Транспорт будущего. Часть 1 Автомобиль, поезд или их симбиоз?
Интересный винтажный цикл статей, который, думаю, заинтересует коллег.
Нигде, быть может, транспортные проблемы не обнажены так, как в Японии. Маленькая островная страна с населением свыше 100 млн. человек. Она перепоясана бетонными автострадами, непрерывно врывающимися в горловины тоннелей. Она изрезана каменными эстакадами железнодорожных линий. Над городами висит дурманящий смог от миллионов автомашин – бензиновых коптилок.
Число их достигло своего предела: машины существуют уже в двух плоскостях – им тесно на поверхности улиц, они лезут вверх. Железобетонные хайвэй-эстакады, вознесшие автомобильный транспорт до высоты 5-6-го этажа, – пересекаются в местах скрещений в три, а то и в четыре ряда.
Скоростные самолеты строгают мутную небесную толщу, заполняя ее реактивным шумом.
Как говорится, некуда податься!
На многих площадях Токио вы можете видеть световой стенд. Это городской муниципалитет скорбно сообщает о том, что сегодня в городе в результате автомобильных катастроф убито 4 человека и 280 ранено. Цифры реальные: ведь так каждый день!
Страна делает неимоверные усилия, чтобы развязать транспортную проблему, чтобы вывести ее на какие-то новые направления. На известных заводах фирмы «Тайота», в цехах завтрашнего дня нам показывают сверхобтекаемые автомобили будущего – скорость их под 300 км в час. Рядом стоят пузатые прозрачные малыши – крохотные автомобильчики города будущего. Их скорость не должна превышать 50 км/час. Они должны занимать минимум места – с письменный стол.
В лаборатории по безопасности движения того же завода разработана система спасения жизни пассажира, попавшего в катастрофу. Крохотный радар установлен на крыле автомобиля. Счетно-решающая машина размером с портсигар непрерывно считает скорость и тормозной путь. В случае, если вы не успеваете затормозить перед грузовиком, компьютер открывает вентиль баллона, и кабина мгновенно заполняется полиэтиленовым пузырем. Бейся хоть о бетонную стену – останешься невредим, как икринка в оболочке.
Мы летели в скоростном электропоезде. Спидометр показывал цифру 220 км в час, а чашка кофе спокойно стояла на столике. За окном, почти сливаясь в зеленовато-синюю полосу, расплывчато проносились рисовые поля. Они были под нами. Рельсовый путь пролегал по бетонным столбам – надо сохранить землю для получения урожая. И японские крестьяне, стоя по колено в воде, равнодушно трудились под скоростным экспрессом.
Закинув голову, мы смотрели на поезда, неслышно скользившие по единственному бетонному лотку на резиновых шинах. Казалось, поезд верхом сидит на бетонном заборе, свешиваясь по обе его стороны. Это была знаменитая монорельсовая дорога на ЭКСПО-70.
В пластмассовых трубах 3-метрового диаметра перед глазами нашими проплывали тысячи и тысячи людей, стоявших на резиновом ковре движущегося тротуара. Эти трубы как часть какого-то титанического завода «перекачивали» людей с одного конца выставки на другой. Сравнение себе подобных пассажиров с производственно-сырьевой массой завода-гиганта казалось мне кощунственно-обидным.
Когда тротуары останавливались и тысячеголовый поток живых существ замирал в прозрачных трубах, я не завидовал тем замурованным в плексиглас, кто включился в общий поток транспортного Молоха выставки.
Над головами нашими, прозрачные, розовые, голубые и желтые, пролетали круглые пузыри. Их радужные оттенки заставляли отвлечься от мысли о том, что это кабины канатной дороги – тоже один из видов транспорта завтрашнего дня.
– Является ли проблеск будущего, созданный на Всемирной выставке, прототипом транспорта завтрашнего дня?
– На чем будут перевозить людей к концу ХХ столетия?
– Каковы пути решения столь важной проблемы?
Все эти вопросы были затронуты на одном из заседаний (проходившем в Нагое) международного симпозиума писателей-фантастов (см. ТМ. №1 за 1971 г.).
Участники встречи со вниманием выслушали доклад обозревателя газеты «Асахи» Намики Ока. В ходе обсуждения были сделаны интересные замечания, высказаны любопытные идеи.
Сегодня мы печатаем подготовленную на основе доклада статью японского журналиста, а также некоторые реплики его слушателей. Этим-то материалом редакция открывает дискуссию «Транспорт будущего», в которой, как мы надеемся, наши читатели примут активное участие.
* * * * * * *
Намики Ока, обозреватель газеты «Асахи» по вопросам транспорта
Автомобиль и железнодорожный поезд – вот два столпа современного наземного пассажирского транспорта. Первый в основном используется для перевозок внутри городов, второй – между оными. За прошедшие десятилетия они обрели огромную популярность среди населения. И, тем не менее, специалисты опасаются за их судьбу. Некоторые пришли даже к мрачному выводу: ни «легковушке», ни «чугунке» нет места в будущем мире. Люди постараются забыть об этих уродливых порождениях техники и придумают какие-нибудь новые, более совершенные машины.
Действительно, автомобиль ныне стал стихийным бедствием. Он шумит, отравляет воздух выхлопными газами, неуклонно пополняет список своих жертв. Способный мчаться со скоростью 170 км/час, он вынужден ехать по переполненным улицам в 10 раз медленнее. Увы, приходится согласиться – механический экипаж постепенно теряет притягательные качества, доставляет нам больше хлопот, нежели удовольствий. Социологический опрос в США выявил необычную вещь: около 2 % владельцев автомобилей предпочли вновь воспользоваться услугами автобуса, троллейбуса, метро.
Правда и то, что железнодорожный транспорт испытывает сейчас серьезные трудности. Построенные в прошлом столетии, в эпоху малых скоростей, железные дороги оказались не в силах конкурировать с авиационными линиями. В наш бурный век мало кто согласится терять понапрасну время. Человек, собирающийся в дальний путь, прекрасно видит достоинства самолета. Вот разительный пример. Уже в 1920 году железная дорога США достигла своей максимальной протяженности – 404800 км. А 30 лет спустя она снова уменьшилась до уровня 1906 года. Конечно, тут сказалось и увеличение парка частных машин.
И все-таки я отношусь к оптимистам, верящим, что к началу XXI века автомобили и поезда по-прежнему будут играть главенствующую роль в пассажирских перевозках. Я отнюдь не консерватор. Просто я трезво оцениваю достижения научно-исследовательских работ, открывающих перед транспортом блестящие перспективы.
Автоматический электромобиль
По прогнозам многих ученых в 80-х годах будет принят закон, запрещающий загрязнение воздуха. Н тому времени исчезнут последние представители дикого племени автомашин, которые сегодня наводняют мир. Сначала, видимо, частично заменят поршневые двигатели другими, более эффективными, выделяющими мало выхлопных газов. Это может быть либо ротор, либо стирлинг, либо даже паровой двигатель. Но, вероятнее всего, высокотемпературная газовая турбина. У нее очень высокий к.п.д., низкий удельный вес (меньше 0,45 кг/л.с.); она легка, удобна для транспортировки, быстро запускается и может работать в любых климатических условиях. Как считает Г. Буладон, сотрудник Института Баттеля в Женеве, турбинами будут оснащены мощные спортивные автомобили и грузовики (весом больше 100 т).
Потом на смену «грязным» тепловым двигателям придут «чистые» электрические. Сегодня уже появились первые образцы. Переменный ток поступает через тиристоры к высокоскоростному электромотору. Трансмиссия предельно проста – нет ни сцепления, ни коробки передач. Электромобиль бесшумен, почти в 3 раза долговечнее существующих машин, требует минимального ухода. Один лишь недостаток: запас хода у него пока ограничен – 50-80 км. Но эта беда поправима. На VII конгрессе Мировой энергетической конференции был сделан обзорный доклад о топливных элементах, превращающих горючее непосредственно в электричество. Вот реальный путь для получения компактных источников энергии с большой емкостью. Сравнительно недорогие и легкие (менее 2 кг/квт), они увеличат пробег машины при расходе 1 л топлива на 60%!
Однако у этих чудодейственных «генераторов» окажутся сильные соперники – перезаряжаемые батареи. Их энергоемкость на единицу веса будет в 8-10 раз больше, чем у нынешних аккумуляторов. Возможно, самыми распространенными станут батареи с пастообразным электролитом. Они потребляют кислород из воздуха, а водород (идеальное топливо) хранится в виде гидридов металлов. Перезарядка на станциях обслуживания займет примерно столько же времени, сколько сейчас уходит на заправку бака бензином.
В дальнейшем же машины вообще лишатся каких-либо индивидуальных источников энергии. Вдоль улиц и шоссе будут проложены кабели, с которых электромобиль, словно троллейбус или трамвай, снимет ток. Одновременно по кабелю передаются команды – вождение полностью автоматическое. Последнее не должно нас удивлять. Уже сегодня можно проследить тенденцию к «роботизации» автомашины. Электрические устройства управления, тормоза, запоры на дверях, автоматические затемнители фар, электроны, переключатели скоростей, саморегулирующееся кондиционирование воздуха – всех приборов и не перечтешь. Недавно в Техническом центре фирмы «Дженерал моторс» (близ Детройта) построили автомобиль «со сводным управлением». Небольшая рукоятка заменяет руль, переключатель скорости и тормозную педаль. Движением этой рукоятки водитель посылает сигнал компьютеру размером с транзисторный приемник, который, в свою очередь, включает нужный механизм.
Итак, представим себе поездку по городу, скажем, лет через двадцать. Вы выходите из дому и отправляетесь. на ближайшую стоянку такси. Машина, рассчитанная на одного-двух человек, выглядит элегантно, кузов сделан из прозрачной пластмассы. В специальную прорезь вы опускаете карточку с указанием места назначения. Больше от вас ничего не требуется. Такси плавно трогается и выходит на магистраль. Центральная ЭВМ берет на себя все «бразды правления». Она следит за тем, чтобы интервал между электромобилями сохранялся постоянным. С умеренной скоростью 50 км/час, зато без остановок перед светофорами и перекрестками, машина достигает заданного пункта по кратчайшему маршруту.
Сверхзвуковой поезд
В 1964 году в Японии открылась скоростная линия «Токайдо». Расстояние между Токио и Осакой (556 км) поезд преодолевает всего за 2,5 часа. Вскоре владельцы авиакомпаний с горечью убедились: бывшие их клиенты явно предпочитают новую железную дорогу. II причина тому не только низкая плата за проезд и провоз багажа. Как ни парадоксально, поезд доставляет пассажиров в тот же срок, что и самолет. Очень много времени (гораздо больше, чем сам полет) отнимает дорога от города до аэропорта и обратно. Значит, на средних дистанциях железнодорожный транспорт еще не собирается уступать своих позиций. И чем быстрее движется поезд, тем больше у него шансов выжить в жестокой конкурентной борьбе.
Но обычный состав не может преодолеть рубеж в 300 км/час. И вот почему. Давление вагонного колеса на рельс достигает 1 т/см². Попадись хотя бы малейший выступ, и на бугорок обрушатся инерционные силы порядка нескольких тонн. Шпалы, рельсы, колеса и оси подвергаются опасной вибрации.
А между тем еще 100 лет назад французский инженер Жерар предложил заменить колеса воздушной подушкой. Не удивительно, что именно соотечественники Жерара первыми догадались построить аэропоезд. Между Парижем и Орлеаном (120 км) проложат бетонный рельс. По нему двинется алюминиевый 20-тонный вагон (на 80 мест), спроектированный авиаконструктором Ж. Берти. Турбина мощностью 720 л.с. нагнетает под днище воздух. Аппарат приподнимается примерно на 1 мм. Благодаря газовой прослойке трение снижается чуть ли не до нуля. Кормовой винт, вращаемый двумя турбинами, в 1300 л.с. каждая, разгонит аэропоезд до 300 км/час!
Все было бы хорошо, да вот беда – уж больно громко шумит машина. Учитывая этот недостаток, сотрудники американской фирмы «Гаррет» поставили вместо толкающего винта линейный электродвигатель. Металлический рельс играет роль ротора; его охватывает подковообразный статор, жестко прикрепленный к вагону. Вращение обычного электромотора преобразуется у линейного в прямое поступательное движение. Такой аппарат (на 100 мест) будет курсировать между Нью-Йорком и Вашингтоном. Двигатель мощностью 2500 л.с. сообщит ему скорость до 400 км/час.
Модернизированным аэропоездом заинтересовались многие иностранные фирмы. В Англии бывший министр техники В. Бейн сделал заказ на строительство 27-километровой экспериментальной магистрали: «Лондон – аэропорт Фаулнесс». В Швеции решили протянуть линию от Стокгольма до аэропорта Арланда. а во Франции – от Парижа до аэропортов Орли и Рош, а также неподалеку от Марселя. В Западной Германии планируют связать Мюнхен с Гамбургом. Любопытные проекты появились в Голландии, Аргентине и других странах.
К сожалению, для японских дорог аэропоезд не подходит. Например, 40% магистрали «Токайдо» идет через тоннели. Да и остальные 60% пути все равно придется заключить в пластиковую трубу для защиты от дождя и снега. А тоннель и аэропоезд – понятия несовместимые. Поэтому японские инженеры ведут работы в несколько ином плане. Вот какой оригинальный выход нашли сотрудники фирмы «Хитачи». Под днищем вагона в кожухах установлены электромагниты. Жидкий гелий омывает катушки и поддерживает их в рабочем состоянии. Мощное магнитное поле отталкивается от алюминиевых шин. Создается подъемная сила. Этот поезд (скорость до 500 км/час) предполагают ввести в строй лет через десять на «Токайдо».
А профессор Х. Одзава решил использовать тоннели для реактивных поездов, способных преодолеть звуковой барьер. Вдоль пути через равные интервалы стоят направляющие опоры с системой роликов. Ведущие ролики разгоняют поезд до необходимой скорости. За пределами города включаются четыре турбореактивных двигателя. Тяга каждого из них – 10 тыс. кг. Три стабилизатора вместе с двумя вертикальными рулями обеспечат подъемную силу, уменьшающую нагрузку на опоры, и предохранят «ракету» от толчков при встрече с роликами, снизят килевую качку. При испытаниях модель развила скорость в 1140 км/час. Быстрее промчаться ей просто не дали, чтобы избежать ударной волны. Когда же перешли к исследованию предельных режимов, сделали специальный расчет. Как только модель достигла скорости звука, она тут же «нырнула» в вакуумированный тоннель. А там уж ничто не мешало ей «выжать» 2300 км/час!
С помощью современной техники можно протянуть подобные тоннели под землей, под дном океанов и морей. И тогда сверхзвуковые поезда, управляемые автомашинистами, станут поистине универсальным транспортным средством. Например, вам захотелось посетить в воскресный день Гавайские острова. Нет ничего проще! На своем электромобиле вы отправляетесь на вокзал, въезжаете в один из отсеков реактивного поезда, а затем спокойно читаете детектив. Незаметно пролетят три часа, и вы уже едете по солнечным улицам гавайского поселка. Так автомобильный и железнодорожный транспорт, гармонично дополнив друг друга, даст самый оптимальный вариант пассажирских перевозок.
* * * * * * *
Мнения экспертов:
БРАЙН ОЛДИС: Для решения вопроса о городском транспорте будущего надо изменить весь характер города. В этом отношении я предлагаю свою систему на основе работ профессора Одзава. Думаю, сверхскоростному поезду, предлагаемому профессором, вообще не надо останавливаться. Высадка из него будет осуществляться в небольшие вагончики, которые в городах будут примыкать к основному поезду для пересадки пассажиров. Этот вагон-купе будет стартовать на каждой станции.
ВАСИЛИЙ БЕРЕЖНОЙ: Сегодняшняя транспортная проблема в Японии представляется мне проблемой завтрашнего дня всего мира, так как в Японии она достигла своей кульминации. Считаю наиболее перспективным использование гравитации в создании тоннелей, проложенных через толщу земли, соединяющих основные пункты нашей планеты. В этом случае могут использоваться силы гравитации для разгона и торможения транспорт будущего.
АРТУР КЛАРК: Автомашины слишком быстры, а поезда слишком медленны. В городе должна произойти коренная революция в общественном транспорте. Видимо, из города следует полностью изгнать личный транспорт, оставив лишь два вида общественного транспорта: Двигающийся без остановок на больших скоростях и медленный транспорт с остановками. Что касается транспорта в тоннелях – он хорош против шума, но встает вопрос экономичности. В СССР есть новая техника прокладки тоннеля. Когда-то лазеры были электрическими, сейчас мы хотим перевести их на химическую основу. Лазеры могут отлично работать по прокладке тоннелей.
Что же касается галактических проблем, то здесь могут быть совершенно неожиданные решения. Одна из идей есть у меня в «Одиссее 2001 года». Она называется «Хайпорт-стоп».
Мы, астрономы, знаем, что существуют микрозвезды и разбегающиеся галактики. Спин галактик может быть в ту или иную сторону. Между ними должно существовать пространство, в котором люди смогут перемещаться с колоссальными скоростями.
ФРЕДЕРИК ПООЛ: в моей книге «Торговец сирены» рассказывается о коренном изменении транспорта. В частности, я описываю «педикеб» – нечто среднее между велосипедом и машиной. Если же говорить серьезно, я голосую за подземный поезд на магнитной подушке. И вообще, за любой скоростной общественный транспорт, только бы он побольше перевозил пассажиров. И вот почему. У нас в Америке уже возникла проблема: куда девать старые «легковушки», буквально завалившие города! На мой взгляд, решение одно: нужно постепенно сократить, а затем и вовсе упразднить парк личных автомобилей.
КАТО: Мы все находимся на транспорте, который называется «Земля». Он мчится в пространстве по неведомому нам маршруту. Мы все несем ответственность за то, чтобы сохранить жизнь пассажиров, сделать ее комфортабельнее и прекраснее. Конечно, неплохо сконструировать новый автомобиль, но в первую очередь следует сделать лучше наш общий транспорт – Землю.
источник: Ока Н. «Автомобиль, поезд или их симбиоз?» «Техника-молодежи» 1971-02
