Технологии
Технические решения, необходимые для безопасной и эффективной работы высокоскоростных железнодорожных магистралей, появились во второй половине 20 века и продолжают неуклонно совершенствоваться.
Стабильная эксплуатация подвижного состава инфраструктуры на высоких скоростях свыше 200 км/час требует решения целого ряда сложных инженерных задач — от этапа проектирования и строительства до организации процесса и управления движением поезда.
Технологии ВСМ обеспечивают возрастающий общественный запрос на высокоскоростные перевозки. В большинстве лидирующих в экономике стран высокоскоростное железнодорожное сообщение занимает свою нишу в обеспечении транспортной доступности, восполняя значительный пробел между авиацией, наиболее эффективной на расстояниях более 1000км, и автотранспортом.
В целях повышения доступности и качества пассажирских перевозок, а также повышения транпортно-логистических услуг в сфере грузовых перевозок одной из системных стратегических задач транспортного комплекса России является создание скоростного и высокоскоростного движения, что увеличит транспортную доступность социально-экономических центров, обеспечит территориальную связанность регионов, повысит мобильность, социальную и деловую активность населения.
Выделенная транспортная инфраструктура ВСМ высвободит ресурсы для грузового движения, позволит более эффективно осуществлять грузовые перевозки, даст возможность организовать ускоренное движение контейнерных поездов.
Технологии создания скоростного и высокоскоростного движения базируются на опыте создания и эксплуатации ВСМ за рубежом, а также на собственных разработках.
Земляное полотно
Конструкции земляного полотна ВСМ спроектированы с обеспечением требований по прочности, устойчивости и деформативности с учетом вибродинамического воздействия поездов при минимизации затрат на всем этапе жизненного цикла. Предусмотрено устройство двух защитных слоев земляного полотна на всем протяжении высокоскоростной магистрали не менее 2,5 м общей высоты. Земляное полотно запроектировано из условия обеспечения безопасного движения высокоскоростного железнодорожного подвижного состава со скоростями до 400 км/ч.
Проектные решения по земляному полотну соответствуют и технически увязаны с конструкциями верхнего строения пути, искусственных сооружений и инженерных коммуникаций. Максимальная накопленная остаточная деформация основной площадки земляного полотна при безбалластной конструкции верхнего строения пути не должна превышать 15 мм за весь срок службы.
Искусственные сооружения
- Разрезные балочные системы (стальные и сталежелезобетонные) 23.6 м, 34.2 м, 50 м;
- Неразрезные железобетонные балочные системы 41-66-41, 49-88-48, 58-101-59.
Безбалластный путь
Особое внимание в проектной документации уделяется безбалластной конструкции верхнего строения пути (БВСП). Его по праву можно считать не просто инновацией, а «прорывной инновацией», которая приведет к смене устоявшихся технологий строительства, технического обслуживания пути, а также норм содержания пути и требований к подвижному составу.
Данная инновация обеспечит потенциальную экономическую эффективность за счет улучшения значимых показателей, таких как скорость движения и вес поездов, долговечность технических средств и трудоемкость их обслуживания. Эффективность данной технологии определена на основе сравнения технических характеристик БВСП и ВСП на балласте исходя из прогнозируемого долгосрочного влияния на значимые показатели. Разработанная конструкция БВСП обеспечивает необходимые параметры взаимодействия в системе «колесо-рельс» в диапазоне скоростей до 400 км/ч при заданных геометрических параметрах железнодорожного пути и уровне комфорта. Конструкция является мало обслуживаемой со значительно большим сроком полезного использования в сравнении с ВСП на балласте.
Электроснабжение
Контактная сеть КС-400 разработана на основе математического моделирования динамического взаимодействия с токоприемниками электроподвижного состава. Модель контактной подвески построена на базе методе контактных элементов (МКЭ) в нелинейной пространственной постановке задачи, что позволило описать систему максимально детально при минимальном числе принятых допущений. Динамическая контактная задача решена с применением метода штрафа.
В контактной сети КС-400 используется целый ряд инновационных для России технических решений в части узлов и конструкций:
- Контактные провода из сверхпрочных сплавов «медь-магний» или «медь-хром-цирконий»;
- Фундаменты в виде буронабивных свай;
- Опорные и поддерживающие конструкции повышенной жесткости;
- Барабанные компенсаторы с подшипниками скольжения;
- 5-пролетные сопряжения анкерных участков с узлами для реализации схем плавки гололеда или проф. подогрева;
- Воздушные стрелки без пересечения проводов с дополнительной (третьей подвеской);
- Стационарные системы мониторинга и диагностики и другие.
Для расчета электротехнических параметров КС-400 были построены специальные электродинамические модели тяговой сети, модели токораспределения, растекания тока в земляном полотне, а также нестационарные модели нагрева проводов с учетом обтекания ветром. Расчет тяговой сети выполнен на основе МКЭ в неуравновешенном режиме, когда падения напряжений по длине проводов — нелинейны.
