Железнодорожные магистрали в XXI веке, пути развития

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Курсовая работа Железнодорожные магистрали в XXI веке, пути развития студента заочного отделения

IV курса, ТЭФ 5,5

Грачева Андрея Александровича Научный руководитель Гущин Александр Николаевич Нижний Новгород 2011

1. История развития железнодорожного транспорта в России

1.1 Железнодорожный транспорт на этапе развития

1.2 Железнодорожное строительство в России

2. Железные дороги как универсальный вид транспорта

2.1 Роль железных дорог в единой транспортной системе страны

2.2 Полоса отчуждения и рельсовый путь

3. Использование и применение высокоскорастной магистрали

3.1 Начало движения высокоскоростных поездов в России

3.2 Байкало-Амурская магистраль (БАМ)

4. Будущее железнодорожного транспорта

4.1 «Стратегия развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года»

5. Расчет пассажирооборота Малого Кольца Московской Железной дороги

5.1 Расчет срока окупаемости проекта организации пассажирского движения на Малом Кольце Московской Железной Дороги Заключение Список литературы Приложение

Первая паровая железная дорога в России появилась в 1834 году. Ее построили крепостные умельцы-самородки Ефим Черепанов и его сын Мирон на Уральском Нижнетагильском металлургическом заводе. Ими же были построены и два паровоза для этой дороги. Железные дороги в России отличались своей протяженностью и проходили в разнообразных и трудных почвенных и климатических условиях (районы вечной мерзлоты, районы сыпучих песков и т. д.) именно по таким районам проходит БАМ (Байкало-Амурская магистраль) — по территориям с суровыми природно-климатическими условиями — через районы вечной мерзлоты (глубина которой от 1−3 до сотен метров) и высокой сейсмичности (до 9 баллов). Магистраль пересекает 11 полноводных рек (среди них Лена, Амур, Зея, Витим, Олекма, Селемджа, Бурея) и 7 горных хребтов (Байкальский, Северо-Муйский, Удоканский, Кодарский, Олекминский Становик, Туранский и Дуссе-Алинский). Из-за сложного рельефа местности более 30 км железной дороги проходит в тоннелях (среди них Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйский (15,3 км)). При строительстве БАМа были применены новейшие конструкции, разработаны и запатентованы новые способы строительства и эксплуатации объектов в сложных гидрогеологических условиях. Это было выдающееся явление в развитии мирового железнодорожного транспорта. Железнодорожному транспорту принадлежит ведущая роль в системе путей сообщений России, железные дороги наиболее приспособлены к массовым перевозкам. Они функционируют днем и ночью независимо от времени года и атмосферных условий, что особенно важно для России с ее разными климатическими зонами. На железных дорогах сравнительно небольшая себестоимость перевозок и высокая скорость доставки грузов. За последние годы скорость движения грузовых и пассажирских поездов значительно увеличилась. 18 декабря 2009 года в России вступил в эксплуатацию новейший поезд высокоскоростного железнодорожного движения «Сапсан». Высокоскоростной поезд «Сапсан» начинает курсировать по маршруту Москва — Санкт-Петербург и Санкт-Петербург — Москва. Скоростные магистрали являются важнейшими в развитии индустрии железнодорожного сообщения, и в настоящее время этот вопрос является достаточно актуальным. Они стали важным средством в конкуренции среди транспортной сферы и привлекают клиентов останавливать выбор именно на железнодорожном транспорте, преимущественно, в том случае, если перевозки производятся на средние расстояния. Скоростные железнодорожные пути, зачастую, делятся на категории, зависящие от возможной скорости передвижения поездов на этих магистралях: от 200 до 250 км/ч, от 250 до 350 км/ч и на более чем 350 км/ч. Железнодорожный транспорт играет огромную роль в области пассажирских перевозок: межрегиональных, пригородных и внутригородских. Москва давно стала и остается главным железнодорожным узлом страны. Сегодня Московская железная дорога располагает в Москве 9 вокзалами. Общая протяженность железной дороги превысила 500 км. В год услугами железной дороги пользуются свыше 830 миллионов человек, в том числе на пригородных направлениях не менее 730 миллионов.

развитие железная дорога система транспорт

1. История развития железнодорожного транспорта в России

1.1 Железнодорожный транспорт на этапе развития

Под железной дорогой понимается транспортная трасса постоянного действия, отличающаяся наличием пути (или путей) из закрепленных рельсов, по которым ходят поезда, перевозящие пассажиров, багаж, почту и различные грузы.

Понятие «железная дорога» включает в себя не только подвижной состав (локомотивы, пассажирские и грузовые вагоны и т. п.), но и полосу отчуждения земли со всеми сооружениями, постройками, имуществом и правом провоза товаров и пассажиров по ней.

Первая паровая железная дорога в России появилась в 1834 году. Ее построили крепостные умельцы-самородки Ефим Черепанов и его сын Мирон на Уральском Нижнетагильском металлургическом заводе. Ими же были построены и два паровоза для этой дороги.

В августе 1834 г. по приглашению горного ведомства в Петербург приехал известный австрийский инженер, профессор Венского политехнического института Франц фон Герстнер.

За 4 месяца он объездил множество городов от Москвы до Урала и по возвращении в Петербург подал императору Николаю I обстоятельную записку, в которой изложил свои соображения о строительстве железных дорог. В ней отмечалось, что «…нет такой страны в мире, где железные дороги были бы более выгодны и даже необходимы, чем в России, так как они дают возможность сокращать большие расстояния путем увеличения скорости передвижения». 2;3]

1 мая 1836 г. было начато строительство Царскосельской железной дороги, которое планировалось завершить к 1 октября того же года. Всего за один месяц 2500 рабочих и 1400 солдат уложили 5-километровый участо железнодорожного полотна. Но закончить работы к сроку не удавалось, поэтому Франц фон Герстнер принял решение о начале движения на готовом участке между Кузьмином и Павловском. 3 ноября 1836 г. — первый рейс поезда на паровой тяге по Царскосельской железной дороге.

1 февраля 1942 г. Николаем I по докладу П. П. Мельникова и Н. О. Крафта был издан указ о сооружении железной дороги Санкт-Петербург — Москва.

1845 г. — начало выпуска пассажирских и грузовых паровозов на Александровском заводе (г. Санкт-Петербург).

1 ноября 1851 года самая большая по протяженности двухпутная железная дорога была открыта, и по ней из Петербурга в Москву в 11:15 отправился поезд. В пути он находился 21 час 45 минут и прибыл в Москву на следующий день в 9 часов утра.

30 августа 1880 г. — открытие движения по Сызранскому (Александровскому) железнодорожному мосту через Волгу.

1885 г. — издан и введен в действие на всех российских железных дорогах Общий устав железных дорог.

1891 г. — начало строительства Великого Сибирского пути Транссибирской магистрали.

1896 г. — учрежден профессиональный праздник — День железнодорожника.

1899 г. — открытие железнодорожного моста через Енисей.

1902 г. — начало сооружения Кругобайкальской железной дороги.

1916 г. — начало регулярного движения поездов по железнодорожному мосту через Амур.

1917 г. — начало выхода газеты «Гудок»

В Советском Союзе первые электропоезда стали курсировать в 1926 г. на участке Баку — Сабунчи — Сураханы протяженностью 20 км с системой постоянного тока напряжением 1200 В. 1899 г. — создание синдиката германских электротехнических фирм «Сименс-Гальске», «Унион», «АЭГ». 1913 г. — начало строительства линии, электрифицированной на постоянном токе 1200 В между Петербургом и Петергофом. 24 марта 1920 г. — создание Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО). 29 августа 1929 г. — начало эксплуатации электрифицированного участка железных дорог России Москва — Мытищи. 1932 г. — построено экспериментальное кольцо на ст. Щербинка под Москвой. 1932 г. — начало строительства Байкало-Амурской магистрали. Идея строительства Байкало-Амурской магистрали (БАМ) восходит к концу ХIХ — началу ХХ века. 1942 г. — построена Северо-Печорская железная дорога. 1943 г. — построена железная дорога Шлиссельбург — Поляны. 1958 г. — принято постановление правительства «О генеральном плане электрификации железных дорог». 25 августа 1995 г. — принят Федеральный закон РФ «О федеральном железнодорожном транспорте». 2002 г. — открытие первой интермодальной линии пассажирского сообщения Москва-Павелецкая — Домодедово. 2003 г. — создание ОАО «РЖД». 14 февраля 2004 г. — открытие первой скоростной пригородной линии Москва — Мытищи. 2008 — Правительством РФ утверждена «Стратегия развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года». 17 декабря 2009 г. — начало движения высокоскоростных поездов в России. В этот день отправился в первый рейс высокоскоростной поезд «Сапсан» по маршруту Москва — Санкт-Петербург. Это событие ознаменовало начало новой эпохи в развитии железных дорог в России.

" Сапсан" - высокоскоростной электропоезд серии Velaro RUS производства компании «Сименс Транспортные Системы», способный развивать скорость 250 км/ч. Поезд получил свое название в честь самой быстрой птицы на планете.

Контракт на поставку 8 поездов серии Velaro RUS был подписан между ОАО «РЖД» и департаментом Транспортные системы компании «Сименс АГ» в мае 2006 г. Стоимость контракта — 276 млн евро. В апреле 2007 г. был подписан договор технического обслуживания поездов в течение 30 лет на сумму 354,1 млн евро.

Для организации движения поезда «Сапсан» была модернизирована инфраструктура на направлении Москва — Санкт-Петербург: проведена реконструкция земляного полотна, верхнего строения пути, контактной сети и тяговых подстанций, уложены высокоскоростные стрелочные переводы и др. В 2010 г. маршрут курсирования поезда «Сапсан» был продлен до Нижнего Новгорода.

На декабрь 2010 г. было запланировано открытие скоростного движения между Санкт-Петербургом и Хельсинки. На маршруте будет курсировать скоростной поезд «Аллегро». В перспективе развитие высокоскоростного движения на следующих направлениях: Москва — Курск с продлением до Белгорода в рамках проекта Москва — Адлер (скоростное движение до 160−200 км/ч); Москва — Ярославль, Москва — Саратов — Самара, Екатеринбург — Челябинск, Новосибирск — Омск, а также Москва — Смоленск — Красное и Москва — Брянск — Суземка с продлением до Минска и Киева в рамках развития «Пространства-1520» (скоростное движение до 160−200 км/ч); Продление маршрута Москва — Нижний Новгород до Екатеринбурга, Москва — Смоленск — Красное с продлением до Берлина (высокоскоростные магистрали, скоростное движение до 350−400 км/ч). 3;рис.2]

1.2 Железнодорожное строительство в России

«В развитии ж.-дорожного строительства России было два периода громадного подъема,—указывал В. И. Ленин,—конец 60-х (и начало 70-х) годов и вторая половина 90-х годов. С 1865 по 1875 г. средний годовой прирост русской жел.-дорожной сети составлял l'/2 тыс километров, а с 1893 по 1897— около 2 '/2 тыс. километров» ''. Железные дороги в России отличались своей протяженностью и проходили в разнообразных и трудных почвенных и климатических условиях (районы вечной мерзлоты, районы сыпучих песков и т. д.). Это было выдающееся явление в развитии мирового железнодорожного транспорта.

Успехам железнодорожного строительства в России был посвящен роман Ж. Верна «Клодиус Бомбарнак», опубликованный в конце 1892 г. Рассказ там ведется от имени французского репортера, совершающего путешествие от порта Узун-Ада на Каспийском море до Пекина по Трансазиатской магистрали, будто бы незадолго до этого построенной русскими.

На самом деле такой магистрали еще не существовало. Воображение романиста объединило итоги строительства Закаспийской железной дороги в 1880—1888 гг. и проекты Великой Сибирской магистрали (сооружение которой было начато в 1891 —1892 гг.). Характерно, что Ж. Верн провел часть своей Трансазиатской магистрали по китайской территории. Тогда этот вопрос не поднимался ни в отношении Закаспийской, ни в отношении Сибирской дороги. Переговоры с Китаем о проведении последнего участка Транссибирской магистрали через Маньчжурию начались только в 1895 г. Дорога, получившая название Китайско-Восточной, была построена к 1903 г., став новым достижением русского инженерного искусства. 1;328]

Строительство Закаспийской дороги было первоначально вызвано военно-стратегическими соображениями — стремлением закрепить за Россией среднеазиатские территории и угрозой английской экспансии в этом регионе. Начальником строительства назначили генерала М. Н. Анненкова. Для ведения строительных работ был сформирован 1-й Закаспийский железнодорожный батальон, в состав которого вошло 1,5 тыс. инженеров и техников. В 1885 г. для строительства второго участка дороги Кизыл — Арват — Чарджуй протяженностью 800 км был сформирован 2-й Закаспийский железнодорожный батальон. Наряду с русскими рабочими железные дороги строили и иранские землекопы.

Особые трудности и строителям, и инженерно-техническому персоналу пришлось преодолевать на последнем участке дороги от Мерва до Чарджуя, пересекавшем пустыню Каракум. Песчаные заносы и бури систематически разрушали полотно дороги, и его приходилось вновь и вновь восстанавливать. Все же за полтора года, ведя работы в условиях беспощадной жары и нехватки воды, строители к 1887 г. закончили всю 800-км линию. Строители в России впервые доказали возможность прокладки рельсовых дорог в безводных песчаных пустынях и последующей защиты железнодорожного полотна от заносов и повреждений. К 1888 г. эта дорога была доведена до Самарканда, и протяженность ее составила 1,4 тыс. км. После русско-японской войны 1904;1905 гг. южная линия дороги (до Ляодунского полуострова) была захвачена Японией и получила название Южно-Маньчжурской дороги. Разгром японского милитаризма позволил вернуть нашей стране в 1945 г. всю дорогу (получившую название Китайско-Чанчуньской). В 1950 г. СССР безвозмездно передал это огромное сооружение протяженностью 2х/г тыс. км. КНР. [1;354]

В 1901 г. по проекту главного инженера С. И. Ольшевского построили грандиозный железный мост через Амударью. В 1898 г. была введена новая линия Самарканд—Ташкент — Андижан. В следующем году Закаспийская магистраль была передана из Военного ведомства в ведение Министерства путей сообщения и объединена с Самарканд-Андижанской дорогой под общим названием Средне-Азиатская железная дорога. Протяженность ее с ветками составила 2,5 тыс. км. Проведение Средне-Азиатской магистрали имело для России большое экономическое значение. В. И. Ленин подчеркивал, что «Закаспийская дорога стала „открывать“ для капитала Среднюю Азию…»

Вопрос о строительстве Сибирской магистрали вызывал острые разногласия с 60-х гг. Во второй половине 80-х гг. было решено, что в качестве головного участка магистрали следует рассмат-ривать вновь строящуюся Самаро-Златоустовскую дорогу. Предполагалось соединить Златоуст с Челябинском, а Сибирскую магистраль строить от Челябинска дальше на восток.

Решение о строительстве Сибирского пути одновременно с двух концов (т. е. от Челябинска и от Владивостока) было принято правительством в начале 1891 г. Магистраль должна была сооружаться за счет государственной казны.

Одним из главных инициаторов этого строительства был министр финансов С. Ю. Витте, отражавший интересы крупных промышленников и банкиров. Именно он убедил царя Александра III в необходимости соединить обильные дарами природы сибирские области сетью внутренних рельсовых сообщений.

Сибирская магистраль делилась, согласно проекту, на Западно-Сибирскую железную дорогу от Челябинска до реки Обь, Средне-Сибирскую — от Оби (Новониколаевск, ныне Новосибирск) до Иркутска с веткой к Томску, Кругобайкальскую — от Иркутска до ст. Мысовой, Забайкальскую — от ст. Мысовой до Сретенска, Амурскую — от Сретенска до Хабаровска параллельно течению Амура, и Уссурийскую железную дорогу — от Хабаровска до Владивостока. Изыскания и топографические работы на отдельных участках трассы магистрали начались в 1891 —1892 гг.

Строители преодолевали дремучую тайгу и болота, области вечной мерзлоты и малодоступные горные районы. Они работали круглый год: в свирепые холода и в изнурительную жару, в сезоны дождей, приносящие тучи кровососущего «гнуса». ' Не хватало жилищ, питания, а иногда и пресной воды, не было удовлетворительной медицинской помощи. Болезни и увечья среди изыскателей стали обычным явлением. К 1895 г. стало ясно, что в первоначально намеченные сроки ни Кругобайкальская, ни Амурская дороги построены не будут. Поэтому в 1893 г. было решено, не дожидаясь окончания Кругобайкальской дороги, проложить ветку от Иркутска до пристани близ мыса Баранчик на западном берегу Байкала и устроить от нее регулярное сообщение паромами — ледоколами и пароходами через озеро до ст. Мысовой Забайкальской железной дороги. Это было осуществлено к 1901 г. Строительство Амурской линии было отложено в связи с переговорами с Китаем о проведении кратчайшей трассы от Забайкалья к Уссурийскому краю.

Кругобайкальская дорога была закончена в 1905 г. Уязвимость Китайско-Восточной железной дороги, южная ветвь которой была отнята Японией, всевозрастающая военно-политическая активность этой державы на Дальнем Востоке побудили царское правительство вернуться к проекту постройки Амурской линии (Сре-тенск — Хабаровск), законченной к 1916 г. В окончательном виде Сибирская магистраль от Челябинска до Владивостока имела протяженность 7416 км.

Работы на Сибирской магистрали были огромны по своим масштабам, а их техническая сложность, учитывая срок исполнения (всего 15 лет), не имела тогда равных в мировой железнодорожной практике.

В. И. Ленин писал в 1901 г., что «…"Великая Сибирская дорога» (великая не только по своей длине, но и по безмерному грабежу строителями казенных денег, по безмерной эксплуатации строивших ее рабочих) открывала Сибирь…"[4;304]

Сооружение Сибирской магистрали было высоко оценено за рубежом. На Парижской всемирной выставке 1900 г. материалы о строительстве дороги внимательно изучались как специалистами из многих стран, так и широкой публикой. «После открытия Америки и сооружения Суэцкого канала, — писали французские газеты, — история не отмечала события более выдающегося и более богатого прямыми и косвенными последствиями, чем постройка Сибирской железной дороги». Еще за 8 лет до этого Жюль Верн в уже упоминавшемся романе рассказал читателям (исходя из проектных данных) о «Великом Сибирском пути от Урала до Владивостока», подчеркнув, что это будет самая протяженная магистраль в мире.

В 1915—1917 гг. была построена более чем 1000-км Мурманская железная дорога (Петрозаводск — Мурманск)3. Строительство велось в трудных условиях непроходимых болот и скалистых грунтов. Первоначально дорога имела одну колею шириной 1 м. Она связала Мурманский порт с Петроградом. Первым поездом, проехавшим по Мурманской дороге с одного конца до другого, был поезд, которым делегаты союзников России в первой мировой войне прибыли на конференцию в Петроград в конце января 1917 г.

Железнодорожный путь и искусственные сооружения. На протяжении последних десятилетий XIX в. на всех магистралях был завершен переход от железных рельсов к стальным. В России на вновь сооружаемых линиях с 1883 г. укладывались только стальные рельсы. В США в 1875 г. было произведено 455 тыс. т железных и 262 тыс. т стальных рельсов, а в 1905 г. железных рельсов не выпускалось вовсе, зато выработка стальных составила 3,8 млн. т. В странах жаркого климата и в некоторых европейских странах (Германия) вместо шпал начали применять металлические опоры. Накануне первой мировой войны появились и железобетонные опоры.

Сталь вытесняла железо не только в области строения железнодорожного пути, но и в искусственных сооружениях, которые приобретают небывалые прежде размеры: мосты и виадуки предназначались не только для железнодорожного, но отчасти для автотранспорта и пешеходов. Начало «новейшей эре стальных мостов» положили арочный мост инженера Дж. Идса через реку Миссисипи у г. Сент-Луис (1874), балочный мост по проекту Суй Смита через реку Миссури (1879), висячий Бруклинский мост в Нью-Йорке отца и сына Реблингов (1883) и консольный мост В. Бэкера и Дж. Фоулера через Фортский пролив в Шотландии (1890). Центральный пролет Бруклинского моста имел около '/г км, два пролета Фортского моста — по 520 м. Еще более значительным пролетом (550 м) обладал Квебекский консольный мост в Канаде (1917). Первым мостом, построенным полностью из легированной (высокоуглеродистой) стали, был Хэлл-Гейтский арочный мост в Нью-Йорке (1917). Наряду со сталью в строительстве транспортных и иных сооружений с 80-х гг. все шире применялся железобетон. Одними из крупнейших железобетонных виадуков были Лангвисский на одной из швейцарских электрических железных дорог (1914) и Тэнкхэннок-ский в США (1915). Высота первого над дном долины составляла 66 м, а второго — 73 м. 1;368]

2. Железные дороги как универсальный вид транспорт

2.1 Роль железных дорог в единой транспортной системе страны

Железнодорожному транспорту принадлежит ведущая роль в системе путей сообщений России, железные дороги наиболее приспособлены к массовым перевозкам. Они функционируют днем и ночью независимо от времени года и атмосферных условиях, что особенно важно для России с ее разными климатическими зонами. На железных дорогах сравнительно небольшая себестоимость перевозок и высокая скорость доставки грузов. За последние годы скорость движения грузовых и пассажирских поездов значительно увеличилась. Железные дороги являются универсальным видом транспорта для перевозок всех видов грузов в межрайонном и во внутрирайонном сообщении. Однако постройка железных дорог требует больших капитальных вложений, зависящих от топографических, климатических и экологических условий.

На железнодорожном транспорте велика доля расходов, мало зависящих от размеров движения (ремонт зданий и устройств, содержащие административнотехнического персонала). Они составляют около половины общих расходов на эксплуатацию. Это обусловливает необходимость значительной концентрации грузовых потоков для обеспечения высокой эффективности функционирования железных дорог.

Перевозка грузов по железной дороге на относительно большие расстояния экономически выгоднее, чем на малые, что объясняется высоким удельным весом расходов, не зависящих от дальности перевозок и увеличивающих их себестоимость при небольших расстояниях. Это расходы на выполнение начальных и конечных операций, включая подачу вагонов к месту погрузки-выгрузки и их уборку, грузовых операций и др.

Общепризнанными преимуществами железных дорог перед другими видами транспорта являются экономичность (сравнительно низкая стоимость перевозок), ресурсосберегаемость, экологическая предпочтительность (с точки зрения шума и сохранности окружающей среды), безопасность движения.

При выборе транспортных средств для осуществления перевозок принимают во внимание положительные качества каждого вида транспорта. Развитию таких качеств может способствовать не только конкуренция, но и партнерские отношения между различными видами транспорта: координация и согласование работы в области рационального использования технических средств планирование и распределение перевозок, разработка и внедрение единых технологических процессов работы станций, подъездных путей, предприятий речных и морских портов и пристаней, согласование графиков и расписаний движения поездов, автобусов, самолетов и судов. Важной формой сотрудничества является организация комбинированных (смешанных) перевозок по принципу «от двери до двери», без перегрузки грузов. 5;68]

2.2 Полоса отчуждения и рельсовый путь

Из всех видов транспортных магистралей только железные дороги и трубопроводы располагаются на земельных полосах, отчуждаемых в частное владение или пользование, причем железным дорогам земля обычно передается сразу и навсегда. Именно частная собственность на землю на своей трассе принципиально выделяет железные дороги США среди других транспортных артерий, которые пролегают не по своим владениям (например, перевозки автомобильным и водным транспортом осуществляются соответственно по шоссе и водным путям, являющимся государственным или общественным достоянием).

На отведенной железной дороге полосе земли размещаются рельсовые пути — один или два (а то и больше — три и т. д.). Более двух путей прокладывают там, где ожидается оживленное движение, — например, вблизи крупных городов. Однако большую часть суммарной длины железных дорог всего мира составляют однопутные дороги, по которым ходят поезда в обоих направлениях; такие дороги оснащаются системами сигнализации и разъездами, обеспечивающими безаварийное движение.

Сам путь делается во всем мире по единому образцу — стальные рельсы укладываются на поперечные лаги (деревянные или железобетонные шпалы), заглубленные в балласте. Пути в разных местах весьма различаются по прочности и конструкции в зависимости от напряженности транспортного потока, скорости и тяжести проходящих по ним поездов. Так, вес 1 м рельса может составлять от 25 кг (в путях для легких, низкоскоростных и редких поездов) до 69 кг (там, где интенсивность и грузонапряженность движения велики). Габариты шпал, промежутки между ними и глубина засыпки балласта тоже зависят от условий движения: на основных магистралях толщина балластной подушки больше, шпалы крупнее и уложены ближе друг к другу, чем на второстепенных дорогах или ветках.

Рельс. Почти все рельсы в поперечном сечении имеют тавровый (Т-образный) профиль с плоским основанием, узкой вертикальной стенкой и слегка скругленной по верхним краям прямоугольной головкой. В развитых странах сварные рельсы заменили ранее применявшиеся рельсы длиной 12 м, скреплявшиеся на стыках двухголовными накладками с болтами и гайками.

Такие рельсы обеспечивают более безопасное движение составов без вертикальной тряски на стыках; именно стыки быстрее всего изнашивались, и их упразднение существенно снизило объемы ремонтных работ. Обычно между шпалой и основанием рельса вставляется стальная подкладка, чем обеспечиваются более прочное скрепление рельса со шпалой и уменьшение износа из-за динамических ударных нагрузок от подвижного состава.

Шпалы и балласт. В Западной Европе, Японии и других местах, где лесоматериалов мало и они дороги, шпалы обычно делают из железобетона. В США до сих пор широко применяются деревянные шпалы со специальной пропиткой.

Балласт выполняет двоякую роль: он служит подушкой пути и дренирующим слоем для отвода дождевой воды с полотна. Обычно наилучшим балластом считается щебень из твердых скальных пород, раздробленных на куски размерами около 5 см, но в качестве балласта можно использовать также отходы горнодобывающей промышленности, гальку, гравий и другие подобные материалы.

В итоге верхнему строению придается некоторая упругость, благодаря чему рельсовый путь при движении по нему поездов слегка смещается вверх-вниз, подобно пружине. Тем не менее на станциях, в тоннелях и на мостах рельсовый путь укладывается на жесткое основание из стали или бетона.

Ширина рельсовой колеи. Ширина колеи не одна и та же повсюду. Стандартная колея шириной 1,435 м принята почти везде в Северной Америке и на основных железнодорожных магистралях стран Западной Европы. Она же характерна для Китая и многих других районов мира. Разновидности широкой колеи (с расстоянием между рельсами пути от 1,52 до 1,68 м) типичны для республик бывшего СССР, Аргентины, Чили, Финляндии, Индии, Ирландии, Испании и Португалии. Пути с более узкой колеей (от 0,6 до 1,07 м) обычны для Азии, Африки, Южной Америки, а также для второстепенных железных дорог Европы, особенно в гористой местности, и лесовозных дорог России.

Кривизна пути и уклоны. Нельзя проложить железную дорогу вообще без поворотов, спусков и подъемов, но все они снижают эффективность перевозок, ибо приводят к ограничениям скорости, длины и веса поездов и к необходимости вспомогательной тяги. В связи с этим при строительстве железных дорог обычно используются все возможности для того, чтобы сделать дорогу прямее и ровнее.

Уклоны на большинстве железнодорожных магистралей не превышают 1% (т.е. перепад уровня полотна дороги 1 м на ее длине 100 м) от длины по горизонтали. Уклоны, превосходящие 2%, на главных железных дорогах встречаются редко, хотя в горах бывают и более 3%. Подъем в 4% для обычного локомотива практически неодолим, но с ним легко справляется локомотив, оснащенный колесом с механизмом зубчатого зацепления с кремальерой пути.

Мосты и тоннели. Количество изгибов дороги и уклонов на ней зачастую можно уменьшить, наводя мосты и прокладывая тоннели, которые необходимы также при пересечении железнодорожными путями рек, автомобильных шоссе и городских районов. Самые длинные в мире тоннели — Сейкан (53,85 км, соединяет японские острова Хонсю и Хоккайдо), тоннель под Ла-Маншем (52,5 км, проложен между городами Фолкстон (Англия) и Кале (Франция)) и Дай-Шимицу (22,2 км) на железной дороге между Токио и Ниигатой (Япония). [7]

3. Использование и применение высокоскорастной магистрали

3.1 Начало движения высокоскоростных поездов в России

Несмотря на многочисленные проекты в европейских странах, первая общественная высокоскоростная железная дорога появилась на другом конце континента — в Японии. В этой стране в середине 1950;х резко обострилась транспортная ситуация вдоль восточного побережья острова Хонсю, что было связано с высокой интенсивностью пассажирских перевозок между крупнейшими городами страны, особенно между Токио и Осака. Используя в основном иностранный опыт (особенно американский), Администрация японских железных дорог довольно быстро (1956—1958 гг.) создала проект высокоскоростной железной дороги между этими двумя городами. Строительство дороги началось 20 апреля 1959 года, а 1 октября 1964 года первая в мире ВСМ была запущена в эксплуатацию. Ей присвоили название «Токайдо», протяжённость трассы составляла 515,4 км, а максимальная допустимая скорость поездов 210 км/ч. Дорога быстро завоевала популярность у населения, о чём свидетельствует прирост объёма выполненных на линии пассажирских перевозок. 7;189]

В 1985 году, то есть через год после начала работы сети TGV, Комиссия по транспорту Европейских сообществ (ЕС) выдвинула ряд важных предложений по организации высокоскоростного сообщения в Европе. К тому времени уже отчётливо виднелись проблемы всеобщей автомобилизации, что отрицательно сказывалось не только на транспортной, но и экологической обстановке. Первоначально предложения об объединении ВСМ в единую сеть касались лишь магистралей, создаваемых по планам SNCF, однако вскоре были созданы и международные проекты.

Для проверки возможности реализации данной идеи, была сформирована рабочая группа из специалистов из Международного союза железных дорог и Сообщества Европейских железных дорог, которая в 1989 году разработала «Предложения по Европейской высокоскоростной железнодорожной сети», на основании которых, Совет министров ЕС образовал рабочую группу под названием «Группа высокого уровня» (известна также как группа «Высокая скорость»). В данную группу прежде всего входили следующие представители: стран-членов ЕС, железнодорожных компаний, предприятий, выпускающих железнодорожную технику, а также ряда прочих заинтересованных компаний. 17 декабря 1990 года Совет министров ЕС одобрил разработанные Группой отчёт «Европейская сеть высокоскоростных поездов» и прилагаемый к нему генеральный план по развитию высокоскоростных железных дорог в Европе до 2010 года.

В своём большинстве, применяемые на ВСНТ технологии аналогичны стандартным технологиям железнодорожного транспорта. Отличия же обусловлены, прежде всего, высокой скоростью движения, что влечёт за собой возрастание таких параметров, как центробежные силы (возникают при прохождении поездом кривых участков пути, могут вызвать состояние дискомфорта у пассажиров) и сопротивление движению. В целом, повышение скорости движения поездов ограничивают следующие факторы: аэродинамика; механическое сопротивление пути; тяговые и тормозные мощности; динамическая устойчивость движения; надёжность токосъёма (для ЭПС).

Для улучшения аэродинамических показателей, поезда имеют обтекаемую форму передней части, и минимальное число выступающих частей, а выступающие (например, токоприёмники) оборудуются специальным обтекаемыми кожухами. Дополнительно, подвагонное оборудование закрывается специальными щитами. За счёт применения таких конструктивных мероприятий, снижается заодно и аэродинамический шум, то есть поезд становится менее шумным.

Механическое сопротивление в основном заключается во взаимодействии колесо-рельс, то есть для снижения сопротивления требуется снизить прогиб рельсов. Для этого прежде всего усиливают железнодорожный путь, для чего применяются рельсы тяжёлых типов, железобетонные шпалы, щебёночный балласт. Также снижают нагрузки от колёс на рельсы, для чего в материалах кузовов вагонов применяют алюминиевые сплавы и пластик.

18 декабря 2009 года в России вступил в эксплуатацию новейший поезд высокоскоростного железнодорожного движения «Сапсан». Высокоскоростной поезд «Сапсан» начинает курсировать по маршруту Москва — Санкт-Петербург и Санкт-Петербург — Москва.

Скорость движения поезда «Сапсан» достигает 350 км/ч, на российских железнодорожных путях в целях безопасности состав будет курсировать со скоростью 250 км/ч. Расстояние между Москвой и Санкт-Петербургом он проходит менее чем за 4 часа, что является отличной альтернативой авиаперелетам, особенно если учесть необходимость в последнем случае добираться до аэропорта, проходить регистрацию, а, возможно, дожидаться оптимальных для полета погодных условий. Весь состав сконструирован в Германии с учетом всех требований к комфорту и повышенной безопасности пассажиров.

3.2 Байкало-Амурская магистраль (БАМ)

Байкало-Амурская магистраль (БАМ) пролегает по территории Иркутской области, Забайкальского края, Амурской области, Республик Бурятии и Саха (Якутия), Хабаровского края.

Ключевые станции БАМа: Тайшет; Лена; Таксимо; Тында; Нерюнги; Новый Ургал; Комсомольск-на-Амуре; Ванино; Советская Гавань.

Общая протяженность БАМа от Тайшета до Советской Гавани составляет 4300 км. БАМ связывается с Транссибирской железной дорогой тремя соединительными линиями: Бамовская — Тында, Известковая — Новый Ургал и Волочаевка — Комсомольск-на-Амуре.

В настоящее время двухпутная железная дорога построена от Тайшета до Лены (704 км) и однопутная — от Лены до Таксимо (725 км). На остальном участке БАМа построена однопутная железная дорога с тепловозной тягой.

БАМ проходит по территории с суровыми природно-климатическими условиями — через районы вечной мерзлоты (глубина которой от 1−3 до сотен метров) и высокой сейсмичности (до 9 баллов). Магистраль пересекает 11 полноводных рек (среди них Лена, Амур, Зея, Витим, Олекма, Селемджа, Бурея) и 7 горных хребтов (Байкальский, Северо-Муйский, Удоканский, Кодарский, Олекминский Становик, Туранский и Дуссе-Алинский). Из-за сложного рельефа местности более 30 км железной дороги проходит в тоннелях (среди них Байкальский (6,7 км) и Северо-Муйский (15,3 км)).

При строительстве БАМа были применены новейшие конструкции, разработаны и запатентованы новые способы строительства и эксплуатации объектов в сложных гидрогеологических условиях.

" История строительства БАМ"

Предпосылками к началу строительства Байкало-Амурской магистрали послужили неутешительные итоги русско-японской войны 1904;1905 гг., которые показали острую необходимость строительства второй рокадной железной дороги на востоке страны, дублирующей Транссибирскую железнодорожную магистраль.

По первоначальному замыслу магистраль должна была пролегать от Уфы по кратчайшему расстоянию до восточного морского побережья через северную оконечность озера Байкал.

В советское время изыскания по развитию железнодорожной сети на востоке страны возобновились в конце 1920;х гг. — начале 30-х гг. Именно тогда дорога от Тайшета на восток впервые получила свое современное название — Байкало-Амурская магистраль. Начинать дорогу предлагалось от станции Уруша (примерно середина нынешнего БАМа в районе Сковородина), а конечным пунктом планировалось сделать Комсомольск-на-Амуре, который тогда был селом Пермским.

В 1932 г. Совнарком принял постановление «О строительстве Байкало-Амурской магистрали», которое утвердило план строительства БАМа. Стройку планировалось закончить в 3 года: сквозное движение по всей магистрали в режиме рабочей эксплуатации должно было быть открыто к концу 1935 г.

Однако строительство магистрали неоднократно прекращалось по разным причинам (недостаток рабочей силы, Великая Отечественная война, землетрясения в районе строительства в конце 1950;х гг.).

Активное строительство БАМа было возобновлено в 1974 г. Основными двигателями стройки стали комсомольцы-добровольцы и военные строители. Республиканские комсомольские отряды соревновались между собой и имели «свои» объекты: крупнейшую станцию Ургал строила Украинская ССР, станцию Муякан — Белоруссия, Уоян — Литва, Кичеру — Эстония, Таюру — Армения, Улькан — Азербайджан, Солони — Таджикистан, Алонку — Молдавия. Тынду, столицу БАМа, строили москвичи.

К 1980 г. организуется Байкало-Амурская железная дорога с местонахождением управления дороги в г. Тында.

29 сентября 1984 г. состоялась «золотая» стыковка на разъезде Балбухта (Каларский район Читинской области). Встретились восточное и западное направления строителей БАМ, продвигающиеся навстречу друг другу 10 лет. 1 октября состоялась укладка «золотых» звеньев БАМ на станции Куанда (Каларский район Читинской области).

Окончательным завершением строительства Байкало-Амурской магистрали может считаться 5 декабря 2003 г., когда было открыто движение по Северо-Муйскому тоннелю. По своей протяженности (15 343 м) он является самым длинным тоннелем в России и пятым в мире. По условиям строительства тоннель не имеет аналогов: вечная мерзлота, обилие подземных вод, осыпи, обвалы, тектонические разломы.

БАМ в настоящее время. Строительство БАМа решило задачи общенационального уровня: открыт доступ к природным ресурсам огромного региона; обеспечены транзитные перевозки; создан кратчайший межконтинентальный железнодорожный маршрут Восток-Запад, проходящий на протяжении 10 000 км по российским железным дорогам; в военно-стратегическом смысле магистраль парирует возможные сбои и перерывы в движении поездов на Транссибе. В настоящее время социально-экономический потенциал БАМа полностью не раскрыт. Эксплуатация этой магистрали не приносит ОАО «РЖД» прибыли. Главная причина сложившейся ситуации — медленное освоение прилегающих территорий. Из запланированных девяти территориально-производственных комплексов, которые должны были обеспечить загрузку БАМа, реализован только один — в Нерюнгринском угольном бассейне.

По направлению Тайшет — Тында — Комсомольск-на-Амуре объем перевозок в грузовом направлении составляет порядка 12 млн тонн в год. Ограничение пропускной способности участков БАМа вызвано закрытием раздельных пунктов в период спада перевозок в 90-х гг., наличием участков, где нарушены межремонтные сроки, имеются дефекты земляного полотна, верхнего строения пути и искусственных сооружений.

БАМ перевозит около 12 млн пассажиров в год. Интенсивность движения пассажирских поездов по магистрали незначительна — 1−2 пары поездов в сутки на участке Комсомольск-Северобайкальск и 9−16 пар на западном участке. 3; рис 1]

4. Будущее железнодорожного транспорта

4.1 Стратегия развития железнодорожного транспорта в России до 2030 года"

Целью cтратегии является формирование условий для транспортного обеспечения социально-экономического роста в России, возрастания мобильности населения и оптимизации товародвижения, укрепления экономического суверенитета, национальной безопасности и обороноспособности страны, снижения совокупных транспортных издержек, повышения конкурентоспособности национальной экономики, обеспечения лидерских позиций России в мире.

Стратегическое развитие железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года включает 2 этапа:

1 этап — модернизация железнодорожного транспорта (2008 — 2015 гг.). В течение этого этапа будут обеспечены необходимые пропускные способности на основных направлениях перевозок, коренная модернизация существующих объектов инфраструктуры, обеспечение перевозок подвижным составом с исключением парков с истекшими сроками службы, будут разработаны новые технические требования к технике и технологии, начаты проектно-изыскательские работы и строительство новых железнодорожных линий. В этот период планируется построить свыше 6,4 тыс. км новых линий, в том числе линии для высокоскоростного пассажирского движения.

2 этап — этап динамичного расширения сети железных дорог (2016 — 2030 гг.). На данном этапе предусматривается расширение железнодорожной сети и создание инфраструктурных условий для развития новых «точек» экономического роста в стране, выход на мировой уровень технологического и технического развития железнодорожного транспорта и повышение глобальной конкурентоспособности российского железнодорожного транспорта. В это время должны быть построены важнейшие стратегические, социально-значимые и грузообразующие линии общей протяженностью более 15 800 км.

Стратегией предусмотрено:

ввод более 20 тыс. км новых железнодорожных линий и электрификация около 7,5 тыс. км путей;

организация транспортного обеспечения 18 перспективных месторождений полезных ископаемых и промышленных зон;

создание линий, обеспечивающих движение пассажирских поездов со скоростью до 350 км/ч (к 2030 г. их протяженность составит 1528 км).

Обновление подвижного состава (ланируется закупить более 23 тыс. локомотивов, более 900 тыс. грузовых и около 29,5 тыс. пассажирских вагонов).

увеличение плотности железнодорожной сети на 23,8% при полной ликвидации ограничений пропускной и провозной способности.

Объем инвестиций в развитие железнодорожного транспорта РФ до 2030 года составит более 13 трлн руб. (в ценах 2007 г.). Для реализации «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» планируется активно использовать механизм государственно-частного партнерства.

Распределение инвестиций:

40% - строительство новых железнодорожных линий;

31% - развитие существующих объектов инфраструктуры;

29% - обновление подвижного состава. 8]

5. Расчет пассажирооборота Малого Кольца Московской Железной дороги

Одной из основных особенностей Малого Кольца является отсутствие удобных пересадок с многими станциями метро. Поэтому, основными сегментами потребителей являются:

Сегмент № 1 Пассажиры метро, целью или отправным пунктом поездки которых является объект в непосредственной близости от Малого Кольца.

Сегмент № 2 Пассажиры метро, целью или отправным пунктом поездки которых является достижение какого-либо направления железной дороги.

Сегмент № 3 Пассажиры железной дороги, целью или отправным пунктом которых является объект в непосредственной близости от Малого Кольца.

Сегмент № 4 Пассажиры железной дороги, целью которых является достижение другого направления железной дороги.

Сегмент № 5 Пассажиры, цель и отправной пункт поездки которых являюся объекты в непосредственной близости от Малого Кольца.

Для расчета доли количества пассажиров Метрополитена, являющихся представителями сегмента пассажиров Малого Кольца, необходимо посчитать среднюю взвешенную долю сегмента по фактору доли пассажирооборота каждой линии метрополитена в общем пассажирообороте метрополитена. Данная средняя взвешенная величина рассчитывается по формуле:

СРметро =? (Дп * Дс1) +? (Дп * Дс2), где Дп — доля в пассажирообороте каждой линии метрополитена; Дс1 — доля пассажиров метрополитена, являющихся представителями сегмента № 1; Дс2 — доля пассажиров метрополитена, являющихся представителями сегмента № 2.

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Для расчета доли количества пассажиров Метрополитена, потенциально считающих оптимальным использование Малого Кольца для своей поездки, необходимо посчитать среднюю взвешенную долю этих пассажиров по фактору доли пассажирооборота каждой линии метрополитена в общем пассажирообороте метрополитена. Данная средняя взвешенная величина рассчитывается по формуле:

СРметроОПТ =? (Дп * До1) +? (Дп * До2) ,

где Дп — доля в пассажирообороте каждой линии метрополитена; До1 — доля пассажиров метрополитена, посчитавших использование Малого кольца оптимальным для своей поездки и являющихся представителями сегмента № 1; До2 — доля пассажиров метрополитена, посчитавших использование Малого кольца оптимальным для своей поездки и являющихся представителями сегмента № 2.

Для расчета доли количества пассажиров пригородных электропоездов, являющихся представителями сегментов пассажиров Малого Кольца, необходимо посчитать среднюю взвешанную долю сегмента по фактору доли пассажирооборота каждого направления Московской Железной дороги в общем пассажирообороте Московской железной дороги.

Данная средняя взвешенная величина рассчитывается по формуле:

СРжд =? (Дп * Дс3) +? (Дп * Дс4) ,

где Дп — доля в пассажирообороте каждго направления Московской Железной Дороги; Дс3 — доля пассажиров Московской Железной Дороги, являющихся представителями сегмента № 3; Дс4 — доля пассажиров Московской Железной Дороги, являющихся представителями сегмента № 4.

Результаты расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1. Расчет средней взвешенной доли сегмента потенциальных потребителей транспортных услуг Малого Кольца Московской железной дороги на основе опроса пассажиров метрополитена.

Для расчета доли количества пассажиров Московской Железной Дороги, потенциально считающих оптимальным использование Малого Кольца для своей поездки, необходимо посчитать среднюю взвешенную долю этих пассажиров по фактору доли пассажирооборота каждого направления железной дороги в общем пассажирообороте Московской Железной Дороги. Данная средняя взвешенная величина рассчитывается по формуле:

СРждОПТ =? (Дп * До3) +? (Дп * До4) ,

где Дп — доля в пассажирообороте каждой линии метрополитена;

До3 — доля пассажиров железной дороги, посчитавших использование Малого Кольца оптимальным для своей поездки и являющихся представителями сегмента № 3; До4 — доля пассажиров метрополитена, посчитавших использование Малого кольца оптимальным для своей поездки и являющихся представителями сегмента № 4.

Результаты расчетов представлены в таблице 2.

При расчете доли клиентов наземного общественного транспорта необходимо иметь ввиду долю непосредственно примыкающих маршрутов к Малому Кольцу в общем количестве маршрутов. Поэтому долю количества пассажиров наземного транспорта, являющихся представителями сегмента № 5 пассажиров Малого Кольца можно посчитать по следующей формуле:

ДсегНАЗ = Кн/Коб*Дс,

где ДсегНАЗ — долю количества пассажиров наземного транспорта Москвы, являющихся представителями сегмента № 5; Кн — количество маршрутов, проходящих в непосредственной близости от Малого Кольца (шт.); Коб — общее количество маршрутов наземного транспорта в Москве (шт.); Дс — доля количества пассажиров маршрутов наземного транспорта, проходящих в непосредственной близости от Малого Кольца и являющихся представителями сегмента № 5.

ДсегНАЗ = 0,58%

относящихся к сегменту № 5 и посчитавших использование Малого Кольца оптимальным для своей поездки, рассчитывается по формуле:

ДоптНАЗ = Кн/Коб*До ,

где ДоптНАЗ — долю количества пассажиров наземного транспорта Москвы, являющихся представителями сегмента № 5 и посчитавших использование Малого Кольца оптимальным для своей поездки;

Кн — количество маршрутов, проходящих в непосредственной близости от Малого Кольца (шт.);

Коб — общее количество маршрутов наземного транспорта в Москве (шт.);

Таблица 2. Расчет средней взвешенной доли сегмента потенциальных потребителей транспортных услуг Малого Кольца Московской железной дороги на основе опроса пассажиров пригородных поездов.

Доля количества пассажиров наземного городского транспорта,

До — доля количества пассажиров маршрутов наземного транспорта, проходящих в непосредственной близости от Малого Кольца, являющихся представителями сегмента № 5 и посчитавших использование Малого Кольца оптимальным для своей поездки.

ДоптНАЗ = 0,42%

Итак, в результате нашего исследования, мы получили данные об удельной доле сегмента пассажиров на всех городских видах транспорта, которые являются потенциальными потребителями транспортных услуг Малого Кольца, а также о величине доли потребителей, считающих оптимальным использование Малого Кольца для осуществления своих поездок. При помощи этих данных мы можем расчитать потенциальный среднедневной пассажирооборот данной транспортной магистрали в соответствии с долей искомого рыночного сегмента (таблица 3) и в соответствии с долей лояльных клиентов, то есть считающих использование данной транспортной магистрали оптимальным для своей поездки (таблица 4). В любом случае, значение потенциального среднедневного пассажирооборота, полученное по данным значения доли сегмента будет больше, чем аналогичный показатель, полученный по данным доли пассажиров, для которых, по их мнению, использование Малого Кольца является оптимальным (Рис.4).

Объясняется это тем, что в первом случае (таблица 3), мы рассматриваем всех потенциальных пассажиров Малого Кольца, то есть ту долю пассажиров, которая вообще из соображений здравого смысла могла бы использовать магистраль для своей поездки.