3.1. Технологический проект, структура и обслуживание высокоскоростных поездов и путей

В последнее время существенно улучшены аэродинамические характеристики подвижного состава. Сопротивление движению современных электропоездов сети Синкансен (Япония) при скорости 300км/ч приблизительно такое же, как поездов прежних серий той же длины (400м) при скорости 220км/ч. Это, кроме всего прочего, позволяет уменьшить расход электроэнергии на тягу.

Для расширения полигона линий регулярного обращения поездов со скоростью 300км/ч и более необходимо дальнейшее совершенствование подвижного состава. Первоочередным представляется внедрение следующих технических новшеств:

- систем управления сцеплением колес с рельсами, обеспечивающих эффективный разгон поезда и его устойчивое движение со скоростью более 300 км/ч даже в условиях плохого сцепления (например, при рельсах, покрытых коркой льда);

- конструктивных решений, обеспечивающих дальнейшее снижение сопротивления движению (особенно в пространстве между низом кузовов вагонов и путем);

- конструктивных решений по подвижному составу и пути, уменьшающих ударное взаимодействие между колесом и рельсом;

- более эффективных конструкций механического тормоза и других вспомогательных тормозных систем;

- конструктивных решений по рельсовому пути, позволяющих эффективно применять вихретоковый тормоз.

Также весьма важно, чтобы пассажиры эффективно использовали время нахождения в поезде во время поездки. Так, пассажиры в Европе и США в пути следования часто пользуются персональными компьютерами, поэтому желателен по возможности низкий уровень вибраций. В ближайшей перспективе расширится пользование услугами сети Интернет, для чего следует предусмотреть соответствующие бортовые устройства.

Поскольку высокоскоростной поезд относится к пассажирским поездам, проходящим от 200 до 300км за час, то технология развития высокоскоростной железнодорожной магистрали основана на системе специальных путей для такого поезда. Системе высокоскоростной железнодорожной магистрали обычно требуются существующий путь железной дороги, или могут быть использованы отдельные, специально разработанные пути, известные как 'специальные' железнодорожные магистрали. Из-за экономических соображений, большинство высокоскоростных поездов в мире используют существующие пути железной дороги лишь недавно построенные пути, предназначенные для высокоскоростного перемещения.

Например, технология бесстыковых рельсов, когда рельсы спаиваются в километровые плети и в таком виде доставляются на платформе к месту укладки. При этом рельсы конструктивно изготовлены таким образом, что для компенсации температурного расширения в месте зазора они «скользят» друг относительно друга, поскольку концы рельса срезаны в виде треугольника, где длинным катетом является внешняя сторона рельса, а очень вытянутой гипотенузой — плотно прилегающая к другому рельсу кромка. В обычной же колее рельсы уложены прямыми кромками друг к другу, с довольно большим зазором, чтобы избежать взаимного сдавливания или изгибания.

Специально созданные высокоскоростные поезда должны перемещаться по путям, разработанных из определенных материалов, которые могут выдерживать имеющийся вес, скорость поезда и обладающих нормальным износом пути.

В связи с высокими скоростями, сигнальные сооружения на разных вокзалах построены так, чтобы позволить высокоскоростным поездам постепенно уменьшать скорость при приближении к вокзалу, чтобы технический персонал мог координировать движение других поездов. Кроме того, большое значение для безопасного перемещения имеют «колесные пары (тележки)» - структуры, которые размещены под вагоном и служат для поддержки массы поезда; должны гарантировать стабильность, когда поезда перемещается на прямых и поворачивающих путях; поглощать колебания, исходящие от путей; сокращать эффект центробежных сил, которые влияют на людей, когда поезд двигается по кривой на высоких скоростях. Поэтому, компании, имеющие современные высокоскоростные поезда, всегда взаимодействуют с местными властями, которые управляют железнодорожными путями, поддерживая их на современном уровне.

Совместно с обслуживанием существующих путей и проектированием специальных новых путей, существует необходимость разработки электрических генераторов для высокоскоростного перемещения, так называемые, «склады обслуживания». Силовые станции крайне важны в работе по обслуживанию высокоскоростных поездов. Обычно высокоскоростной вагон поезда оснащен электрическими контрольными модулями, которые связываются с электростанцией, расположенной вдоль пути. Эти технические особенности важны в случае, если высокоскоростной вагон поезда движется с избыточной скоростью, когда электрические контрольные модули обнаруживают эту проблему, то автоматически включается тормозная система во всем поезде.

Новым и перспективным направлением развития высокоскоростного железнодорожного транспорта являются поезда на магнитном подвесе. Исследования данного вида транспорта начались в середине прошлого века: патент на поезд на магнитном подвесе был получен в июне 1941 г., а первая коммерческая линия с использованием этих поездов была введена в 1984 г. в Британии. Линия была малоскоростная, и в 1995 г. ее закрыли, признав небезопасной.

С внедрением в данной отрасли сверхпроводников стало возможным перейти на высокоскоростной железнодорожный транспорт. На сегодняшний день основными представителями по созданию ВСНТ являются Япония и Германия. Лидером в данной отрасли является Япония.