Оптимизация транспортной системы
Сегодня известно более 300 видов и вариантов транспортных систем, но какая из них наиболее близка к идеальной? И что такое идеальная транспортная система?
Если берётся груз в точке А, скажем, в Лондоне, и доставляется в точку В, например, во Владивосток, то энергетическое состояние груза при этом не изменяется: в точке В он имеет ту же высоту над уровнем моря и ту же нулевую скорость движения относительно поверхности земли. Поэтому с точки зрения физики полезная транспортная работа в гравитационном поле Земли, в данном случае, равна нулю и в идеале затраты энергии на перемещение груза также должны быть равны нулю. А поскольку энергия все-таки расходуется, то с позиций механики коэффициент полезного действия любой реальной наземной транспортной системы всегда будет равен нулю, так как, если разделить ноль на какое-либо число, то в результате также получится ноль. Любое наземное транспортное средство расходует энергию не на полезную транспортную работу, а на преодоление сопротивления окружающей среды и на разрушение этой среды, поэтому совершенствование транспорта должно быть направлено не на наращивание мощности двигателей, повышение грузоподъёмности и пассажировместимости, увеличение скоростей, как это происходит сейчас, а - на уменьшение сопротивления перемещению, в первую очередь - высокоскоростного перемещения (свыше 300 км/ч, так как многие виды сопротивления возрастают пропорционально квадрату и кубу скорости движения).
В табл. 1 представлен анализ основных видов сопротивления движению усредненного высокоскоростного транспортного модуля, имеющего скорость движения 100 м/с (360 км/час), массу 10 т (вместимость модуля 50 пассажиров) и площадь поперечного сечения (мидель) 5 м2. Основное сопротивление движению такого транспортного средства - это аэродинамическое сопротивление, которое зависит не только от формы корпуса модуля и качества его поверхности, но и от схемы его размещения относительно путевой структуры. Монорельсовая схема подвеса, которая использована, например, в поезде на магнитном подвесе "Трансрапид", Германия (в таблице - крайняя слева схема), имеет самое высокое значение коэффициента аэродинамического сопротивления Сх. Его значение при скорости 100 м/с не может быть ниже 0,3 из-за наличия "юбки", охватывающей несущую балку, и градиента скоростей в воздушном зазоре между движущейся со скоростью 100 м/с "юбкой" и неподвижной балкой. Минимально возможное значение Сх для модуля, размещённого в непосредственной близости от полотна (как у автомобиля), - 0,2, из-за эффекта экрана, который создаёт неподвижное дорожное полотно (в таблице - средняя схема). Наименьшее значение Сх = 0,1 - у бескрылого модуля, летящего на высоте 10 м и более (крайняя справа схема). В первом случае мощность аэродинамического сопротивления составит 1120 кВт (это мощность двух танковых двигателей), во втором случае - 620 кВт (мощность маневрового тепловоза), в третьем - 310 кВт (мощность двигателя современного скоростного легкового автомобиля).
Таблица 1.
Сопротивление движению усредненного* высокоскоростного транспортного модуля
Таблица 2.
Основные ресурсы для создания сети скоростных многопутных дорог протяженностью 10 млн. км
