрическим приводом ...... 19 § В.1. Новейшая история развития высокоскоростного движения ...... 20 § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире ...... 26 § В.3. Технологический и экономический предел высокоскоростных магистра лей на технологии «колесо–рельс» ...... 47 § В.4. Рекордные скорости ...... 48

Г л а в а 1. Современное состояние магнитолевитационного транспорта . . 50 § 1.1. Транспорт в России ...... 50 § 1.2. Развитие магнитолевитационной технологии за пределами России ...... 70 § 1.3. Краткая хроника НИР (1960–1970 гг.), ОКР (1972–1979 гг.) и полигон ных испытаний (с 1982 г. до настоящего времени) в Японии ...... 96 § 1.4. Технология ETT: магнитолевитационный транспорт в вакуумной трубе 99

Г л а в а 2. Физические основы и технические решения магнитной левита ции, боковой стабилизации и тяги ...... 105 § 2.1. Принципы магнитостатической и магнитодинамической левитации ...... 105 § 2.2. Анализ и следствия теоремы Ирншоу. Устойчивость ...... 115 § 2.3. Основные типы магнитолевитационной транспортной технологии ...... 117 § 2.4. Магнитостатическая левитация на основе массивных высокотемператур ных сверхпроводников ...... 141 § 2.5. Конструкция и технические характеристики тяговых сверхпроводнико вых линейных электродвигателей...... 148 § 2.6. Полностью сверхпроводниковый линейный синхронный двигатель с ко роткозамкнутой обмоткой. Особенности асинхронного пуска ...... 153 § 2.7. Тяговый линейный асинхронизированный синхронный двигатель ...... 165 § 2.8. Топологический метод намагничивания массивных высокотемператур ных сверхпроводников ...... 165 § 2.9. Сравнительные параметры транспортных средств ...... 175 4 Оглавление

Г л а в а 3. Основы расчета и конструирования сверхпроводниковых маг нитных систем...... 177 § 3.1. Предварительная оценка магнитных систем. Линии равной относитель ной эффективности [14]...... 177 § 3.2. Оценочные расчеты трековой катушки с прямоугольным поперечным сечением обмотки ...... 181 § 3.3. Методы расчета и оптимизация сверхпроводниковых магнитных си стем [2]...... 185 § 3.4. Сверхпроводниковые магнитные системы прямоугольной формы ...... 187 § 3.5. Расчет магнитного поля в двухмерной постановке...... 188 § 3.6. Решение трехмерной задачи расчета магнитного поля сверхпроводнико вой прямоугольной катушки с прямоугольным поперечным сечением . . 198 § 3.7. Криогенные компаунды ...... 210 § 3.8. Исследование деформаций прямолинейных участков сверхпроводнико вой обмотки трекового модуля ...... 213 § 3.9. Экспериментальное исследование распределения температуры в ком паундированной сверхпроводниковой магнитной системе при переходных тепловых процессах ...... 218 § 3.10. Установка для тарировки низкотемпературных датчиков ...... 224 § 3.11. Устройство контроля уровня жидкого гелия в транспортном криостате 229 § 3.12. Резистивносверхпроводящий коммутатор с тепловым управлением...... 231

Г л а в а 4. Выбор сверхпроводникового обмоточного материала и криоген ного обеспечения ...... 238 § 4.1. Низкотемпературные сверхпроводники ...... 241 § 4.2. Контактные соединения ...... 252 § 4.3. Потери на переменном токе и в переменных магнитных полях ...... 259 § 4.4. Высокотемпературные сверхпроводники: от НТСП к ВТСП...... 271 § 4.5. Бортовая система криогенного обеспечения. Криокулеры ...... 296 § 4.6. Запасы и дефицит гелия ...... 304 § 4.7. Рынок сверхпроводникового электротехнического оборудования ...... 305 § 4.8. Сопоставительная эффективность низкотемпературных и высокотемпе ратурных сверхпроводников ...... 305

Г л а в а 5. Сверхпроводниковые источники питания магнитных систем ле витации, боковой стабилизации и линейной тяги ...... 311 § 5.1. Сверхпроводниковые топологические генераторы. Основы теории и рас чета...... 311 § 5.2. Рабочие характеристики сверхпроводниковых топологических генера торов...... 319 Оглавление 5

§ 5.3. Зоны устойчивой работы Uн = U(f) при iв, Iн = var (ступенями) ...... 324 § 5.4. Начальное заведение тока в сверхпроводниковую нагрузку. Вывод тока 325 § 5.5. Топологические преобразователи криотронные. Рабочие характеристики и система управления ...... 326

Г л а в а 6. Термодинамическая оптимизация токовводов ...... 340 § 6.1. Математическая модель токоввода ...... 341 § 6.2. Анализ физических величин и обоснование граничных условий ...... 344 § 6.3. Оптимизация параметров токовводов. Основные соотношения...... 349 § 6.4. Разработка и экспериментальные исследования типового ряда пористых токовводов...... 356 § 6.5. Съемные токовводы ...... 359

Г л а в а 7. Основы теории и расчета тягового линейного синхронного дви гателя ...... 362 § 7.1. Общие замечания. Расчетная модель линейного синхронного двигателя 362 § 7.2. Магнитное поле статора...... 364 § 7.3. Силы и мощность ...... 366 § 7.4. Собственные и взаимные индуктивности обмоток...... 369 § 7.5. ЭДС, индуктируемые в обмотках статора ...... 372 § 7.6. Уравнение напряжений. Векторная диаграмма ...... 372 § 7.7. Характеристики двигателя ...... 374 § 7.8. Учет высших пространственных гармоник тока статора...... 374 § 7.9. Влияние толщины обмоток на их магнитное поле и индуктивности...... 378 § 7.10. Трехмерная модель ЛСД ...... 381 § 7.11. Магнитное поле статора в трехмерной модели ЛСД ...... 382 § 7.12. Интегральный учет конечности ширины статора...... 386 § 7.13. Силы, действующие на ротор в трехмерной модели ЛСД ...... 392

Г л а в а 8. Сравнительный анализ традиционных технологий высокоско ростного движения и магнитолевитационной технологии ...... 395 § 8.1. Технический и технологический аспекты ...... 395 § 8.2. Оценка стоимости создания высокоскоростной магистрали ...... 402

Г л а в а 9. Роль государства в развитии высокоскоростных транспортных технологий...... 406 § 9.1. Законодательная база...... 406 § 9.2. Финансовое обеспечение ...... 419 6 Оглавление

Г л а в а 10. Магнитолевитационный транспорт для России ...... 426

Г л а в а 11. Нормативная база для высокоскоростного движения ...... 431 § 11.1. Технология «колесо–рельс» с электрическим приводом ...... 431 § 11.2. Магнитолевитационная технология ...... 432

Заключение...... 445

П р и л о ж е н и е 1. Проект «Царскосельский Маглев» ...... 448 П р и л о ж е н и е 2. Сравнительный анализ технологий высокоскоростного дви жения в мире ...... 464 П р и л о ж е н и е 3. Неосуществленные проекты Петербургского метрополите на начала XX века ...... 469 П р и л о ж е н и е 4. Глобальные проекты...... 471

Список литературы ...... 475 ОТ АВТОРОВ

На протяжении многих лет основной сферой деятельности авторов яв лялись эксплуатация и экономика железнодорожного транспорта, разработ ка сверхпроводникового оборудования общепромышленного, транспортного и энергетического назначений. В. А. Гапанович прошел путь от помощника машиниста тепловоза до старшего вицепрезидента и главного инженера ОАО «РЖД», имеет два высших образования. А. А. Зайцев возглавлял Ми нистерство транспорта Российской Федерации и более десятка лет занимал должность начальника Октябрьской железной дороги. Ю. Ф. Антонов около полувека создает «под ключ» сверхпроводниковое оборудование для исследо вательских лабораторий, в том числе космического базирования. Представленный в книге материал суммирует накопленный в данных областях практический опыт, дает ретроспективу развития высокоскорост ного транспорта, отражает современное состояние исследований, анализа, разработок, конструирования, стендовых и полигонных испытаний моделей, полномасштабных образцов и результатов их коммерческой эксплуатации. Среди отечественных изданий имеется большое количество монографий, по священных расчету и проектированию магнитолевитационного транспорта. Од нако все они увидели свет более четверти века назад. Книга восполняет пробел в данной области техники, образовавшийся в течение последующего времени. По мнению авторов, монография является одним из немногих изданий, где в концентрированном виде дан хорошо подобранный материал по ключевым 8 От авторов

аспектам разработки магнитолевитационного транспорта на основе исполь зования сверхпроводников. В ней удачно сочетаются фундаментальные про блемы и прикладные задачи, которые должны решаться в процессе создания нового вида транспорта. Представленный материал прост в изложении и доступен широкому кругу специалистов. Книга представляет интерес для научных и инженернотехни ческих работников, занимающихся магнитолевитационными транспортными системами различного назначения. Она полезна студентам и аспирантам как учебнометодическое пособие для расширения кругозора и повышения квали фикации в области создания интеллектуального высокоскоростного транспорта. Книга содержит 11 глав, Введение и Приложения. Введение, главы 1, 8, 9 и Заключение написаны А. А. Зайцевым, гл. 2 — А. А. Зайцевым и Ю. Ф. Антоновым, главы 3–6 — Ю. Ф. Антоновым, гл. 7 — Ю. П. Коськиным. Обзор сверхпроводниковых обмоточных материалов и электротехнических устройств на их основе выполнен по материалам, опубликованным в сетевом журнале «Сверхпроводники в электроэнергетике» (perst.isssph.kiae.ru/supercond/). Авторы выражают признательность Е. Б. Журавлевой за тщательный на бор формул и помощь в подготовке иллюстративного материала. Авторы *** Юрий Федорович АНТОНОВ, доктор технических наук, заведующий лабораторией «Магнитоэлектрические транспортные системы» ПГУПС 1955–1968 гг. — кадровая служба в ВМФ на атомной подводной лодке. 1968–1971 гг. — очная аспирантура Института электромеханики АН СССР. 1973 г. — защита дис сертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. С 1971 г. по 1991 г. — работа в от деле сверхпроводимости Всесоюзного научноиссле довательского института электромашиностроения. В 1976 г. окончил Ленинградский государственный университет по специальности «математика». 1991–2008 гг. — ведущий научный сотрудник Отдела (института) электроэнергетических про блем РАН. 1998–2004 гг. — Председатель муниципального совета, Глава муниципального образования и Глава администрации муниципального образования «Красненькая речка», г. Санкт Петербург. С 2008 г. — работа в лаборатории химической энергетики и экологии Института химии силикатов РАН. От авторов 9

2011 г. — присуждение ученой степени доктора технических наук. Основная сфера научной деятельности — электрофизика, электромехани ка, магнитолевитационный транспорт, техническая сверхпроводимость. Один из авторов Концепции и Стратегии развития энергетики мегаполисов и внед рения магнитолевитационной транспортной технологии на примере реализа ции коммерческого проекта «Царскосельский Маглев» — опытнотуристской магистрали «СанктПетербург–Павловск» с воссозданием Павловского музы кального вокзала. Член СИГРЕ. Автор около 100 научных трудов и патентов, среди которых две монографии: «Проблема ввода тока в сверхпроводниковые устройства» (М.: Наука, 1985), «Сверхпроводниковые топологические электрические ма шины» (М.: Физматлит, 2009).

Анатолий Александрович ЗАЙЦЕВ, доктор экономических наук, профессор ПГУПС

После окончания в 1958 г. Лодейнопольского техникума железнодорожного транспорта работал в Кандалакшском локомотивном депо Мурманской области кочегаром паровоза, помощником машини ста тепловоза, бригадиром и мастером по ремонту тепловозов. Завершив в 1965 г. обучение в Ленинградском институте инженеров железнодорожного транспор та, вернулся в Кандалакшское локомотивное де по на должность помощника машиниста электрово за, затем работал мастером по ремонту электровозов, начальником технического отдела, заместителем на чальника и начальником депо. 1975–1984 гг. — работа вторым и первым секре тарем Кандалакшского горкома партии. В 1984 г. вступил в должность на чальника Мурманского отделения Октябрьской железной дороги, в 1986 г. — заместителя начальника Октябрьской железной дороги. С 1987 г. — начальник Октябрьской железной дороги. 1996–1997 гг. — министр путей сообщения. 2008–2011 гг. — депутат Законодательного собрания Ленинградской об ласти. Сфера научнопедагогической деятельности — разработка и освоение пе редовых мировых технологий в перевозочном процессе, содержании пути и технических средств, экономические аспекты пассажирских и грузовых перевозок, инновационное развитие транспорта на основе магнитолевитаци онной технологии. Научные изыскания обобщены в монографии «Вехи перемен» в двух томах (М.: издво «Парус», 1998). 10 От авторов

Валентин Александрович ГАПАНОВИЧ, старший вицепрезидент по инновационному развитию, главный инженер ОАО РЖД» В 1992 г. окончил Новосибирский инсти тут инженеров железнодорожного транспорта, в 1998 г. — Академию народного хозяйства при Правительстве Российской Федерации. Специаль ность — управление процессами перевозок на же лезнодорожном транспорте, инженер путей сооб щения по управлению процессами перевозок на железнодорожном транспорте. После окончания Гомельского техникума же лезнодорожного транспорта стал помощником ма шиниста тепловоза, затем старшим мастером по ремонту подвижного состава Топкинского цемент ного завода. Завершив службу в Советской Армии, работал мастером по ремонту подвижного состава Ново кузнецкого локомотивного депо Кемеровской железной дороги, помощником ревизора по безопасности движения локомотивного хозяйства Новокузнецко го отделения. 1989–1998 гг. — начальник Новокузнецкого локомотивного депо Кемеров ской железной дороги, главный инженер Новокузнецкого отделения Кемеров ской железной дороги, заместитель главного инженера Кузбасского отделения ЗападноСибирской железной дороги. 1998–1999 гг. — заместитель начальника ЗСЖД по локомотивному и ва гонному хозяйствам, заместитель начальника дороги. 2000–2003 гг. — главный инженер Октябрьской железной дороги. 2003 г. — вицепрезидент ОАО «РЖД». Сфера научнопрактической деятельности — содействие научнотехноло гическому, инновационному развитию транспорта в соответствии с Технологи ческой платформой «Высокоскоростной интеллектуальный железнодорожный транспорт». *** Ривнер Фазылович ГАНИЕВ, академик Российской академии наук, директор Института машиноведения им. А. А. Благонравова РАН Книга представляет собой уникальный по объему и спектру рассмот ренных проблем материал, посвященный современным технологиям создания скоростных поездов, в которых опора колеса на рельс заменяется магнитным подвесом, а тяга создается не за счет трения колеса, приводимого в движение электромотором, а за счет линейного электродвигателя. В ней удачно сочета От авторов 11

ется изложение физических принципов магнитной левитации, теории устойчи вости левитирующих объектов, расчет тяговых усилий, сверхпроводниковые и криогенные технологии, политикоадминистра тивные аспекты, нормативноправовое и финан совое обеспечение строительства и эксплуатации магнитолевитационных трасс. Исследователи и конструкторы, создающие транспортное сверхпроводниковое оборудование, имеют дело с комплексом междисциплинарных вопросов. Специфические физикотехнические про блемы органично связаны с технологией производ ства сверхпроводниковых обмоточных материалов, особенностью теплообмена в многофазной криоген ной среде, требованиями к криогенной технике. Многоплановость представляемого материала не дает возможности обстоятельно осветить весь комплекс вопросов. По этой причине некоторые разделы книги носят фрагментарный характер. Вместе с тем каждая глава имеет самостоятельное значение, предполагая обращение к ней специалиста соответствующего профиля. Наиболее детально освещены аналитические и численные методы расчета и проектирования бортовых сверхпроводниковых магнитных систем. Отличи тельной особенностью применяемых математических моделей является необ ходимость учета критических параметров сверхпроводникового обмоточного материала. Вместе с тем необходимо отметить, что представленные матема тические модели носят линейный характер со значительными допущениями и упрощениями, а аналитическое описание физических процессов не дове дено до современной методики инженерного проектирования и может быть использовано для выполнения оценочных, в разной степени приближенных и детальных расчетов устройств левитации, стабилизации и тяговых дви гателей. Книга предлагает специалистам разного профиля в доступной форме тех нические, в ряде случаев оригинальные решения, пути и результаты прак тической реализации магнитолевитационной технологии при создании высо коскоростного транспорта. Она дает необходимый минимум теоретических сведений для проведения расчета бортовых сверхпроводниковых магнитных систем левитации и боковой стабилизации, определения главных размеров, параметров и характеристик тягового линейного синхронного двигателя, выполнения проектов основных узлов бортового и наземного электроэнерге тического оборудования. Необходимо отметить, что при проектировании нового вида скоростного транспорта значительное внимание должно быть уделено проблемам проч ности, динамики и устойчивости, которые в книге не рассматриваются, но от глубины и качества решения которых зависит не только безопасность, но и сама осуществимость столь значимого для России проекта. 12 От авторов

Концептуальные положения и результаты исследований, вошедшие в дан ное издание, частично представляют собой авторские разработки, а также тщательно отобранные заимствованные материалы из опубликованных науч ных изданий отечественных и зарубежных специалистов. Цель, которую поставили перед собой авторы, — это систематизация и обобщение с единых позиций обширного опыта работ в области научных исследований и создания транспорта, энергетического и общепромышленного оборудования с использованием эффекта сверхпроводимости. Авторам удалось избежать чрезмерного усложнения излагаемого ма териала. Поэтому книга полезна в работе конструкторов и инженеров, специализирующихся на создании и эксплуатации магнитолевитационного транспорта.

Василий Андреевич ГЛУХИХ, академик Российской академии наук, научный руководитель НИИЭФА им. Д. В. Ефремова Можно назвать ряд отечественных изданий, в которых освещены различ ные вопросы создания и эксплуата ции магнитолевитационного транспор та. Однако эти издания увидели свет более десятка лет тому назад. К тому же представленный в них материал те матически отличается от того, который излагается в рецензируемой книге. Название книги выражает ее содер жание. Однако в названии, пожалуй, не хватает термина «сверхпроводи мость», поскольку современный маг нитолевитационный транспорт — это транспорт, где сверхпроводниковое оборудование является базовым. Широкомасштабное развитие магнитолеви тационного транспорта связано с освоением сверхпроводниковых технологий для создания комплекса энергетического оборудования — бортовых систем левитации и тяги, наземного генерирующего оборудования — сверхпровод никовых турбо и ветрогенераторов, трансформаторов, токоограничителей, индуктивных и кинетических накопителей энергии, линий электропередачи. Авторы книги — известные специалисты в области железнодорожного транспорта и технической сверхпроводимости. Их профессиональные знания нашли отражение в содержании книги. Книгу предваряет ретроспективный обзор состояния рельсового транспорта и развития высокоскоростного дви жения с использованием традиционной технологии «колесо–рельс». Наряду с этим описаны существующие магнитолевитационные трассы и глобальные проекты. Исследуется широкий диапазон скоростей: от умеренных — в город От авторов 13

ском общественном транспорте, до сверхвысокоскоростных — в так называе мой вакуумной трубе. Расчетнотеоретический материал представлен методами анализа и синте за сверхпроводниковых рейстрековых катушек (модулей). Определение пара метров рейстрековых катушек выполняется с учетом эффективного использо вания электрофизических свойств сверхпроводниковых обмоточных материа лов. Излагаемые методы расчета позволяют получить картину распределения магнитного поля в заданном объеме, включая, и это особенно важно для сверхпроводниковых катушек, область расположения ее витков. К достоин ствам расчетнотеоретического материала следует отнести наличие анали тических выражений, полученных для упрощенных конфигураций катушек. Аналитические формулы позволяют производить оценки, а также формулиро вать постановку задачи численных расчетов и поэтапно выполнять проверку полученных данных. Аналитические и численные методы расчета сверхпроводниковых рейстре ковых модулей могут быть распространены на другие магнитные системы, используемые в различных областях экспериментальной физики и электро энергетике. В книге приведены разработки, обеспечивающие магнитодинамическую левитацию при весьма малых скоростях движения транспортного средства. Это позволяет снизить требования по ресурсу вспомогательных колес, ис пользуемых на стоянках, участках разгона и торможения. Сведения о высокотемпературных сверхпроводниках, к сожалению, каса ются только объемных образцов, применяемых в системе левитации и боковой стабилизации. Данные о высокотемпературных сверхпроводниках 2го поко ления ограничиваются описанием технологии их производства и электрофи зическими характеристиками. Обращает на себя внимание тот факт, что авторы в своих разработках сделали выбор в пользу низкотемпературных сверхпроводников. Это сви детельствует об их прагматизме, вытекающем из опыта работы в области технического использования явления сверхпроводимости. Промышленностью освоен выпуск композитных сверхпроводниковых материалов широкой но менклатуры. Эти обмоточные материалы технологичны. Разработаны способы и накоплен богатый опыт намотки катушек разнообразной формы и размеров с достижением в них токов без деградации и тренировки. В книге описываются технические средства, обеспечивающие заведение тока в сверхпроводниковые катушки, оперативные мероприятия по переводу катушек в режим «незатухающего тока» и аварийного вывода тока. Отдельная глава посвящена изложению аналитического метода расчета линейного синхронного двигателя. Уровень, которого сможет достичь высокоскоростной транспорт в обо зримом будущем, определяется, прежде всего, тем, как и в какой степени удастся разработать и внедрить в широких масштабах магнитолевитационную транспортную технологию. Этой задаче посвящена данная книга. Ее отличи тельным признаком является специфика, точность отбора материала и полно 14 От авторов

та его изложения. Книга представляет собой законченное «самодостаточное» научное издание и может служить руководством к действию. В целях модернизации и технологического развития российской эко номики и повышения ее конкурентоспособности в Указе Президента РФ от 7 июля 2011г. № 899 «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники и перечня критических техно логий Российской Федерации» среди важнейших направлений названы «Транспортные и космические системы» (п. 7). В перечень критических технологий включены «Технологии создания высокоскоростных транс портных средств и интеллектуальных систем управления новыми видами транспорта» (п. 23). ПРЕДИСЛОВИЕ

История человечества свидетельствует о том, что транспорт является кон центрацией достижений науки, техники и технологии. Производство транс портных средств и построение соответствующей инфраструктуры требует зна чительных затрат. Лучший транспорт имеют государства, которые обладают необходимыми и достаточными материальными ресурсами, профильными спе циалистами. Развитие современного транспорта зависит от наличия научной доктри ны — краеугольного камня государственной транспортной стратегии, сбалан сированной программы, технологического и организационного уровня, стро ительства предприятий — поставщиков оборудования. Каждое предприятие, являясь уникальным по характеру выполняемых функций, требует постоян ного совершенствования, освоения передовых технологий с целью создания новых образцов подвижного состава, транспортного оборудования и энерге тических объектов. Будучи сугубо инновационной, магнитолевитационная технология пред ставляет собой комплекс организационных мер, операций и приемов, направ ленных на изготовление, эксплуатацию и ремонт транспортного оборудова ния, отвечающего современным требованиям тактикотехнического свойства, уровню капитальных вложений и эксплуатационных затрат. В данном контек сте «операционная карта магнитолевитационного технологического процесса» представлена в виде совокупности разделов, посвященных теории и практике создания отдельных узлов магнитолевитационного транспорта и наземной инфраструктуры. Ее конечным продуктом является интеллектуальный транс порт. Его конкретным выражением служит Царскосельская дорога с поездами на магнитном подвесе. Внедрение магнитолевитационной технологии в процесс создания интел лектуального транспорта требует от его участников, наряду с глубокой спе циализацией в решении высокотехнологичных вопросов, комплексного под хода к проблеме. Каждый ведущий специалист, участвующий в разработке магнитолевитационного транспорта, должен обладать суммой ключевых зна ний в данной области техники. Они суть следующие. Вертикальный подвес — магнитостатический и магнитодинамический. • Боковая стабилизация (по курсу). • Тяговый линейный электродвигатель. • Криогенное обеспечение (при использовании сверхпроводников). • Путевая структура — эстакады и путевая обмотка. • Энергоснабжение — наземное и бортовое. • 16 Предисловие

Управление — наземное и бортовое. • Эксплуатационная безопасность. • Биологическая защита. • Электромагнитная совместимость бортового оборудования. • Для этого требуется в достаточной степени овладеть основами знаний, получить их необходимый запас, а вместе с этим практические навыки ана лиза аналитических выражений, научиться разбираться в задачах численных расчетов, оперативно проверять корректность решений, представлять себе, каким образом и в какой степени изменение одного из параметров влияет на все остальные. В этом отношении упрощенные математические модели, которым уделено немало внимания в книге, являются ключом к пониманию расчета и конструирования сверхпроводникового транспортного электрообо рудования. Открытие высокотемпературных сверхпроводников и успехи в создании промышленных партий обмоточных материалов на их основе стимулировали новый всплеск интереса к магнитолевитационной технологии. Однако инфор мация по определенным типам конструкций поездов, тягового и левитацион ного оборудования, наземной инфраструктуре рассеяна по многочисленным источникам, а по ряду ключевых вопросов отсутствует. На протяжении многих лет основной сферой деятельности авторов явля лась разработка и эксплуатация сверхпроводникового оборудования общепро мышленного, транспортного и энергетического назначений. Представленный в книге материал суммирует накопленный в данных областях практический опыт и дает ретроспективу развития высокоскоростного транспорта, а также описывает современное состояние исследований, анализа, разработок, кон струирования, стендовых и полигонных испытаний моделей, полномасштаб ных образцов и результаты их коммерческой эксплуатации. В книге представлены история, экономика, технические аспекты и со временное состояние магнитолевитационного транспорта в России и в мире, перспективы его развития. В ней освещен широкий спектр методов расчета систем магнитного подвеса и тяговых линейных электродвигателей, знание которых необходимо на всех стадиях создания и эксплуатации магнитолевита ционного транспорта для внутригородских, пригородных перевозок и дальнего сообщения. Книга может служить пособием для освоения необходимого минимума знаний по расчету и конструированию основных узлов магнитолевитационно го транспорта. Несмотря на тематическое единство книги, ее главы независимы по содер жанию. К ним можно обращаться в любой последовательности. Введение дает предметную ретроспективу рельсового скоростного и высо коскоростного транспорта. В первой главе представлены отечественный и мировой опыт разработки и создания экспериментальных образцов транспортных средств с магнитной Предисловие 17

левитацией, достижения ведущих зарубежных фирм в строительстве высоко скоростных линий и результаты их коммерческой эксплуатации. Во второй главе рассмотрены основные понятия, связанные с конструиро ванием систем левитации, боковой стабилизации и линейной тяги. Исследо вана их статическая и динамическая устойчивость в различных магнитных полях. Особое внимание уделено применению в этих системах объемных высокотемпературных сверхпроводников и постоянных магнитов, установлен ных по схеме «массива Хальбаха». Показано, что объемные высокотемпера турные сверхпроводники, будучи востребованными для транспортных систем левитации и возбуждения, кинетических накопителей энергии и подобных электроэнергетических комплексов, являются коммерчески привлекательным продуктом. В этой же главе впервые в научнотехнической литературе изложен раз работанный авторами метод топологического намагничивания, который суще ственно повышает качество намагничивания высокотемпературных сверхпро водников. Этот метод применим в лабораторных и промышленных установках для магнитного насыщения массивных образцов, толстых и тонких пластин, лент, пленок и фольг. Его использование для намагничивания сверхпроводни ковых узлов in situ (по месту установки) электрических машин и устройств упрощает технологию монтажа и обеспечивает их надежную эксплуатацию. Способ топологического намагничивания и устройство для его реализации являются уникальным товаром, в котором имеют потребность физические лаборатории и электротехнические производства сверхпроводниковых элек трических машин. Третья глава целиком посвящена расчетам сверхпроводниковых магнит ных систем. Наряду с оценочными расчетами на базе идеализированных моделей и упрощенных конфигураций, в ней подробно приводится методи ка численного решения трехмерной задачи распределения магнитного поля, создаваемого прямоугольной катушкой, во всем объеме, включая область, занимаемую ее витками. Последнее обстоятельство имеет первостепенное значение в производстве катушек с учетом критических параметров сверхпро водниковых обмоточных материалов. Выбор прямоугольной формы катушки обусловлен ее простотой и универсальностью, а также наличием отработан ной авторами технологии ее намотки. Прямоугольная катушка и ей подобная рейстрековая катушка имеют наиболее подходящую форму и энергетические характеристики для изготовления модулей бортовой магнитной системы ле витации, боковой стабилизации и линейной тяги. Четвертая глава в сжатой форме дает начальные представления о свой ствах низко и высокотемпературных сверхпроводников, технологических тре бованиях, связанных с изготовлением различного рода магнитных систем, требованиям к криогенному обеспечению и техническим характеристикам оборудования. В пятой и шестой главах освещаются вопросы автономного электропита ния и защиты сверхпроводниковых магнитных систем. Авторские разработки 18 Предисловие

в данной области технической сверхпроводимости по своим параметрам за метно превосходят мировой уровень. В седьмой главе обстоятельно излагается методология расчета тягового линейного синхронного двигателя. В главах 8–11 рассмотрены нормативноправовая база и роль государства в развитии магнитолевитационной транспортной технологии в России. Применение представленного в книге материала не ограничивается сферой наземного и подземного транспорта в его конкретных приложениях. Прин ципы анализа и методы расчета могут быть распространены на электро энергетическое оборудование традиционного железнодорожного транспорта, включающее генерирующие устройства, трансформаторы, токоограничители, локальные сети (smart grid), накопители энергии и т. п., где намечается широкомасштабное использование низко и высокотемпературных сверхпро водников. Представленный материал не очень сложен. Для его понимания достаточ но иметь базовые знания в области электромеханики и технической сверх проводимости. Если данная книга поможет читателям понять сложные взаимосвязи эле ментов и узлов, выполнять их расчет и проектирование, изготовлять и мон тировать, эффективно и без аварий эксплуатировать магнитолевитационные транспортные средства с соответствующим им путевым энергохозяйством, авторы будут считать поставленную ими задачу успешно выполненной. Книга приурочена к 175летию строительства первой в России Царско сельской железной дороги и 100летию открытия явления сверхпроводимости. Достижения отечественных ученых и инженеров в создании фундаменталь ной теории сверхпроводимости и освоении уникальной транспортной техно логии «колесо–рельс» являются примером, базой и стимулом для разработки современного интеллектуального транспорта с использованием сверхпровод никовой магнитной левитации. В качестве пилотного авторами предлагается проект создания магнитолевитационной дороги «Царскосельский Маглев». *** Термины и определения, используемые в монографии, соответствуют Межгосударственному стандарту «Материалы сверхпроводящие» (Supercon ductor materials. Terms and definitions), ГОСТ 2386979. Издание с Изме нением № 1, утвержденным в апреле 1987 г.(ИУС 787). Обозначения физических величин и их понятия даны по месту. В в е д е н и е ВЫСОКОСКОРОСТНОЕ ДВИЖЕНИЕ НА ПРИНЦИПЕ «КОЛЕСО–РЕЛЬС» С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ

Глобализация экономики характеризуется нарастающими темпами переме щения капиталов, людских и материальных ресурсов, стиранием экономиче ских и политических границ. Процесс глобализации как объективное явление порождает новое отношение к транспортным связям. Новизна заключается, прежде всего, в универсальности транспортных возможностей для перемеще ния людей, материальных ресурсов и капиталов по всему миру. Важнейшей характеристикой транспортных средств в этой ситуации становится их надежность, независимость от какихлибо социальных или природных катаклизмов. Загрязнение атмосферы вулканом, «проснувшимся» в Исландии весной 2010 г., продемонстрировало высокую степень уязвимости глобальных транспортных путей сообщения. Эти проблемы для России еще более актуальны вследствие огромной протяженности транспортных путей и крайней изношенности как инфраструктуры, так и подвижного состава. Слабость системы пассажирских перевозок на дальние расстояния — отсут ствие высокоскоростных магистралей. Сегодня Россия для укрепления экономики ставит перед собой задачу опережающего инновационного развития. Логично, что в этом процессе су щественное место отводится модернизации транспорта. Прогноз, стратегия развития и конкретные шаги по модернизации транс порта не могут быть оторваны от прогнозов экономического и социального развития страны, реальных процессов в этих сферах. Транспорт должен адек ватно соответствовать специфическим российским особенностям. Вопервых, низкая мобильность (подвижность) населения служит сдерживающим факто ром экономического развития Российской Федерации. По данным различных источников сегодняшняя подвижность населения в России в 2,5–4,5 ра за ниже, чем в странах Европейского Сообщества. При этом мобильность населения в мировых центрах экономики (Объединенная Европа, Северная Америка, страны АзиатскоТихоокеанского региона) постоянно возрастает. Экономические потери от недостаточной мобильности населения России оце ниваются экспертами как 3–6 % от ВВП в год. Вовторых, ускоряется процесс урбанизации. Доля сельского населения стремительно падает. Концентрация жителей в крупных городах возрастает. Развитие сельского хозяйства в России не пошло по фермерскому принципу. Сельское население покидает деревню, сосредоточивается в центрах хранения и переработки сельхозпродукции. 20 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

Втретьих, структура крупных городов — «миллионников», построенная по традиционному принципу концентрического расширения заселяемого про странства, исчерпала возможности повышения экономической эффективности и с экологических позиций не приемлема. Появляется новая форма рас селения в виде конурбаций — специализированных городских поселений, взаимосвязанных и взаимозависимых. Это социальноэкономические явления глобального масштаба, они долж ны учитываться при создании транспортных систем. Среди наземных видов транспорта в условиях Российской Федерации доминирующую роль играет железнодорожный транспорт. Перевозочная работа по перемещению грузов на 80 % осуществляется железными дорогами, в пассажирском секторе их доля составляет 40 %. Однако в результате недооценки роли железных дорог — интегрирующей составляющей в экономике государства, без развития инфра структуры, решительной модернизации активных производственных фондов в условиях неоптимального построения организационных и управленческих структур отмечается тенденция к уменьшению доли железнодорожного транс порта в перевозочной работе, а значит, и уменьшение его значения в обеспе чении жизнедеятельности государства. Особенно заметно несоответствие скоростных режимов работы железно дорожного транспорта в России имеющимся в мировой практике. Высокоско ростное железнодорожное сообщение — один из признаков передового науч нотехнического развития страны, высокотехнологического машиностроения. В настоящей монографии предпринята попытка показать пути решения этой проблемы.

§ В.1. Новейшая история развития высокоскоростного движения

60е годы прошлого века ознаменованы преодолением последствий Второй мировой войны. Начался длительный период экономического подъема в ев ропейских государствах, Японии, СССР, когда создавались принципиально новые относительно довоенного уровня технологии. В СССР особенно замет но происходило продвижение в создании технологий, связанных с военными задачами. В результате двойного применения (военного и гражданского) таких технологий появились атомная энергетика, эффективная гражданская авиация, был освоен космос. В 1955 г. в СССР на законодательном уровне принято решение о прекращении производства паровозов и переходе в те чение десятилетия на новые виды тяги на железнодорожном транспорте — тепловозную и электровозную, которое было успешно осуществлено. В Западной Европе начался процесс экономического объединения стран. Это дало мощный толчок для концентрации ресурсов на решение общих проблем — вызовов того времени. Густонаселенная Япония с тяжелой в то время экологической обстановкой высокими темпами развивала технологии в транспортном секторе. В США — стране, получившей наибольшие экономические дивиденды от победы во Второй мировой войне: доступ к дешевым нефтепродуктам, прак § В.1. Новейшая история развития высокоскоростного движения 21

тически безграничные возможности доллара как мировой валюты, высокими темпами развивалось транспортное и дорожное машиностроение, ориентиро ванное на двигатели внутреннего сгорания. Экономический подъем в четырех центрах мировой промышленности (США, Западная Европа, СССР, Япония) значительно ускорил урбанизацию в этих странах. Это привело к появлению двух относительно новых проблем: необходимости создания условий для ускоренного перемещения людей • и грузов между центрами производства и потребления; обострению экологической ситуации, поскольку крупный вклад в загряз • нение окружающей среды вносит транспорт, работающий на двигателях внутреннего сгорания. При этом в СССР, Европе, Японии быстрыми темпами происходило созда ние государственных транспортных линий на электрифицированном подвиж ном составе: городской транспорт — метро, трамваи, троллейбусы; • пригородный и междугородный транспорт — электропоезда; • межрегиональный транспорт — поезда дальнего следования с электриче • ской тягой (электровоз). Это решало обозначенные проблемы: увеличивались маршрутная (сред няя) скорость подвижного состава, его провозная способность и одновременно существенно улучшалась экология. Поезда, которые могли в коммерческом режиме, т. е. при массовых перевозках пассажиров, выдерживать маршрутную скорость (среднюю между пунктами А и Б) до 200 км/ч, были введены в эксплуатацию в Европе, СССР и Японии практически одновременно. Появилось разграничение по категориям поездов в зависимости от их ско рости: обычные поезда — поддерживающие скорость до 120 км/ч; • скорые поезда — со скоростью движения 120–160 км/ч; • скоростные поезда — поддерживающие скорость 160–200 км/ч; • высокоскоростные поезда — способные в длительном режиме поддержи • вать скорость более 200 км/ч. Соответственно и путевая структура пассажирских железнодорожных ли ний по своим характеристикам и возможностям стала делиться на четыре уровня с отдельными для каждого техническими требованиями, которые утверждало государство, а именно: обычные линии — позволяющие двигаться поездам со скоростью до • 120 км/ч, при наличии общего требования к железной дороге обеспечи вать движение пассажирского поезда, если оно предусмотрено графиком движения; линии с повышенными требованиями — позволяющие пассажирским по • ездам двигаться в пределах скорости 120–160 км/ч, где предусмотрены особые условия пересечения с автомобильными дорогами в одном уровне, устройство заграждений; 22 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

линии, предназначенные для скоростного пассажирского движения, поз • воляющие поездам двигаться со скоростью 160–200 км/ч, где требуется установление особых правил (например, не должно быть пересечений с другими видами транспорта или пешеходными переходами в одном уровне, другое устройство системы сигнализации, другой режим контроля за состоянием верхнего строения пути, искусственных сооружений и т. д.); линии, предназначенные для высокоскоростного движения (более • 200 км/ч); проектируются и строятся по альтернативным требованиям, т. е. должны быть специализированные отдельные линии, где пропуск подвижного состава технического или другого назначения осуществляется по особым правилам. В Западной Европе скоростные и высокоскоростные поезда первого по коления проектировались и создавались на принципе сосредоточенной тяги. Это означает, что тяговые двигатели располагались на единице, которая находилась в голове поезда, — на электровозе. Пассажирские вагоны элек трическими двигателями для тяги не оснащались. Это требовало создания мощных электрических двигателей — мощностью более тысячи киловатт, что утяжеляло электровоз, увеличивало нагрузку на рельс, т. е. ухудшало динамические характеристики всего поезда. При дальнейшем развитии этой системы пришлось применять в одном составе две тяговые единицы (элек тровозы): в голове и хвосте, чтобы обеспечить необходимую мощность для поддержания высокой скорости, однако это уменьшало число посадочных мест в поезде. В Японии сразу пошли по пути распределенной по поезду тяговой нагруз ки. В этом случае каждый второй вагон обеспечивался двигателями (обмо торивался), а на остальных вагонах (немоторных) устанавливались транс форматоры. Этот вариант позволил более равномерно распределить массу по вагонам, существенно снизить нагрузку на ось, а значит, улучшить динамику взаимодействия «колесо–рельс». Кроме того, вся длина поезда использова лась для установки посадочных мест. В СССР идея распределенной тяговой нагрузки была воплощена в первой конструкции скоростного поезда «ЭР200» (рис. В.1) с максимальной скоро стью движения 200 км/ч, созданного на Рижском вагоностроительном заводе. К моменту выхода с завода в 1973 г. скоростной поезд «ЭР200» не уступал по своим характеристикам (скорости, динамике, энергопотреблению, безопас ности) скоростным пассажирским поездам, создаваемым в Западной Европе и Японии [29]. В это время в США преимущество в массовых пассажирских перевозках между городами отдавалось авиации. К скоростному железнодорожному дви жению относились индифферентно. Промышленность США для массового по требления производила вместительные автомобили с мощными двигателями, широкофюзеляжные самолеты. Железнодорожный пассажирский транспорт обеспечивался тепловозной тягой. § В.1. Новейшая история развития высокоскоростного движения 23

Рис. В.1. Поезд «ЭР200» Быстрое развитие высокоскоростных магистралей (ВСМ) в мире объяс няется их экологическими и экономическими преимуществами по сравне нию с традиционными железными дорогами, авиационным и автомобильным транспортом, высоким уровнем безопасности движения. Правительство СССР, следуя потребностям того времени — качественно улучшить перевозки пассажиров и перейти на экологически чистый транс порт, к 1988 г. разработало программу модернизации транспорта. Постанов лением Совета Министров СССР от 30 декабря 1988 г. была утвержде на научнотехническая программа «Высокоскоростной экологически чистый транспорт». В перечне мероприятий программы было, в частности, указано на необходимость создания системы и технических средств наземного рель сового транспорта для пассажирских перевозок со скоростью до 350 км/ч. В декабре 1989 г. Государственный комитет СССР по науке и технике своим постановлением объявил о проведении конкурса на разработку тех нических предложений по созданию высокоскоростного поезда, его систем и основных узлов. Коллегия Министерства путей сообщения (МПС) СССР в январе 1990 г. констатировала, что Всесоюзным научноисследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) с рядом привлечен ных научных, конструкторских организаций выполнен комплекс исследований и проектных разработок (научный проект) по созданию системы технических средств и техникоэкономического обоснования целесообразности сооружения отдельной специализированной ВСМ «Центр–Юг». Было определено поло жение трассы: от Ленинграда до Москвы, далее через Харьков, Ледовую на Симферополь, Минеральные Воды, Адлер; общая протяженность маги страли 2,9 тыс. км. Президиум научнотехнического совета МПС, рассмотрев научный проект ВСМ «Центр–Юг» (Ленинград–Москва–Крым и Кавказ) и приняв во вни 24 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

мание исследования и практические работы по развитию высокоскоростного движения в Японии, Франции, ФРГ, США, Канаде, Польше, Чехословакии, Венгрии, Австрии, Южной Корее и других странах, пришел к выводу, что пора активно развивать это направление в СССР. Научный проект магистрали отразил широкий спектр существующих проблем по созданию нового по движного состава, надежных и долговечных конструкций земляного полотна, верхнего строения пути и искусственных сооружений, систем управления и обеспечения безопасности движения поездов, а также других технических средств. В апреле 1991 г. Государственная экспертная комиссия Госплана СССР одобрила научный проект и техникоэкономическое обоснование магистра ли и признала необходимым на первом этапе сооружение высокоскорост ной линии Ленинград (СанктПетербург)–Москва. В указанных документах были представлены и результаты первых разработок по высокоскоростному подвижному составу. Для реализации этого проекта в 1991 г. Правитель ством Российской Федерации, мэриями Москвы и СанктПетербурга, Адми нистрацией Ленинградской области и Октябрьской железной дорогой было создано Российское акционерное общество «Высокоскоростные магистрали» (РАО «ВСМ»), основными задачами которого стали строительство и эксплу атация первой в России высокоскоростной пассажирской железнодорожной магистрали, производство специальных высокоскоростных поездов и приго родных электропоездов нового поколения для существующих железных до рог [22, 25]. В 1992–1993 гг. РАО «ВСМ» во взаимодействии с МПС и его отраслевы ми научными учреждениями проведена разработка технического задания на российский высокоскоростной поезд двухэтапных модификаций: до скорости 250 км/ч и до скорости 350 км/ч, который получил название «Сокол» [7, 25]. Генеральным разработчиком проекта первого отечественного высокоско ростного поезда выступило Центральное конструкторское бюро морской тех ники «Рубин» (СанктПетербург), имеющее большой опыт проектирования транспортных систем. Всего в разработке проекта поезда принимали участие более 60 организаций и предприятий, в том числе ВНИИЖТ, Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта (ЛИИЖТ), ОАО «За вод Трансмаш», ОАО «ВНИИтрансмаш», Судостроительная фирма «Алмаз», НПО «Аврора», Центральный научноисследовательский институт судовой электротехники, Торжокский вагоностроительный завод, девять зарубежных компаний, в том числе «Soferail» (Франция), «Ineco» (Испания). Основным изготовителем поезда определено ОАО «Завод Трансмаш», г. Тихвин [7, 25]. Проект предусматривал эксплуатацию высокоскоростных экологически чистых поездов нового поколения «Сокол» с конструктивной скоростью 350 км/ч, в которых обеспечивается широкий диапазон услуг в зависимости от запросов пассажиров, на ВСМ Москва–СанктПетербург. Поезда «Сокол» предполагалось использовать также для скоростного движения (до 200 км/ч) на реконструируемых участках существующих железных дорог. § В.1. Новейшая история развития высокоскоростного движения 25

Эскизный и технический проекты поезда «Сокол» созданы в период 1993–1997 гг. Тогда же разработана и конструкторская документация. В 1997–1998 гг. изготавливался опытный состав, испытывались его отдельные узлы и агрегаты, а 28 июля 1999 г. в Тихвине был публично представлен шестивагонный поезд с конструкционной скоростью 250 км/ч. Комплексные приемочные испытания поезда «Сокол» (рис. В.2) были на чаты на Октябрьской железной дороге в феврале и завершены в июле 2001 г. Наибольшая скорость, до которой разгонялся «Сокол» на действующем по лотне, составляла 237 км/ч. В соответствии с решением Экономического Совета МПС России в конце декабря 2001 г. были успешно проведены пять опытных поездок без пассажиров в графике движения скоростного электро поезда «ЭР200». К концу 2002 г. предполагалось введение поезда «Сокол» в регулярную эксплуатацию.

Рис. В.2. Опытный экземпляр поезда «Сокол» Научное заключение Российской академии наук гласило, что полный цикл создания опытного электропоезда «Сокол» был выполнен в рекордно короткие сроки (около 7 лет), были разработаны и апробированы принципиально новые для железнодорожного транспорта России решения. И Российская академия наук, и ВНИИЖТ подготовили заключение о соответствии характеристик поезда «Сокол» большинству показателей утвержденного МПС технического задания и действующим мировым стандартам. Испытания подтвердили воз можность создания современного высокоскоростного экономичного подвиж ного состава, контактной сети и систем безопасности на магистрали Москва– СанктПетербург. Предлагалось доработать недостатки опытного образца, вы явленные в ходе испытаний. Вывод был следующий: работы, позволившие создать опытный образец поезда, необходимо продолжить с целью перехода к серийному производству отечественного высокоскоростного пассажирского 26 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

железнодорожного транспорта. На повестку дня встал вопрос о государствен ном финансировании запуска поезда «Сокол» в серийное производство. Как только появилась перспектива государственных закупок, представи тели зарубежных компаний, в том числе «Siemens» (Германия), «Bombardier» (Канада) и «Alstom» (Франция), задействованных в поставках ряда ком плектующих, начали сводить переговоры о поставке отдельных элементов к переговорам о закупке поездов их производства. Несмотря на положи тельное заключение по поезду «Сокол», ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») выбрало в качестве партнера по проекту ВСМ Москва– СанктПетербург и высокоскоростного поезда для нее немецкую компанию «Siemens AG». В связи с этим в апреле 2002 г. все работы по российскому поезду «Сокол» были окончательно остановлены, их дальнейшее финанси рование со стороны МПС России, выступавшего заказчиком проекта, было признано нецелесообразным и прекращено. Опытный образец поезда «Сокол», прошедший в ходе испытаний 60 000 км, был отправлен в отстойник на Тихвинском сборочном заводе «ТитранЭкс пресс». Все работы с ним было приказано прекратить, за исключением минимального обслуживания по обеспечению сохранности. В ближайшее время «Сокол» будет разделен на две трехвагонные секции, одну передадут ВНИИЖТ, другую — Петербургскому государственному университету путей сообщения (ПГУПС), где она будет использоваться как учебный материал для студентов. Сегодня более 20 стран мира имеют высокоскоростное пассажирское сооб щение на традиционной системе «колесо–рельс» с электрическим приводом, причем большинство из них создало у себя производство систем и компонен тов ВСМ, а Россия остается по этим вопросам на уровне 1988 г.

§ В.2. Современное высокоскоростное движение в мире

По данным прессцентра ОАО «РЖД» общая протяженность ВСМ в мире 11 509 км (13 349 км в стадии строительства), из них более половины в Запад ной Европе. За 15 лет объем пассажирских перевозок на этом виде транспорта увеличился в 4,5 раза и составляет 12,7 % от их общего объема. В настоящее время страны Западной Европы и Япония характеризуются как регионы со сложившейся инфраструктурой ВСМ, активно развивающие этот вид наземного сообщения. В этих странах государство играет домини рующую роль в финансировании проектов, поэтому происходит непрерывный прирост ВСМ. Активно приступили к формированию систем высокоскорост ного наземного движения Китай, Южная Корея, Тайвань, где государство также играет доминирующую роль в создании целостной структуры ВСМ и ее финансировании. Высокий потенциал и потребность в создании систем высокоскоростного движения имеют Россия, Австралия, Иран, Индия, Мек сика, Бразилия, США и отдельные страны Африки. На сегодняшний день ВСМ — одно из главных средств привлечения пассажиров на железные дороги в конкурентной борьбе с другими видами § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 27

транспорта, особенно в перевозках на средние расстояния. Высокоскоростные железнодорожные магистрали основаны на четырех составляющих, которые в сочетании обеспечивают существенное повышение качества предлагаемых пассажирам транспортных услуг: инфраструктура, характеризующаяся трассой линии, особенно числом • и радиусом кривых, а также техническим уровнем постоянных устройств (систем) тягового электроснабжения, сигнализации и связи, что в ком плексе определяет возможность движения поездов с высокой скоростью и, следовательно, уменьшения времени поездки; высокоскоростной подвижной состав, конструкция и оснащение которого • определяют безопасность и комфорт поездки; организация движения поездов и обслуживания пассажиров; • тарифная политика. • Время поездки — один из важнейших факторов, определяющий спрос на перевозки тем или иным видом транспорта, поэтому уменьшение времени поездки обусловило значительный рост пассажиропотоков на ВСМ при соот ветствующем снижении числа пассажиров воздушного транспорта. Расширение сети внутренних и международных ВСМ в мире способ ствовало принятию администрациями железных дорог тарифной политики, учитывающей потребности, привычки пассажиров и оценку ими характе ра поездки, а также соответствие уровня цен качеству оказываемых услуг с учетом конкуренции других видов транспорта. Пассажирам предоставляется возможность выбрать одну из нескольких альтернатив по времени поездки, классу вагона, набору дополнительных услуг и т. п. с учетом скидок на групповые, туристические поездки и прочих льгот. На расстояниях менее 500 км при времени поездки до 2 ч 30 мин вы сокоскоростные поезда имеют неоспоримое преимущество перед воздушным транспортом, занимая в ряде случаев до 90 % указанного сегмента пас сажирских перевозок, и могут преобладать над легковыми автомобилями. Естественную нишу воздушного транспорта составляют сообщения на рассто яниях более 1000 км. В этом случае на самолеты приходится подавляющая доля перевозок, несмотря на то, что некоторую часть пассажиропотоков могут взять на себя ночные поезда повышенного уровня комфорта. На расстояниях 500–1000 км имеет место интенсивная конкуренция между железнодорожным и воздушным транспортом, и решающую роль при выборе пассажирами вида транспорта играют скорее не длительность поездки или полета, а набор и качество дополнительных услуг. Опыт показывает, что эти виды транспорта могут сотрудничать (дополнять друг друга) в определенных сегментах рынка пассажирских перевозок. Такое сочетание реализуется во внутриевропейских сообщениях, когда воздушный транспорт используется для перелета из одного крупного города в другой, а железнодорожный — для связи аэропорта прибытия с пунктами назначения, не обслуживаемыми воздушным транспортом (и в обратном по рядке), и в быстро развивающихся межконтинентальных сообщениях, когда 28 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

пассажиры заинтересованы в скорости и удобстве начальных и завершающих фаз поездки (до и после полета), которые выполняются с использованием железных дорог. Увеличивается и число международных аэропортов, об служиваемых ВСМ. Целесообразность этого обусловлена также и тем, что при сочетании разных видов транспорта можно предоставить пассажирам возможность совершить поездку с большими´ удобствами, чем любым из них в отдельности. В 2006 г. пассажирооборот высокоскоростных линий в мире составил 172,8 млрд пас.км. При этом 46 % пришлось на Японию, 45 % — на Западную Европу, в том числе 25 % — на Францию, 13 % — на Германию. Еще раз следует подчеркнуть, что столь серьезная технология, как высо коскоростное пассажирское движение, создание целостной сети ВСМ может опираться только на общегосударственную правовую базу. Мы упоминали принятую в СССР в 1988 г. соответствующую программу и ее печальную судьбу. В результате до сих пор в России нет ВСМ. Специалисты этого направления из Западной Европы и Японии, посе щая нашу страну, всегда подчеркивают, что Россия создана для высокоско ростного движения. Им непонятно промедление в этом вопросе. В Японии первая высокоскоростная линия Токио–Осака введена в эксплуатацию 1 ок тября 1964 г. Разработанный для этой линии подвижной состав, названный « серии 0» (рис. В.3), имел максимальную эксплуатационную ско рость 220 км/ч, максимальную конструкционную скорость 260 км/ч. Поезда модернизированной серии эксплуатировались вплоть до 2008 г.

Рис. В.3. Поезд «Shinkansen серии 0»

Положительный результат эксплуатации линии Токио–Осака повлиял на развитие высокоскоростного движения в Японии, поскольку в 1970 г. был принят закон «О развитии национальной сети железных дорог Shinkansen». § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 29

В соответствии с ним правительство Японии осуществляло государственное финансирование развития высокоскоростных железных дорог. Сейчас «Shinkansen» — это сеть скоростных линий общей протяженно стью 2459 км, строится еще 374 км. Рабочие скорости движения поездов на этих линиях доходят до 300 км/ч. Например, такую эксплуатационную ско рость имеет поезд «Shinkansen серии 500» (рис. В.4), введенный в 1996 г. на линиях «Tokaido Shinkansen» (Tokyo–ShinOsaka) протяженностью 515,4 км и «Sanyo Shinkansen» (ShinOsaka–Hakata) протяженностью 553,7 км.

Рис. В.4. Поезд «Shinkansen серии 500» Оператором на линиях «Shinkansen» являются компании, входящие в «Japan Railways Group» (JR Group). Поездами «Shinkansen» перевезено уже более ше сти миллиардов пассажиров. Линии «Shinkansen» зачастую идут параллельно старым (узкоколейным) путям, но отличаются от них качеством рельсов, соединенных сварными швами, большими радиусами поворотов, отсутствием пересечений с другими дорогами на одном уровне. Вместо объездов препятствий, требующих боль шого радиуса поворота, используются мосты и тоннели. После запуска поезда «Shinkansen серии E5» (рис. В.5) на ряде линий «Shinkansen» рабочие скорости доведены до 320 км/ч. Поезд «Shinkansen серии E5» разработан на базе испытательного прототипа «Shinkansen Fastech 360» (рис. В.6), имеющего максимальную эксплуатационную скорость 360 км/ч и максимальную проектную скорость 405 км/ч [23]. Однако, как установлено в результате испытаний прототипа, скорости более 360 км/ч для рельсовых линий нецелесообразны изза повышенного износа контактной сети, высокого уровня шума и недопустимой длины тор мозного пути. 30 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

Рис. В.5. Поезд «Shinkansen серии E5»

Рис. В.6. Испытательный поезд «Shinkansen Fastech 360»

Технология «Shinkansen» используется и в других странах мира. Так, в 2007 г. Тайваньской высокоскоростной железной дорогой THSR («») запущена линия с рабочей скоростью движения 300 км/ч, построенная по японской технологии. В частности, предусмотрена возмож ность эксплуатации линии в сейсмоопасных условиях. Для этой линии в Япо нии произведены поезда «Shinkansen серии 700T». По технологии «Shinkansen» создаются поезда так называемой «серии 395» с максимальной скоростью движения 225 км/ч для «HighSpeed Line 1» («Британской высокоскоростной линии 1»), соединяющей Лондон через Кент с британским концом тоннеля под ЛаМаншем. Правительство Брази лии планирует создание высокоскоростной рельсовой системы, разработку § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 31

и строительство которой предложила провести Япония по своей технологии «Shinkansen» [23]. История европейских высокоскоростных сообщений началась во Франции. Впервые идея создания «TGV» («Скоростного поезда») возникла в 60е годы XX века в ответ на строительство Японией скоростной сети «Shinkansen». В то время французское правительство покровительствовало введению но вых технологий, велись исследования по созданию поездов на магнитном подвесе и поездов на воздушной подушке «Aerotrain». Одновременно с этим «SNCF» («Французская национальная железнодорожная компания») начала проектирование скоростного поезда, который можно было бы использовать на обычных железных дорогах. Первоначально планировалось, что «TGV» будет турбопоездом (с газо турбинным двигателем), название расшифровывалось как «turbine grande vitesse» («скоростная турбина»). Газовая турбина была выбрана в качестве двигателя за относительно небольшую величину, а также большую удельную и выходную мощность. Был построен первый прототип «TGV 001» с этим типом двигателя, но резкое увеличение цены на нефть во время энергети ческого кризиса 1973 г. вынудило отказаться от газовых турбин по причине повышенного по сравнению с дизелем расхода топлива. Однако топливного бака «TGV 001» объемом 8000 л хватало лишь на 1100 км пути. Тогда было принято решение реализовывать проект на основе электропоездов, питающих ся от контактной сети. Планировалось, что на новых французских атомных электростанциях электричества будет вырабатываться достаточно. В 1976 г. французское правительство выделило деньги на крупномас штабную реализацию проекта «TGV». Вскоре началось строительство пер вой скоростной линии «LGV SudEst» («Скоростная линия ЮгоВосток») между Парижем и Лионом. Линия «TGV» между Парижем и Лионом про тяженностью 410 км была введена в эксплуатацию 27 сентября 1981 г. По движной состав, разработанный французской фирмой «Alstom» с исполь зованием отдельных узлов канадской фирмы «Bombardier» для первой ли нии «TGV», назван «TGV SudEst» (рис. В.7). Он имеет максимальную эксплуатационную скорость 220 км/ч, максимальную конструкционную ско рость 270 км/ч (после модернизации 300 км/ч). За ней последовали ли нии: «LGV Atlantique» (1989 г.), «LGV RhoneAlpes»ˆ (1992 г.), «LGV Nord» (1993 г.), «LGV M´editerran´ee» (2001 г.), «LGV Est» (2007 г.). Внедрение «TGV» заменило авиасообщение между городами, включенны ми в ее сеть: поездка на «TGV» стоит дешевле, занимает меньше времени, на железной дороге меньше формальностей при регистрации и посадке, а вок залы расположены, как правило, в центре городов. Строящиеся для поездов «TGV» специальные выделенные трассы «LGV» («Высокоскоростная линия») без резких поворотов позволяют поездам дви гаться со скоростью до 320 км/ч. Такую скорость развивают поезда «TGV Du plex» (рис. В.8), эксплуатирующиеся с 1996 г., пассажирские вагоны которых для повышения объема перевозок без увеличения количества составов и ва гонов в каждом поезде имеют два этажа с входной дверью на нижнем уровне, 32 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

Рис. В.7. Высокоскоростной поезд «TGV SudEst»

Рис. В.8. Вагоны поезда «TGV Duplex»

и поезда «TGV POS» (рис. В.9), эксплуатирующиеся с 2006 г., название ко торых расшифровывается как «Paris–Ostfrankreich–Suddeutschland»¨ (Париж– Восточная Франция–Южная Германия). Одним из основных преимуществ «TGV» перед другими скоростными железнодорожными системами является возможность использования суще § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 33

Рис. В.9. Поезд «TGV POS»

ствующей инфраструктуры. Благодаря такой совместимости поезда «TGV» для охвата большего числа населенных пунктов используют пути и станции обычных линий, где в целях безопасности скорость ограничена величиной 220 км/ч, и прибывают в центр города, к платформам старых вокзалов (напри мер, к Лионскому вокзалу в Париже). Сегодня сеть «TGV» охватывает города на юге, западе и северовостоке Франции и обслуживает более 200 направлений во Франции и за ее пре делами. Франция имеет протяженность ВСМ 1840 км, средняя скорость на которых составляет 280 км/ч, максимальная — 320 км/ч, строится 275 км ли ний и планируется строительство новых линий во Франции (протяженностью более 2400 км) и соседних странах. Некоторые соседние страны, в том числе Бельгия, Италия и Швейца рия, построили свои линии «TGV» и подключили их к французской сети. В Германии и Нидерландах действует аналогичная и совместимая с «TGV» железнодорожная сеть «», а в Великобритании — «». «Thalys» — это сеть высокоскоростных железнодорожных линий, связы вающих Париж (Франция), Брюссель (Бельгия), Амстердам (Нидерланды) и Кёльн (Германия). Решение о строительстве такой ВСМ было принято в 1987 г. национальными операторами железных дорог четырех стран — участниц проекта, а первый поезд по маршруту Париж–Брюссель–Амстердам отправился 4 июня 1996 г. Поезда следуют как по специально выделенным высокоскоростным лини ям, так и по старым путям для обычных составов. В дальнейшем планируется

2 Ю. Ф. Антонов, А. А. Зайцев 34 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

полностью перейти на высокоскоростные линии. Максимально допустимая скорость (зависит от типа пути) составляет 300 км/ч. Сеть «Thalys» экс плуатирует «одноэтажные» поезда «Thalys PBKA» (рис. В.10), произведенные французской компанией «Alstom» на базе модели «TGV Duplex».

Рис. В.10. Поезд «Thalys PBKA»

«Eurostar» — это железнодорожная сеть, соединяющая Лондон и граф ство Кент в Великобритании с Парижем, Лиллем (Франция) и Брюсселем (Бельгия). Поезда «Eurostar» (рис. В.11), эксплуатирующиеся с 1993 г., про изводились французской компанией «Alstom» на базе поезда «TGV R´eseau». Существуют два типа составов «Eurostar»: «Eurostar Three Capitals» («Три столицы») и «Eurostar North of London» («Север Лондона»). Все составы «Eurostar» приспособлены для работы на линиях «LGV», включая линию в «Евротоннеле» и стандартные линии в Великобритании, бельгийских ли ниях и британских системах с третьим рельсом, распространенных на юге страны. Поезда «Eurostar Three Capitals» пересекают пролив ЛаМанш по «Евротоннелю». Составы «Eurostar North of London» никогда не использова лись для международных перевозок: на них перевозят пассажиров из Лондона в города севернее столицы. Системы, аналогичные «TGV», действуют также в Южной Корее («KTX»), Испании («AVE») и США (« Express»). Компании «SNCF» и «Alstom» в настоящее время исследуют новые технологии, которые могут быть использованы для скоростного наземного транспорта во Франции. Планируется продолжить развитие системы «TGV», но в новой форме — «AGV» (automotrice a` grande vitesse). Планируется, что двигатели на поездах нового типа будут устанавливаться под каждым вагоном, тогда отпадет потребность в локомотивах. Проектная максимальная скорость — 360 км/ч. Первый прототип «AGV» был представлен 5 февраля 2007 г. [23]. Ведутся исследования в области магнитной левитации. Суще § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 35

Рис. В.11. Поезд «Eurostar»

ствуют и проекты создания «гибридной» линии, когда магнитное полотно укладывается между рельсами. Южная Корея в 2006 г. приняла государственный план строительства национальной высокоскоростной железнодорожной сети, финансирование осу ществляется государством. Протяженность линий ВСМ «KTX» («Корей ский железнодорожный экспресс»), построенных по французской технологии «TGV» с рабочей скоростью 300 км/ч, составляет 330 км, строится еще 82 км. Оператор — компания «Korail». Первая линия ВСМ «KTX» Сеул–Тэгу введена в эксплуатацию 1 апреля 2004 г. Подвижной состав для этой линии, созданный французской компанией «Alstom» на базе поезда «TGV R´eseau», имеет название «KTXI», максималь ную эксплуатационную скорость 300 км/ч, максимальную конструкционную скорость 350 км/ч. Корейской компанией «Hyundai Rotem» для ВСМ «KTX» на базе про тотипа «HSR 350x» разработан новый высокоскоростной поезд, имеющий такие же скоростные характеристики, как и французский «KTXI», получив ший название «KTXII» (в феврале 2010 г. переименован в «KTXSancheon», рис. В.12). В дальнейшем Корея надеется запустить поезда следующего поко ления «Highspeed Electric » («HEMU»), которые должны будут развивать скорость до 400 км/ч [27].

2* 36 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

Рис. В.12. Поезд «KTXSancheon»

В Испании в 2004 г. принят закон «О реформе железнодорожного транс порта», предусматривающий финансирование железнодорожной инфраструк туры (строительство и содержание) из средств государственного бюджета. Протяженность ВСМ «AVE» («Испанский высокоскоростной») с эксплуата ционной скоростью 200 км/ч и более составляет 1225 км, строится 462 км, планируется построить 2580 км. Оператор линий «AVE» — государственная компания «Renfe». Первая линия Мадрид–Севилья протяженностью 471 км введена в экс плуатацию 14 апреля 1992 г. к выставке «Экспо92», проходящей в Севилье. Семь дней спустя — 21 апреля 1992 г. началась коммерческая эксплуатация линии рейсами из Мадрида в Севилью и обратно с остановками в Кордове, Пуэртольяно и СьюдадРеаль. Подвижной состав, разработанный для этой линии французской компанией «Alstom» на базе поезда «TGV Atlantique», назван «AVE серии 100» (рис. В.13), имеет максимальную эксплуатационную скорость 250 км/ч, максимальную конструкционную скорость 300 км/ч. По езда этой серии работают в основном на линии Мадрид–Севилья–Малага. С 2001 г. в основном для обслуживания строящейся высокоскоростной линии Мадрид–Барселона, введенной в эксплуатацию 20 февраля 2008 г., приобретались поезда, созданные испанской фирмой «» совместно с ка надской «Bombardier» на базе стандартных поездов «Talgo» с изменением конструкции тележек для максимальной скорости 350 км/ч и европейской колеи. Поезд получил название «Talgo 350» (рис. В.14), или «AVE серии 102». Заявленная максимальная эксплуатационная скорость поезда 330 км/ч. Изза своего необычного аэродинамического дизайна (передняя часть локомотива напоминает клюв) поезд был прозван «Пато» («Утка»). § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 37

Рис. В.13. Высокоскоростной поезд «AVE серии 100»

Рис. В.14. Поезд «Talgo 350»

В 2005 г. на линиях «AVE» начали использовать поезда «AVE серии 103» (рис. В.15) из семейства «Velaro» немецкой фирмы «Siemens». Установленная максимальная скорость этих поездов 350 км/ч. Следует обратить внимание, что высокоскоростные линии в Испании, как и в Японии, прокладываются в сложнейших геологических условиях горной местности. На северовостоке США параллельно побережью Атлантического океана через густонаселенные районы с 11 декабря 2000 г. курсируют высокоскорост ные поезда «Acela Express». Они соединяют Вашингтон, Балтимор, Филадель фию, НьюЙорк и Бостон, преодолевая путь 734 км (456 миль) за семь часов. 38 Введ. Высокоскоростное движение на принципе «колесо–рельс»

Рис. В.15. Поезд «AVE серии 103»

Подвижной состав «Acela Express» был произведен канадской компанией «Bombardier» на основе системы «TGV» французской компании «Alstom». Максимальная скорость «Acela Express» в регулярном пассажирском дви жении составляет 240 км/ч. Маршрутная скорость ниже: при поездке из конца в конец по всей 734километровой трассе она составляет 109–113 км/ч в зависимости от рейса и числа остановок. При этом «Acela Express» эксплу атируется на обычных (но реконструированных) линиях. Поезд оборудован устройствами для наклона кузова, что позволяет лучше вписываться на высо кой скорости в кривые малого радиуса. Практически вся линия принадлежит Национальной железнодорожной пассажирской корпорации «», за ис ключением участка в северных пригородах НьюЙорка (между НьюРошелью и НьюХэвеном), принадлежащего «Metro North Railroad» — оператору при городных пассажирских перевозок к северу от НьюЙорка. Поезд составляет серьезную конкуренцию авиационному сообщению. На долю «Acela Express» (рис. В.16) приходится около половины пассажиро потока между Вашингтоном и НьюЙорком, а также 37 % пассажиропотока между НьюЙорком и Бостоном. В среднем за год высокоскоростные поезда «Acela Express» перевозят порядка трех миллионов пассажиров. Помимо этого еще 6,9 млн пассажи ров перевозятся особыми поездами «Acela Express», которые курсируют как обычные пассажирские и делают много остановок. В Германии сегодня действует Федеральный план развития транспортных путей сообщения до 2015 г. С 1986 г. правительство Германии финансировало компании « AG» («DB AG») разработку высокоскоростного по езда «ICE» («Междугородный экспресс»), предназначенного для эксплуатации со скоростью более 200 км/ч. Сегодня «ICE» — это сеть скоростных линий, распространенная в Герма нии и охватывающая Нидерланды, Австрию, Швейцарию, Данию и Францию. По сети «ICE» осуществляются пассажирские перевозки во все крупные немецкие города: Берлин, Мюнхен, Гамбург, Ганновер, Штутгарт, Бремен, § В.2. Современное высокоскоростное движение в мире 39

Рис. В.16. Поезд «Acela Express»

Нюрнберг, Дрезден, Лейпциг, Кёльн, Бонн. Она связывает Германию с со седними государствами посредством рейсов в Амстердам (Голландия), Льеж и Брюссель (Бельгия), Париж (Франция), Цюрих и Базель (Швейцария), Вена (Австрия), Орхус и Копенгаген (Дания). Ввод в эксплуатацию первой линии ВСМ «ICE» Фульда–Вольфсбург состоялся в 1988 г. Подвижной состав, разработанный для этой линии, на зван «ICE 1» (рис. В.17), имеет максимальную эксплуатационную скорость 230 км/час, максимальную конструкционную скорость 280 км/ч. С 2000 г. на ВСМ Германии используются поезда «ICE 3» (рис. В.18) семейства «», их максимальная проектная скорость движения составляет 330 км/ч. В отличие от французской «TGV» или японской «Shinkansen» сеть «ICE» не разрабатывалась как единая система, поэтому далеко не на всех участках поезда последнего поколения («ICE 3») могут развить свою максимальную скорость 330 км/ч. Обычно сети высокоскоростных поездов расходятся лучами из одного основного пункта («TGV» из Парижа, «Shinkansen» из Токио). Особенность сети «ICE» состоит в том, что основные линии идут с севера на юг и с востока на запад. Сегодня суммарная длина участков, на которых поезда «ICE» могут развивать скорость больше 230 км/ч, составляет 1300 км, на двух участ ках: Франкфурт–Кёльн и Нюрнберг–Мюнхен (рис. В.19), скорость достигает 320 км/ч. Планируется построить еще 625 км ВСМ. Оператор дорог — ком пания «DB AG».