Как известно, железнодорожный транспорт занимает первое место по безопасности и надежности, а также второе место по популярности во всем мире, после велосипеда. И это не удивительно, что инженеры всех постиндустриальных стран ведут разработки альтернативных транспортных средств на базе железнодорожных путей. На такие проекты государства ежегодно выделяют миллионы долларов. Эти вложения являлись бы пустой тратой средств, если бы были неприменимы в скором времени. Поэтому среди рассмотренных далее проектов преобладает реалистичный подход к созданию транспорта, ориентированного на ближайшее будущее.

Применение методов и инструментов из аэрокосмической промышленности и робототехники для железнодорожного транспорта ведется уже двадцать пять лет и уже достигло промышленного уровня. Научно-исследовательская деятельность в современном железнодорожном транспорте сосредоточена  в семи областях:

1)    Колеса

Контакт «колесо и рельса» является основным элементом железнодорожного транспортного средства. Именно поэтому структурная динамика колес и рельс должны быть приняты во внимание.

2)    Акустика

Основной экологической проблемой современных систем железнодорожного транспорта являются шумовые возмущения, вызванные вождением транспортных средств на территориях вокруг железнодорожной полосы. Первым шагом для ее профилактики является разработка эффективных инструментов анализа и прогнозирования шумовых загрязнений окружающей среды.

3)    Износ

В настоящее время разрабатываются точные методы прогнозирования износа, который, по существу, будет способствовать разработке новых железнодорожных транспортных средств с низким уровнем износа.

4)    Стабильность при боковом ветре

Термин стабильность при боковом ветре означает безопасность движения железнодорожных транспортных средств при очень сильном боковом ветре, например, во время штормов. Из-за увеличения скорости вождения и облегчения веса железнодорожных составов современных поездов, эта проблема продвинулась к ключевым вопросам для развития новых транспортных средств.

5)    Термоупругие тормозные колодки

Большое значение сегодня имеет цель разработать тормозную модель, способную учитывать не только механические, но и тепловые эффекты во время процесса торможения высокоскоростных поездов.

6)    Мехатроника

Следующим этапом развития железнодорожного транспорта является применение мехатроники. Например, использование датчиков для управления процессами перевозок с учетом обратной связи, что уменьшает износ и шум и повышает комфорт во время езды.

7)    Энергетические системы

Снижение потребления энергии и выбросов CO2 будет привлекать все больше и больше внимания в будущем. [1]

На данный момент ученые имеют доступ к материалам и технологиям, не доступным ранее. Поэтому среди самых распространенных технологий будущего мы можем выделить три, которые наиболее распространены в инженерных кругах, а также находятся на стадии воплощения в жизнь.

Прежде всего, поезд на воздушной подушке (Ground-Effect robot). Это идея поездов на магнитной подвеске (Maglev), но в данной технологии существует достаточно много аэродинамического сопротивления, которое возникает, в основном, между нижней частью поезда на магнитной подушке и его треком, что делает эти транспортные средства менее эффективными (что в сочетании с другими проблемами делают технологию поездов на магнитной подвеске очень дорогой).

Поезд на воздушной подушке использует преимущества быстро движущегося воздуха и небольшие короткие крылья, чтобы летать над землей, подобно магнитной подвеске без магнитной подушки. Однако достаточно сложным является управление таким транспортным средством, так как вы должны управлять скорее самолетом, чем поездом, а это означает, что вам приходится иметь дело с креном, рысканием и тангажом.

По предварительным расчетам, мы сможем путешествовать со скоростью 200 километров в час в U-образном бетонном канале, который будет предотвращать выход поезда из-под контроля. [2]

Одним из самых интересных нововведений в области транспорта должен быть поезд Hyperloop. Hyperloop является концептуальной высокоскоростной транспортной системой, первоначально выдвинутой инженером Илоном Маском (Elon Musk). Она состоит из тоннеля с пониженным давлением, в котором капсулы ездят на воздушной подушке засчет обеспечивающих передвижение линейных асинхронных двигателей и воздушных компрессоров.

При скорости примерно в 970 километров в час, поезд доставит пассажира из Лос-Анджелеса в Сан-Франциско всего за 30 минут. [3]

Еще одной передовой технологией является SkyTran. SkyTran – это запатентованное, высокоскоростное, недорогое персональное транспортное средство, впервые предложенное изобретателем Дугласом Малевски (Douglas Malewicki) в 1990 году, а также находящимся в стадии разработки под руководством компании Unimodal Inc. Unimodal Inc. в настоящее время сотрудничает с NASA, чтобы тестировать и развивать SkyTran.

Сеть SkyTran с компьютерным управлением, легкими двух пассажирскими кабинами, перемещающимися по поднятым над землей трекам и использующими уникальную, разработанную специально для данного транспорта, технологию магнитной левитации SkyTran (STML), как ожидается, сможет достигать скорости 160 километров в час. SkyTran перемещает пассажиров быстрым, безопасным, экологичным и экономичным образом.

Система SkyTran разрабатывается в Израиле в качестве пилотного проекта. Первоначально планировалось завершить проект в Тель-Авиве до конца 2015 года. [4]

В результате краткого анализа приведенных передовых технологий и сопоставления их ключевых аспектов с основными областями научно-исследовательской деятельности в железнодорожном транспорте следует вывод, что передовые транспортные технологии будущего в полной мере отвечают современным требованиям, а в некоторых случаях и исключают их наличие, благодаря инновационным механизмам передвижения транспортных средств.

С внедрением и разработкой новых технологий железнодорожного транспорта, направленных в первую очередь на уменьшение износа и шума, повышается комфорт во время езды, что несомненно влечет за собой рост сторонников инновационных транспортных средств, а также активную поддержку разработок государствами.

Как мы можем заметить, большинство из рассмотренных подходов к перевозке грузов и пассажиров в данный момент находятся в разработке. Ведутся исследования по поиску новых решений. Поэтому мы можем утверждать, что данное направление развития индустрии транспорта является перспективным и востребованным. Инженеры всего мира проявляют высокий интерес к данной отрасли и стремятся к уменьшению сопротивления движению транспортных средств и увеличению скорости передвижения.

1. Robotcs and Mechatronics Center: Railway Systems [электронный ресурс] // http://www.dlr.de/rmc/rm/en/desktopdefault.aspx/tabid-5307/ (дата обращения: 21.10.2016)
2. Ground-Effect Robot could be key to future high-speed trains [электронный ресурс] // http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/ground-effect-robot-could-be-key-to-future-high-speed-trains (дата обращения: 01.11.2016)
3. Hyperloop: Идея «Скоростной трубы» Элона Маска медленно воплощается в жизнь [электронный ресурс] // http://hi-news.ru/technology/hyperloop-ideya-skorostnoj-truby-elona-maska-medlenno-voploshhaetsya-v-zhizn.html (дата обращения: 03.11.2016)
4. About skyTran [электронный ресурс] //  http://www.skytran.com/skytran/ (дата обращения: 03.11.2016)

Все статьи автора «Москвина Юлия Александровна»