ВСМ Москва — Казань
В целях повышения доступности и качества пассажирских перевозок, а также повышения транспортно-логистических услуг в сфере грузовых перевозок одной из системных стратегических задач транспортного комплекса России является создание скоростного и высокоскоростного движения, что увеличит транспортную доступность, обеспечит территориальную связанность регионов, повысит мобильность, социальную и деловую активность населения.
Выделенная транспортная инфраструктура ВСМ высвободит инфраструктурные мощности для грузового движения, позволит более эффективно осуществлять грузовые перевозки, даст возможность повысить скорость движения контейнерных поездов для перевозки товаров с высокой добавочной стоимостью чувствительных к срокам доставки.
Запуск ВСМ между Москвой и Казанью сократит время в пути в 4 раза: при следовании без остановок до 3 часов вместо нынешних 12-ти часов по существующей железнодорожной инфраструктуре. А время в пути между Нижним Новгородом и Казанью сократится в 6 раз: с 6 до 1,2 часа. Среднее время в пути между административными центрами регионов составит не более одного часа.
Технологии
Проект высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Казань, без доли сомнения можно назвать одним из самых амбициозных, инновационных и технически значимых транспортных проектов России.
Технологии необходимые для безопасной и эффективной работы высокоскоростных железнодорожных магистралей, появились во второй половине 20 века и продолжают неуклонно совершенствоваться.
Технологии ВСМ обеспечивают возрастающий общественный запрос на высокоскоростные перевозки.
Надежная эксплуатация подвижного состава и инфраструктуры на высоких скоростях свыше 200 км/час требует решения целого ряда сложных инженерных задач — на всех этапах реализации: проектирование, строительство, организация процесса управления движением поездов и содержание инфраструктуры.
Земляное полотно
Земляное полотно запроектировано из условия обеспечения безопасного движения высокоскоростного железнодорожного подвижного состава со скоростями до 400 км/ч. Конструкция земляного полотна ВСМ обеспечит требования по прочности, устойчивости и деформативности с учетом вибродинамического воздействия поездов при минимизации затрат на всем этапе жизненного цикла.
Земляное полотно представляет собой сложное инженерное сооружение включающее основание, во многих случаях упрочненное сваями различных типов, тело насыпи, в том числе защитные слои общей высотой не менее 2,5 м, асфальтобетонное покрытие основной площадки, систему водоотводных сооружений, инженерную защиту в необходимых местах.
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
Искусственные сооружения по протяжённости составляют более 20% от всей линии, что превышает среднее значение этого показателя на железных дорогах общего пользования.
Решение масштабной задачи проектирования комплекса ИССО на ВСМ стало настоящим вызовом для проектных организаций. В целях обеспечения единства технических, технологических решений на всех этапах жизненного цикла, оптимизации стоимости строительства и эксплуатационных затрат разработана линейка унифицированных конструкций, включающих пролетные строения, мостовое полотно, опоры, водопропускные трубы и рамные мосты.
Инновационные конструкции пролетных строений (для колеи 1520 и скорости 350 км/ч) запроектированы с учетом обеспечения критериев безопасности, удовлетворяющим нормированным показателям контакта «колесо — рельс», комфорта проезда пассажиров, ограничения 1-й вертикальной частоты колебаний, прогибов, смещений, переломов профиля, прочности, устойчивости и выносливости элементов пути.
Реализация унифицированных решений в проектировании конкретных сооружений позволила оптимизировать проектные работы и повысить их качество.
Для искусственных сооружений на больших реках (Ока, Сура, Волга, Клязьма) были разработаны уникальные решения мостовых переходов с пролетными строениями свыше 100 м.
Безбалластный путь
Задача реализации высокой скорости до 400 км/ч потребовала от инженеров инновационных решений в конструкции верхнего строения пути.
С учетом совокупности решаемых задач стабильности пути, высокой точности позиционирования, исключения рисков выброса пути, аэродинамического подъема щебня, за основу принята плитная конструкция подрельсового основания.
Разработанное техническое решение предусматривает многослойную конструкцию, состоящую из фундаментной плиты, подрельсовой плиты и подливочного слоя бетона, обеспечивающего сопряжение плит и их взаимную фиксацию в проектном положении, рельс, элементы рельсового скрепления для фиксации рельса с заданными параметрами.
Такая конструкция позволит удовлетворить требованиям по показателям скорости движения поездов до 400 км/ч, по параметрам безопасности взаимодействия в системе «колесо — рельс», по условиям комфорта пассажиров в вагоне состава.
Она предусматривает индустриализацию строительства, включающего заводское производство подрельсовых плит и высокий уровень механизации монтажа конструкций и элементов пути.
Конструкция обеспечивает потенциальную экономическую эффективность исходя из прогнозируемого долгосрочного влияния на значимые показатели качественного состояния инфраструктуры. Является мало обслуживаемой со сроками полезного использования превышающими эти показатели для верхнего строения пути на балласте.
Электроснабжение
С целью реализации скоростей движения до 400 км/ч контактную сеть КС-400 разработали на основе математического моделирования динамического взаимодействия с токоприемниками электроподвижного состава, что позволило обеспечить требуемые динамические характеристики контактной подвески и параметры ее взаимодействия с токоприемниками. 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.
Так же для реализации скоростей движения до 400 км/ч необходимо чтобы скорость высокоскоростного подвижного состава составила не более 70% от скорости распространения поперечной волны по контактной подвеске. Для этого приходится задавать значительные удельные натяжения контактного провода и несущего троса и применять высокопрочные провода и тросы из специальных бронзовых сплавов.
В контактной сети КС-400 планируется применить целый ряд инновационных для России технических решений в части узлов и конструкций:
- Контактные провода из сверхпрочных сплавов «медь-магний» или «медь-ниобий»;
- 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 обеспечения безопасности, надежности и долговечности контактной сети к строительным конструкциям (стойкам, фундаментам опор, анкерам и ригелям жестких поперечин) на ВСЖМ предъявляются повышенные требования.
