книги из ГПНТБ / Демидов, В. Е. Магистрали пяти измерений

ты, чугун, рудные концентраты, дрова, торф, свекла, молоко, минеральные удобрения, — бесконечен перечень вещей, выгод­ ных для транспортировки в стандартных «вместилищах».

Контейнеризации уделяется в нашей стране очень большое внимание. Директивы XXIV съезда КПСС указывают: «Рас­ ширить контейнерные и пакетные перевозки грузов с внедре­ нием большегрузных контейнеров».

Стандартность размеров делает контейнеры .чрезвычайно удобными в обращении. Вот как происходит, например, по­ грузка их на поезда английской контейнерной системы «Фреіітлаіїиер» (цитирую по журналу «Англия»): «Огромные пере­ движные портальные крапы на электрической тяге, словно ве­ ликаны, широко раскинув ноги-подставки, легко могут поднять 20-тонный контейнер с грузовика, стоящего на шоссе, и пере­ бросить этот контейнер через груженый состав, дотянувшись до стоящего под погрузкой состава «Фрейтлайнер» на одном из других путей. Один такой кран-великан может перебросить 50 контейнеров с автомашин на поезд или наоборот всего за один час. Контейнеры нет необходимости вручную закреплять на железнодорожной платформе — каждый этап системы «Фрейтлайнер» рассчитан на экономию времени. При погрузке специальные гнезда на нижней части контейнера садятся на установочные штифты платформы. Затем, после полной за­ грузки состава, станционный персонал одним нажатием рыча­ га приводит в действие пневматическую систему запирания штифтов, и поезд с надежно закрепленными контейнерами го­ тов к отправке. Такова техника, с помощью которой товары, загруженные в контейнер в любой части Лондона к концу рабочего дня, могут быть доставлены за 600 — 750 километров к двери получателя где-нибудь в Глазго на следующее утро, к началу работы его фирмы».

С контейнерами мы еще не раз встретимся на страницах этой книги, ведь они—сегодня генеральное направление уси­ лий транспортников, стремящихся доставлять грузы быстро, в идеальной сохранности и с большими удобствами для всех участников «транспортного процесса».

•Конечно, такая простота формирования поезда, как в при­ веденном описании работы английской контейнерной системы, возможна только в том случае, если груз следует по точно определенному маршруту без всяких «пересадок» в пути. Мар­

90 процентов угля, 68 процентов нефти и 50 процентов леса в 1969 году отправлялось именно маршрутными составами.

Однако часто грузов для полной загрузки такого поезда не находится, — и волей-неволей приходится создавать «сборный» состав, каждый вагон которого (или группа вагонов) следует

по своему адресу. Без многочисленных переформирований здесь не обойтись, и скорость движения этого груза уже пол­ ностью зависит от четкости работы сортировочных станций.

Пунктов погрузки на железных дорогах нашей страны око­ ло 8 тысяч, пунктов выгрузки—свыше 1'0 тысяч. Не по себе делается, когда пытаешься представить тот плотный клубок, в который сплетаются маршруты этих грузов. И тут только по­

составов. Приходится перерабатывать массу информации, по­ скольку вагонов многие тысячи, направлений движения их — десятки, а срочность доставки грузов — различна. Без плана не обойтись, а держать его в голове или даже сверяться с ним, глядя в бумажку, очень неудобно, да и не гарантирует от ошибок. Гораздо разумнее поручить это электронике. Так и поступают. В нашей стране крупнейшие сортировочные станции Ленинграда, Свердловска, Москвы и других городов уже не­ сколько лет работают по автоматическому циклу формирова­ ния. До введения электронной вычислительной техники каж­ дый второй поезд формировался со значительным опозданием против графика. Электронная машина уменьшила число опаз­ дывающих составов в 10 раз. Легко понять, как важно это для народного хозяйства. Электроника на транспорте вскрывает громадные резервы повышения производительности труда.

Однако пора вернуться к «чистой» скорости — к составам, которые находятся на перегонах между станциями. Ведь дело здесь не ограничивается одними локомотивами, вагонами да проблемами сортировки. Есть еще такая вещь, как путь.

музыка

Из всевозможных атрибутов железной дороги особенно по­ везло двум: дыму из паровозной трубы и стуку колес. Воспе­ вали и паровозы, и вагоны, конечно, и стрелки, и даже сема­ форы,— но романтика дальних странствий и скорости оказа­ лась связанной все-таки с дымом и стуком. «Мы стоим и гля­ дим на дымок паровоза...»; «...и бежит паровоз,-—пар идет из-под колес», — а стук колес был и тихий, и яростный, и за­ думчивый, и убаюкивающий, и радостный, и задорный, и все

остальные эпитеты, какие только можно придумать, были ис­ пользованы для отражения того факта, что длина рельсов сравнительно невелика, и на стыках колесо подпрыгивает.

Для железнодорожников музыка мчащегося состава, так

дов, то на каждые 160 километров трассы придется один лоп­ нувший рельс в год, когда количество составов поднимается до 60 — число трещин возрастает вчетверо, а при плотности 100 — 200 поездов — в сорок раз. Не удивительно, что на уход за стыками приходится тратить почти половину средств, иду­ щих на содержание пути вообще.

Чтобы сделать рельсы более стойкими, их катают из доро­ гой хромо-ванадиевой стали. Особым образом закаливают. Но все это полумеры: стыки ведь все равно остаются.

Отказаться от них, соединять рельсы в длинные плети — эта идея казалась когда-то безумием. И в самом деле: между торцами рельсов всегда оставляют зазор, чтобы металл мог расширяться в жару и сжиматься в холод. Противники бесстыкового пути утверждали: рельсы будут летом коробиться, зи­ мой лопаться. Более ста лет (первая попытка уложить бесстыковып путь относится к 1855 году, а патент был взят еще на тридцать с лишком лет раньше) истина, казалось, была на их стороне.

Однако в 50-х годах нашего века усилия теоретиков и практиков увенчались успехом: были построены первые кило­ метры «бархатного», как его называют машинисты, пути. Дей­ ствительность оказалась совсем не такой страшной. Усилия, возникавшие от расширения и сжатия металла, удалось '«раз­ рядить» с помощью так называемых уравнительных приборов. Потом нашли другой, более распространенный сейчас вариант: плети после укладки жестко прикрепляют к шпалам летом, когда температура воздуха (и рельсов) достаточно высока. Тогда большую часть времени года на металл рельсов дейст­ вуют только растягивающие усилия, с которыми сталь справ­ ляется хорошо, и опасности «выброса» пути нет. Если же тем­ пература во время укладки отличается от расчетной, рельсы подогревают газовыми горелками. Так поступают железнодо­ рожники Англии, ФРГ, Японии. Советские ученые доказали возможность укладки бесстыкового пути даже в Сибири, где перепады температур между летом и зимой достигают 105 градусов. Там уже эксплуатируются два экспериментальных участка.

Обычно, рассказывая о преимуществах бесстыкового путл,

напирают «а то, что колеса больше не стучат, и оттого меньше изнашиваются вагоны и локомотивы. Но, во-первых, стыки, хо­ тя и во много меньшем числе, все-таки остались: длина свар­ ных плетей не превышает 800—1000 метров, и, кроме того, на кривых, а также в местах, где кончается один участок автома­ тической сигнализации и начинается другой, без них не обой­ тись. А во-вторых, уменьшившийся износ подвижного соста­ ва — не самое главное. Главное в ином: за бесстыковым пу­ тем нужно меньше ухаживать, лопнувший рельс на нем — исключительное явление. Кроме того, он дешевле в строитель­ стве: не нужны накладки и болты, скрепляющие рельсы между собой, это почти 8 тонн высококачественной стали, сэконом­ ленной на каждом километре. Наконец, от того, что прекрати­ лись удары, возрастает срок службы балласта, шпал.

Слова «скоростное движение» и «бесстыковын путь» нераз­ рывно связаны друг с другом. Правда, немного жалко поэтов: сначала электровозы и тепловозы изгнали романтический дым, теперь путейцы ведут наступление на перестук колес, — еще одним символом стремительности становится меньше... Но в этом исчезновении внешних форм — шума, грохота, дыма, па­ ра — заложено нечто большее, чем просто технический про­ гресс. Наш мир слишком насыщен техникой, а техника шумит. И когда ее удается хоть немного утихомирить, чуть ближе становится мечта человека вернуться к тому тихому и чистому миру, из которого его вырвал прогресс. И потому да здравст­ вуют бесшумные, проносящиеся, словно бесплотные призра­ ки, поезда, — кто знает, может быть, эта тишина окажется со временем столь же непременным атрибутом скорости, как ког­ да-то был шум?..

Поезд-балка и другие

Что же касается долговечности пути, то уместно, по-види­ мому, задать вопрос: почему все заботы об этом возлагаются только на одну из заинтересованных сторон, только на путей­ цев? Почему бы не постараться и специалистам по подвиж­ ному составу внести свою лепту?

Конечно, сложа руки они ие сидят. Разрабатывают более усовершенствованные системы подвески — вместо стальных рессор заставляют работать воздух, заключенный в эластич­ ные мешки из прочной ткани. Стараются уменьшить вес ва­ гонов: алюминиевые сплавы, пришедшие на железную дорогу из авиации, дают возможность сократить количество металла, приходящегося на одного пассажира, с 1650 до 445, а в буду­ щем и до 272 килограммов; товарные вагоны с корпусом из алюминия делают перевозки более экономичными за счет то­ го, что энергия локомотива в большей мере расходуется на перевозку полезного груза, а не «мертвой» тары. И все-таки

это лишь полумеры. С радикальными (Изменениями дело, обсто­ ит неважно. Впрочем, нет. Есть один любопытный проект, ко­ торый, может быть, откроет перед железными дорогами но­

возки легких, срочных грузов) лучше всего распроститься с отдельными вагонами. Состав должен превратиться в длинную и гибкую «хребтовую балку». На нее поставят отдельные сек­ ции— видоизмененные нынешние вагоны — и соединят между собой гибкими «гармошками» так, как сейчас соединяют сек­ ции сочлененных автобусов и троллейбусов. Вы спросите: ну и что? Чем лучше вагоны, сидящие на одной оси, нынешних, сцепленных друг с другом гибкой сцепкой? Минуту терпения...

Самое важное в этом изобретении —колеса. Они совсем не по­ хожи на колеса существующих вагонов. Вернее, не совсем так. Внешне они похожи, но уже не скреплены осями в пары. Каж­ дое подвешено отдельно, независимо. У подобной «сороконож­ ки» гораздо меньше степеней свободы, нежели у обыкновен­ ного, составленного из отдельных вагонов, поезда. А подвескуФрэзер заимствовал у автомобилистов, которые первыми при­ шли к выводу, что раздельно подвешенные колеса лучше при­ спосабливаются к неровностям дороги и меньше воздействуют на путь. Изобретатель считает, что этот эффект проявится и на железнодорожном полотне.

Что, где, когда?

«...Главным врагом летчика в воздухе я считаю неожидан­ ность. Когда пилот знает, как поведет себя машина в той или иной конкретной ситуации, и знает, как следует в этой ситуа­ ции действовать, ему летать нетрудно и безопасно», — пишет летчик-испытатель М. Галлай.

Машинист локомотива, конечно, находится в гораздо бо­ лее простой ситуации, нежели летчик-испытатель, но и ему по­ рой приходится укрощать «взбрыкнувшую» технику. Останов­ ка поезда на перегоне из-за неисправности электровоза или тепловоза — чрезвычайное происшествие, чреватое множест­ вом неприятных последствий? Замерший состав вызывает «цеп­ ную реакцию» остановки других поездов, последствия которой ощущаются за сотни километров от места аварии. Чтобы ма­ шинист мог быстро устранить возникшую неисправность, его тренируют и доводят до автоматизма умение распознавать ава­ рийные ситуации.

Но еще лучше —заранее каким-то образом предупреждать о грозящем отказе техники.

Казалось бы, для этого достаточно поставить в кабине мно­ жество контрольных приборов, при взгляде на которые у чело-

века создавалась бы полная картина функционирования локо­ мотива. Психологи, однако, говорят, что добра от такого нов­ шества не будет, что превращать кабину машиниста в подо­ бие пилотской нет нужды. Отказы наземной техники сравни­ тельно редки, поэтому приборы будут по большей части успо­ каивающе повторять: все хорошо, все в порядке. Эти монотон­ ные заверения стрелок, как показывает опыт, притупляют бди­ тельность.

Положение складывается странное: и есть приборы —пло­ хо, и нет приборов — тоже не лучше. Где же выход? А выход в том, чтобы приборы реагировали лишь на такие вещи, кото­ рые свидетельствовали бы о желании техники «выйти из ре­ жима».

Почему бы не установить на локомотиве многоканальную телеметрическую систему с сотнями чувствительных датчиков и магнитофон? Датчики будут следить за всеми опасными ме­ стами, н если появятся странные вибрации, выйдет из нормы температура или изменится в неблагоприятную сторону дав­ ление (я уже не говорю о напряжении и токе разнообразной электроаппаратуры), — все это окажется сразу зафиксирован­ ным на ленте самописца. После рейса пленку введут в вычи­ слительную машину. Бели во время «прослушивания» она об­ наружит, что с локомотивом происходит что-то ненормальное, она немедленно даст команду отправить его на осмотр и точ­ но укажет, на что именно следует обратить внимание.

Такая система была установлена на тепловозах одной из дорог США и показала себя с самой лучшей стороны. Отпала нужда в профилактическом ремонте, когда зачастую приходи­ лось разбирать совершенно исправные агрегаты: все осматри­ вается и ремонтируется теперь только в случае действительной нужды. Одно это позволило за год окупить все расходы на до­ рогую электронику.

А самое главное — машинист всегда уверен в полной ис­ правности локомотива. Это — основное условие благоприятно­ го психологического климата в кабине, а значит, и безаварий­ ной работы.

Что же касается вагонов, то здесь контрольные приборы лучше ставить возле полотна, на подходе к станциям. Датчи­ ки отмечают, не греются ли чрезмерно подшипники колес '(эта неисправность встречается чаще всего). Дистанционные тер­ мометры улавливают инфракрасное излучение горячей бук­ сы (коробки, їв которой находится подшипник) и сообщают об

.инфракрасные термометры поднимали тревогу 452 раза — и ни одна не оказалась ложной. В 1966 году на железных доро­ гах ФРГ электронные сторожа 2164 раза останавливали поез-

да с перегревшимися подшипниками, иными словами, более двух тысяч раз предотвращали аварию.

Но исчерпывается ли этими приборами перечень автомати­ ческих помощников машиниста? 'Вовсе нет.

Хозяин или наблюдатель?

«На скорости '160 километров в час человек уже не обеспе­ чивает необходимой безопасности движения», — таков вывод, к которому приходят инженеры, проектирующие скоростные железные дороги. Не удивительно, что они все больше переда­ ют электронике нелегкие обязанности машиниста. Французский журналист Жерар Денизо побывал в Японии, где ознакомился с работой диспетчеров центрального пульта управления линии «Новая Токайдо». Он пишет: «Автоматизация завоевывает ве­ дущее место на железных дорогах Японии, и японские инжене­ ры не замедлили воспользоваться преимуществами электро­ ники и автоматики для своей Новой Линии Токайдо. Они вы­ играли в скорости и безопасности движения, ибо при 200 ки­ лометрах їв час путь торможения равен примерно 3000 метров. Строители... оснастили линию сейсмографами на случай тай­ фуна пли землетрясения. Если на участке пути фиксируется сильный подземный толчок, подстанция (питающая поезд то­ ком.— В. Д.) автоматически выключает ток. Если скорость ветра превысит 20 метров в секунду, на центральном пункте управления в Токио раздается сигнал тревоги. ...На огромном табло можно следить за положением всех поездов на линии. Изменение скорости осуществляется автоматически, в зави­ симости от поступающих сигналов, а системы торможения и сигнализации установлены в кабине машиниста».

Последняя фраза означает вот что. При обычной системе сигнализации весь путь делится на отрезки примерно по пол­ торы тысячи метров каждый, — блок-участки. Перед каждым устанавливается светофор с тремя сигналами: красным, жел­ тым и зеленым. Красный означает, что поезд находится на данном блок-участке, желтый-—что этот блок-участок он толь­ ко что прошел, а зеленый — что впереди идущий состав нахо­ дится на расстоянии не менее двух блок-участков. Таким об­ разом, увидев желтый сигнал, машинист знает, что свободный путь перед ним простирается лишь на один блок-участок. В зависимости от веса поезда, состояния пути и других обстоя­ тельств он решает, насколько нужно снизить скорость, чтобы остановиться, если следующий сигнал окажется красным. Эта система хороша только для .сравнительно низких скоростей, когда тормозной путь состава не превышает длины блок-участ­ ка. А для скорости 200 километров в час тормозной путь ра­ вен двум блок-участкам. По сути это означает, что уже при желтом сигнале поезд нужно останавливать, хотя впереди иду-

щий состав спокойно продолжает путь. Возможности прежних систем сигнализации оказались исчерпанными: в ответ на по­ вышение, скорости автоматика потребовала размещать поезда на линии с куда большими промежутками.

Как примирить эти противоречия? Как сделать, чтобы со­ ставы могли идти и ic большой скоростью, и на безопасном (но непременно минимальном) расстоянии? Выход один: нужно измерять дистанцию между поездами не со смехотворной в наш век «точностью» плюс-минус полторы тысячи метров (длина блок-участка), а с гораздо более высокой, что-нибудь порядка десяти метров. Главная трудность заключается в том, что нужно в максимальной степени использовать уже имею­ щееся оборудование—надежное, проверенное многолетней практикой. Сейчас, когда во многих странах уже созданы но­ вые комплексы управления, можно заметить интересную осо­ бенность: несмотря на различие в деталях, генеральные прин­ ципы их практически одни и те же.

Основой новых систем безопасности стали электронные ма­ шины. Системы датчиков, связанные с ними, сообщают точ­ ные координаты всех поездов. Под контролем одной ЭВМ на­ ходится участок в несколько сотен километров, разбитый на более мелкие-—по 10—12 километров. Этими участками заве­ дуют более простые электронные автоматы. Они решают сию­ минутные, тактические задачи, а стратегией движения управ­ ляет центральная машина.

В кабине локомотива среди других приборов появился те­ перь небольшой пульт контроля. На нем три шкалы: расстоя­ ние до впереди идущего поезда, допустимая скорость и факти­ ческая скорость. Машинисту остается следить, чтобы стрелки на двух последних шкалах совпали.

ками и до мелочей знакомой дорогой. Человека клонит в сон. Уже сейчас, когда до полной" автоматизации еще далеко, на всех локомотивах стоят контрольные .приборы, проверяющие готовность машиниста к действию.

«Каждые полторы минуты — резкий высокий сигнал-преду­ преждение «не спи, не спи»... Если машинист через семь секунд не нажмет на ручку сигнала, значит, заснул, срабатывает ав­ тостоп... И каждый раз надо... привстать, чтобы сорок раз (со­ рок!) в час нажать на свисток... И еще надо не меньше ста раз в рейс поднять руку: «не сплю и приветствую» в ответ на та­ кой же жест стрелочников, дежурных по станции, машини­ стов— словом, всех тех, кто встречает, помотает и проклады­ вает тебе путь», — пишет журналист Галина Башкирова в ре­ портаже о психологии профессии машиниста.

Шофер автомобиля обычно видит впереди идущие машины. Летчик не видит других самолетов, но ему помогает диспет-

чер, перед глазами которого на экране локатора вся .воздуш­ ная обстановка. По указаниям с земли командир воздушного корабля совершает нужные эволюции. Машинист поезда не видит впереди идущих поездов и не имеет четких указаний дис­ петчера: пока еще лишь немногие участки дорог оборудованы диспетчерским управлением. А в отличие от шофера он не мо­ жет свернуть в сторону и объехать оказавшийся на пути поезд. Машинист всецело зависит от сигналов светофоров, он психо­ логически все время готовит себя к такой ситуации, когда из-за поворота вдруг появится вместо желанного зеленого не­ ожиданный красный. И тогда у него должны быть полторы тысячи метров для остановки состава.

При очень большой густоте движения (например, на метро­ политене, который ведь тоже является не чем иным, как же­ лезной дорогой) психологическое напряжение настолько вели­ ко, что машинист начинает невольно сдерживать состав. По­ пытки увеличить провозную способность линии за счет более высокой установленной скорости ни к чему не приводят: чело­ век не в состоянии работать -в таких условиях. Единственный выход — отдать управление в руки бесстрастных автоматов, а человеку поручить лишь контроль.

Опыты в этом направлении ведутся давно. И, как во мно­ гих отраслях техники, первую тропу проложила наша страна. Еще в 1956 году на линии Москва—У сово проходил испытания первый в мире «автомашинист», иными словами — вычисли­ тельная машина, в память которой был заложен график про­ филя пути и значения допустимых скоростей на каждом участ­ ке. Электронный автомат неплохо справлялся со своей рабо­ той, аккуратно останавливался на каждой станции, плавно набирал скорость и вообще не допускал никаких нарушений.

Система, основанная на ином принципе, была через не­ сколько лет испытана на Ленинградском метрополитене. Там поездами управляли не индивидуальные автоматы, а централь­ ная вычислительная машина. Она опрашивала многочислен­ ные датчики, расположенные в тоннелях, определяла, как дви­ жутся поезда, в каком месте им надо начинать торможение, где, наоборот, включать двигатели. Опыт также был признан успешным, тем более, что стационарная машина оказалась и более надежной, чем ее катающиеся на поездах собратья.

Эти две схемы исчерпывают, собственно говоря, все много­ образие автоматических систем управления, проходящих опыт­ ную эксплуатацию на метрополитенах Парижа, Ныо-Р1орка, Лондона, Токио, Нагой, Барселоны, Стокгольма и Милана. И это не случайность, что именно метро проявило такой повы­ шенный интерес к автоматике: она позволяет примерно на 30 процентов увеличить скорость поездов и пропускную способ­ ность линии.

Поезд метро движется в идеальных условиях: тоннель от-

горажнвает его от внешнего мира. У поезда на поверхности положение труднее, в любой момент где-нибудь на переезде может застрять автомобиль, трактор или просто телега, с про­ ходящего по соседнему пути состава—свалиться бревно или железобетонная балка. Чтобы полностью довериться автома­ шинисту, нужно быть уверенным, что он увидит появившуюся неведомо откуда опасность. Поезд нужно снабдить локатором, который замечал бы препятствия как минимум за пять кило­ метров. Это нелегко: ведь нужно заставить луч локатора по­ слушно следовать за всеми изгибами пути. Обычный луч на это не способен. Он распространяется только прямолинейно. Японские железнодорожники заставили его двигаться между рельсами, попеременно отражаясь то от одного, то от другого. Первые опыты оказались обнадеживающими: локатор замечал на пути любое препятствие и не реагировал на проходящие мимо поезда « стоящие вдоль путей столбы.

А появятся ли автоматические поезда без машиниста? Ока­ зывается, они существуют уже сегодня.

В Канаде, на полуострове Лабрадор-, работает «безлюдная» железная дорога длиной в 10 километров. По «ей ходят четы­ ре состава, перевозящие железную руду с места добычи в порт. Пока один стоит под погрузкой, второй идет порожняком, тре­ тий везет, руду, а четвертый — разгружается. На всем пути следования поезда идут совершенно автоматически.

Другая дорога с поездами без машинистов — уже для пе­ ревозки людей! — строится в Сан-Франциско. В головных ва­ гонах там будут только наблюдатели, следящие за тем, закры­ ты ли двери, и подающие сигналы отправления.

Исследования и конструкторские работы по автоматизации вождения идут с таким размахом, что через несколько десяти­ летий составы, мчащиеся со скоростью в сотни километров в час без единого человека на локомотиве, станут привычным зрелищем.

Сбрасывая груз традиций...

Каждый лишний километр роста средней скорости требует резкого увеличения скорости максимальной. На больших ско­ ростях существенно возрастает сопротивление воздуха, трение реборд — закраин колес — о рельсы.

Чтобы преодолеть эти силы,, нужны мощные локомотивы, а мощность всегда связана с весом, иначе ее не удастся реали­ зовать. Иными словами, у мощного, но легкого электровоза или тепловоза колеса будут буксовать. Поэтому приходится увеличивать вес мощных локомотивов, но — до определенного предела: нельзя превышать допустимую нагрузку на путь каж­ дого отдельного колеса. Впрочем, это еще не самое неприятное. С ростом скорости падает сила сцепления колес с рельсами.