Высокоскоростной железнодорожный транспорт за рубежом

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новосибирский государственный  технический университет

Кафедра Электротехнических комплексов

 

 

 

 

 

Реферат

 по дисциплине  «Введение в специальность»

 На тему: «Высокоскоростной железнодорожный транспорт за рубежом»

 

 

 

 

 

Выполнили:

Новолодский М.В., Бороненко А.О

Студенты ФМА гр. ЭМ-25

Проверил:

Малозёмов Б.В.

 

 

 

г. Новосибирск, 2012 год.

Оглавление

Введение. 3

История электрификации железных дорог. 4

Что такое Высокоскоростной наземный транспорт? 10

История развития высокоскоростного наземного  транспорта. 11

Преимущества  ВСНТ в сравнении с другими  видами транспорта. 18

Будущее ВСНТ 19

Заключение. 20

Список  литературы. 21

 

 

 

Введение.

Одним из основных видов  транспорта во всем мире  - железнодорожный транспорт. Железные дороги имеют чрезвычайно важное государственное, экономическое, социальное и оборонное значение. От них требуется своевременная и качественная работа для удовлетворения потребностей населения, грузоотправителей и грузополучателей в перевозках.

Железные дороги располагают  различными инженерными сооружениями, техническими устройствами и средствами, основными из которых являются железные пути, подвижной состав (локомотивы и вагоны), локомотивное и вагонное хозяйства, сооружения и устройства сигнализации, связи, электро- и водоснабжения, железнодорожные станции и узлы.

Бесперебойная и безаварийная работа многоотраслевого хозяйства  железнодорожного транспорта требует согласованного функционирования всех его звеньев. Для того чтобы с наибольшей эффективностью направить свои усилия на совершенствование перевозочного процесса, каждому специалисту необходимо не только быть профессионалом в своей области, но и обладать знаниями по вопросам, связанным с другими, смежными отраслями железнодорожного транспорта.

 

История электрификации железных дорог.

В последней четверти XIX в. обозначились контуры новых направлений локомотивостроения — электро- и тепловозостроение.

На возможность применения электрической тяги на железных дорогах указывал еще в русский специалист Ф. А. Пироцкий в 1874 г. В 1875—1876 гг. он проводил опыты на Сестрорецкой железной дороге по передаче электроэнергии по изолированным от земли рельсам. Передача осуществлялась на расстояние около 1 км. В качестве обратного провода был использован второй рельс. Электроэнергия передавалась маленькому двигателю. В августе 1876 г. Ф. А. Пироцкий поместил в «Инженерном журнале» статью с результатами своих работ. Эти опыты навели его на мысль использовать электроэнергию для вагонеток, движущихся по металлическим рельсам.

Практическая реализация идеи использования  электрической энергии на транспорте принадлежит Вернеру Сименсу (Германия), построившему первую электрическую  железную дорогу, экспонировавшуюся на Берлинской промышленной выставке в 1879 г. Она представляла маленькую узкоколейную дорогу, предназначавшуюся для прогулок посетителей выставки. Короткий поезд из открытых вагончиков приводился в движение электровозом с двумя моторами, которые получали постоянный ток напряжением   150В от железной полосы, уложенной между рельсами. Обратным проводом служил один из ходовых рельсов.

В 1881 г. В. Сименс построил пробный  участок электрической дороги в  пригороде Берлина - Лихтерфельде, впервые применив мотор-вагон. Ток напряжением 180В подводился к одному из ходовых рельсов, а другой рельс служил обратным проводом.

Во избежание больших  потерь электроэнергии, которые возникали  из-за плохой изолирующей способности деревянных шпал, Сименс решил изменить электрическую схему питания электродвигателя. Для этого на электрической дороге, построенной в том же 1881 г. на Всемирной Парижской выставке, был применен подвесной рабочий провод. Он представлял железную трубку, подвешенную над рельсами. Нижняя часть трубки была снабжена продольным прорезом. Внутри трубки ходил челночок, соединенный через прорез с гибким проводом, который прикреплялся к крыше локомотива и передавал электрический ток электродвигателю. Такая же трубка, подвешенная рядом с первой, служила обратным проводом. Подобная система была применена на построенных в 1883— 1884 гг. пригородных трамваях Мёдлинг - Фордербрюль в Австрии и Франкфурт - Оффенбах в Германии, работавших при напряжении 350 В.

Примерно в это же время в Кинреше, Ирландия, на трамвайной линии была применена проводка тока по третьему рельсу, который устанавливали на изоляторах рядом с ходовыми рельсами. Однако эта система оказалась совершенно неприемлемой в условиях города, мешая движению экипажей и пешеходов.

Интересно отметить, что  техническую обреченность такой  системы подачи электрического тока мотору предвидел ранее Ф. А. Пироцкий, который писал в 1880 г. в газете «С.-Петербургские ведомости»: «Построенная мною электрическая железная дорога есть простейшая и дешевейшая. Она не требует затрат на среднюю рельсовую линию, напрасно увеличивающую стоимость дороги на 5% и прекращающую экипажное движение в городе. Она не требует затрат и на чугунные столбы, стоящие чрезмерно дорого».

Это письмо было опубликовано Пироцким в связи с появившимися в печати сообщениями о результатах проведенных им 3 сентября 1880 г. в Петербурге испытаний электрического трамвая. В это время Ф. А. Пироцкий усиленно занимался реализацией своих проектов, связанных с созданием надежного городского электрического транспорта. Он понимал, что развитие магистрального железнодорожного электрического транспорта невозможно без решения коренной проблемы электротехники — осуществления передачи электроэнергии на дальние расстояния. Учитывая это, Пироцкий сконцентрировал свое внимание на опытах электродвижения вагона, принятого на городских конно-железных дорогах. В результате ему удалось в 1880 г. впервые осуществить движение по рельсам настоящего двухъярусного моторного вагона. Результаты своей работы Ф. А. Пироцкий представил в 1881 г. на Международную электрическую выставку в Париже, где экспонировал свою схему электрической железной дороги.

 

В 1884 г. в Брайтоне (Англия) была построена  по схеме Пироцкого электрическая железная дорога с питанием от одного из рельсов протяженностью 7 верст. Эксплуатация только одного вагона дала чистой прибыли, по сравнению с конной тягой 420 франков в день.

С середины 80-х годов XIX в. развитием электрической тяги на железных дорогах начинают усиленно заниматься американские инженеры и предприниматели, которые энергично принялись за усовершенствование электрических локомобилей, а также способов подводки тока.

Над проблемой электрического железнодорожного транспорта работал в США Т. А. Эдисон, построивший за период с 1880 по 1884 г. три небольшие опытные линии. В 1880 г. он создает электровоз, который по своему внешнему виду напоминал паровоз. Электровоз питался электрическим током от путевых рельсов, один из которых был подключен к положительному, а другой к отрицательному полюсу генератора. В 1883 г. Т. А. Эдисон совместно с С. Д. Филдом построил более совершенный электровоз («The Judge»), экспонировавшийся на выставке в Чикаго и позже в Луизвилле.

К 1883 г. относятся работы американского инженера Л. Дафта, создавшего первый магистральный электровоз («Атрёг») для стандартной колеи, предназначенный для железной дороги Саратога—Мак-Грегор. В 1885г. Дафт построил улучшенную модель электровоза для Нью-Йоркской эстакадной железной дороги. Локомотив, названный «Benjamin Franklin», весил 10 т, имел длину более 4 м и был снабжен четырьмя ведущими колесами. Электрический ток напряжением 250В подавался по третьему рельсу к мотору мощностью 125 л. с, который мог тянуть состав из восьми вагонов со скоростью 10 миль в час (16 км/ч).

В 1884 г. швейцарский инженер  Р. Тори построил экспериментальную  железную дорогу с зубчатым зацеплением, соединив с ее помощью находящуюся на горном склоне гостиницу с местечком Терри (недалеко от Монтре на Женевском озере). Локомотив имел четыре ведущих колеса и перемещался по весьма крутому наклону. Его мощность была небольшой и позволяла перевозить одновременно четырех пассажиров. На спуске в процессе торможения мотор работал как генератор, возвращая электрическую энергию в сеть.

В течение ряда лет инженерная мысль неустанно работала над  совершенствованием техники подачи тока к электровозу.

В 1884 г. в Кливленде Бентли и Найт построили трамвай с подземным проводом. Аналогичная система была введена в 1889 г. в Будапеште. Этот способ электропитания оказался неудобным в эксплуатации, так как желоб быстро загрязнялся.

В конце 1884 г. в Канзас-Сити (США) Генри испытал систему с  медными воздушными проводами, из которых один был прямой, другой — обратный.

К 1885 г. относится постройка  бельгийским специалистом Ван-Депулем в Торонто (Канада) первого трамвая с одним воздушным рабочим проводом. В его схеме обратным проводом служили ходовые рельсы. Вдоль линии сооружали столбы с консолями, к которым прикрепляли изоляторы с рабочим проводом. Контакт с рабочим проводом осуществлялся с помощью металлического ролика, насаженного на штангу трамвая, который во время движения «катился» по проводу.

Эта система подвески оказалась  очень рациональной, после дальнейшего совершенствования была принята во многих других странах и вскоре получила всеобщее распространение. К 1890 г. в США находилось в эксплуатации около 2500 км электрических дорог трамвайного типа, а к 1897 г. 25 тыс. км. Электрический трамвай стал вытеснять старые виды городского транспорта.

В 1890 г. воздушный провод появился впервые в Европе на трамвайной линии в Галле (Пруссия). С 1893 г. электрические железные дороги в в Европе развиваются ускоренными темпами, в результате чего уже к 1900 г. их протяженность достигла 10 тыс. км.

В 1890 г. электрическая тяга была применена на выстроенной подземной лондонской дороге. Электрический ток напряжением 500В подавался на электродвигатель с помощью третьего рельса. Эта система оказалась очень удачной для дорог с самостоятельным полотном и начала быстро распространяться в других странах. Одно из ее достоинств — возможность электрификации дорог с очень большим расходом электроэнергии, к которым относились метрополитены и магистральные железные дороги.

В 1896 г. электрическая тяга с использованием токоведущего третьего рельса была впервые введена на участке  железнодорожной магистрали Балтимор—Охай. Электрификация коснулась отрезка дороги на подходе к Балтимору длиной 7 км. На этом участке пути был проложен 2,5-километровый тоннель, побудивший строителей электрифицировать его. Электровозы, работавшие на этом участке, получали электрическую энергию от третьего рельса при напряжении 600В.

Первые электрифицированные  железные дороги по своей протяженности были небольшими. Строительство железных дорог большой протяженности наталкивалось на трудности, связанные с большими потерями энергии, которые вызывает передача постоянного тока на длительные расстояния. С появлением в 80-х годах трансформаторов переменного тока, дающих возможность передавать ток на большие расстояния, они были введены в схемы питания электроэнергией железнодорожных магистралей.

С введением трансформаторов в  системе энергоснабжения образовалась так называемая «система трехфазно-постоянного тока», или, иначе, «система постоянного тока с трехфазной передачей силы». Центральная электрическая станция вырабатывала трехфазный ток. Он трансформировался на высокое напряжение (от 5 до 15 тыс. В, а в 20-х годах — до 120 тыс. В), которое подавалось к соответствующим участкам линии. На каждом из них имелась своя понижающая подстанция, от которой переменный ток направлялся к электромотору переменного тока, насаженному на один вал с генератором постоянного тока. От него питался электроэнергией рабочий провод. В 1898 г. значительная по протяженности железная дорога с самостоятельным полотном и с трехфазной системой тока была сооружена в Швейцарии и соединяла Фрейбург—Муртен—Инс. Вслед за ней последовала электрификация и ряда других участков железнодорожных магистралей и метрополитенов.

К 1905 г. электрическая тяга полностью вытеснила паровую. В течение нескольких десятков лет шла электрификация железных дорог, и уже к середине 20 века начал развиваться высокоскоростной наземный транспорт.

 

 

Что такое Высокоскоростной наземный транспорт?

Высокоскоростной наземный транспорт – это железнодорожная  инфраструктура, обеспечивающая движение поездов со скоростью не менее 250 км/ч. Движение, как правило, осуществляется по специально выделенным железнодорожным путям – высокоскоростным магистралям (ВСМ).

В разные исторические периоды  определение ВСМ варьировалось  в зависимости от уровня развития железнодорожного транспорта. Еще в начале XX века высокоскоростными называли поезда, достигающие скоростей более 150-160 км/ч. В дальнейшем эта планка поднималась все выше. Теперь ВСМ предполагают максимальную скорость от 300 км/ч.

Стоит отличать высокоскоростные поезда от скоростных, которые разгоняются не более чем до 250 км/ч. Так, например, скоростными считаются российские поезда ЭР200(«Аврора») и ЧС200 («Невский экспресс»), которые на испытаниях разгонялись до 220 км/ч, а в коммерческой эксплуатации – до 200 км/ч. Поезд «Сапсан», в 2009 году заменивший «Невский экспресс» на маршруте Москва – Санкт-Петербург, может развивать максимальную скорость 350 км/ч, то есть является высокоскоростным. Однако в России он движется по обычным путям, а не выделенным ВСМ.

Скоростное движение можно  наладить на уже существующих дорогах  путем их модернизации (установка без стыковых рельсовых соединений, более развитой системой электрификации).

Высокоскоростные магистрали возводятся «с нуля», требуют несколько  иных технологий строительства и  предназначены только для движения пассажирских высокоскоростных поездов.

Первые проекты ВСМ  были реализованы в Японии в 1960-х  годах, в дальнейшем они получили развитие по всему миру. Общая протяженность  линий ВСМ в Европе и Азии, по данным на начало 2011 года, приближается к 18 тыс. км.

 

История развития высокоскоростного  наземного транспорта.

Освоение высоких скоростей  было начато с использования подвижного состава с электрической тягой. Рекорды скорости принадлежат французским  железным дорогам: в 1945 г. электропоездом преодолена скорость 243 км/ч; в 1955 г. — 331 км/ч; в 1981 г. суперэкспрессом TGV — Trains Grande Vitesse, что в переводе с французского означает «сверхскоростной поезд» — 380 км/ч; в 1989 г. — 482,4 км/ч; в 1990 г. поездами того же типа после модернизации — 515,3 км/ч. Однако эксплуатационная скорость суперэкспресса ограничивается 300 км/ч.