На высоких скоростях

Россия стоит на пороге технологической революции в транспорте: в стране приступили к развитию высокоскоростных магистралей (ВСМ). Это быстрый, комфортный, экологичный и современный вид транспорта, развитие которого послужит основой для ускоренного и сбалансированного развития регионов страны. Создание ВСМ — стратегическая задача, решение которой стимулирует переход к новому технологическому укладу. Так, прямо сейчас Россия осваивает разработку и производство не только уникального подвижного состава и инновационной инфраструктуры, но и всей цифровой «начинки», необходимой для высокоскоростного движения. Речь идет о самых разных передовых технологиях: от автоведения и систем машинного зрения для поездов до новейших протоколов передачи данных и систем кибербезопасности.

Протяженность российской сети ВСМ должна превысить 4,5 тыс. км. Ключевые направления: первая линия ВСМ Москва—Санкт-Петербург, восточное и южное сообщение, а также международная магистраль в Минск. Маршрут Москва—Санкт-Петербург будет запущен в 2028 году.

Первая линия ВСМ пройдет через Московскую, Тверскую, Новгородскую и Ленинградскую области. В черте Москвы и Петербурга скорость движения поездов составит 200 км/ч, на высокоскоростном участке — до 400 км/ч. За сутки планируется пускать до 40 поездов в каждом направлении, интервал движения составит до 15 минут в часы пик.

Подвижной состав

Стратегическая задача, которая стоит сегодня перед Россией,— развить технологический суверенитет и достичь лидерства в сфере высокоскоростного движения. Движение к этой цели — серьезный технологический вызов. Столь высоких требований к подвижному составу ВСМ и внешним условиям их эксплуатации, как в России, не предъявляется нигде в мире: отечественные высокоскоростные составы должны будут развивать скорость до 400 км/ч, обеспечивая работоспособность в диапазоне температур от −40°С до +40°С.

Первые электропоезда для ВСМ в 2027 году изготовит предприятие «Уральские локомотивы» (Свердловская область), соответствующий контракт на 12 млрд руб. РЖД заключила с ним в апреле 2024 года. Конструкторскую документацию разрабатывает Инжиниринговый центр железнодорожного транспорта (ИЦЖТ, совместное предприятие РЖД, СТМ и правительства Москвы). Каждый состав будет иметь восьмивагонную компоновку вместимостью до 460 пассажиров с возможностью объединения двух поездов. Будут предусмотрены четыре класса обслуживания: от туристического до первого, с различным набором услуг.

Инновационный тяговый асинхронный электродвигатель по техзаданию РЖД разработали и изготовили в компании «Русские электрические двигатели» (г. Челябинск). До конца 2025 года динамические испытания электродвигателя завершат специалисты Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава (АО ВНИКТИ, г. Коломна). Одновременно там же испытывают и элементы ходовой части будущего поезда: колеса, оси для моторной и немоторной тележек. Все элементы разработаны и изготовлены на российских предприятиях, испытания завершатся в 2026 году.

Новые пути

Для перевозок пассажиров будет создана выделенная инфраструктура ВСМ, для нее в России осваивают новые технологии производства рельсов и укладки путей.

Так, ЕВРАЗ в партнерстве с РЖД разработал уникальные рельсы марки ДТ350ВС400. Эти изделия превосходят мировые аналоги по точности профиля и прямолинейности, устойчивы к динамическим нагрузкам и могут использоваться в климатических условиях от –60°С до +60°С.

Первую партию рельсов для ВСМ поставили РЖД в августе 2025 года: с предприятия ЕВРАЗа в Новокузнецке на рельсосварочное предприятие СТМ в Санкт-Петербурге прибыло 7 тыс. тонн рельсовой продукции. Всего на строительство магистрали Москва—Санкт-Петербург уйдет более 160 тыс. тонн рельсов, весь объем будет поставлен в течение 2025–2027 годов.

Высокая скорость движения состава устанавливает повышенные требования к инфраструктуре в части отсутствия стыковых зазоров. Для этого необходимо обеспечить непрерывность поверхности катания колеса поезда. Поэтому на выходе с прокатного стана длина рельсов составляет 100 м, до укладки в путь их сваривают по торцам в плеть длиной 800 м, а непосредственно после укладки в путь на ВСМ — в единую плеть от Москвы до Санкт-Петербурга.

Для обеспечения надежности сварных соединений в Научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (АО ВНИИЖТ) разработаны специальные требования к режимам сварки: допустимое отклонение от прямолинейности сварных стыков — всего 0,2 мм на 1 м.

Вместо традиционного щебеночного балласта рельсы крепятся к преднапряженной железобетонной рельсовой плите заводского изготовления.

Конструкция безбалластного основания, разработанная ГК «Нацпроектстрой», представляет собой многослойный «пирог», включающий нижнюю (фундаментную) плиту, промежуточный слой из специального самоуплотняющегося бетона и верхнюю рельсовую плиту.

Схема укладки следующая: на уплотненное земляное полотно, покрытое слоем асфальтобетона, устраиваются монолитные фундаментные плиты. Поверх них устанавливают железобетонные рельсовые плиты заводского изготовления с интегрированным упругим слоем. Этот слой позволяет гасить вибрации и равномерное распределять нагрузку.

Высокая точность позиционирования плит — в пределах ±1 мм — достигается благодаря использованию лазерных геодезических приборов, работающих в связке с высокоточной координатной системой. Фундаментные и рельсовые плиты объединяются в единую систему путем заливки слоя самоуплотняющегося бетона под рельсовую плиту.

Смонтированная конструкция отличается высокой надежностью и долговечностью, требует минимальных затрат на техническое обслуживание и существенно снижает износ колесных пар подвижного состава. Срок службы путей, построенных по данной технологии, достигает 60 лет при практически полном отсутствии необходимости капитального ремонта.

Есть контакт!

Важнейший элемент высокоскоростной магистрали — контактная сеть. Специально для ВСМ специалисты Инжинирингового центра железнодорожного транспорта разработали новый тип контактной сети — КС-400. В ней используется целый ряд новейших для нашей страны технических решений, например контактные провода из сверхпрочных сплавов увеличенного сечения.

Протяженность КС-400 для ВСМ Москва—Санкт-Петербург составит более 1,5 тыс. км. В августе этого года в РЖД приступили к проведению испытаний элементов КС-400 на опытном участке, который смонтирован на Экспериментальном кольце РЖД в Щербинке. Завершить цикл испытаний планируется в феврале 2026 года.

Состоит опытный участок КС-400 из более 700 компонентов, в изготовлении которых участвовали отечественные производители. Участие в этом проекте стало для них уникальным опытом: подавляющее большинство высокотехнологичных компонентов были получены в России впервые. Все изделия изготовлены по техническому заданию РЖД, в проектировании деталей методами математического моделирования участвовали ведущие профильные специалисты со всей страны.

Общая протяженность опытного полигона составляет около 1,1 тыс. м, из них 800 м — непосредственно контактной сети КС-400 с габаритами установки опор 3,8 м, 3,5 м и 3,1 м. Он позволяет проверить совместимость всех элементов контактной сети, а также их технические параметры. Один из основных — натяжение контактного провода: важно обеспечить непрерывный контакт токоприемника поезда с ним на скоростях до 400 км/ч.

Другое уникальное инженерное решение — инновационная воздушная стрелка. Если обычная стрелка нужна, чтобы перевести сам поезд с одного пути на другой, то ее воздушный аналог используется, чтобы обеспечить плавный переход токоприемника между контактными проводами разных путей без ударов и искрений. При движении на скорости такой перевод между проводами был бы чреват потерей контакта, однако в РЖД нашли уникальное инженерное решение для этой проблемы.

В целом контактная сеть для будущей ВСМ существенно отличается от той, что сегодня эксплуатируется на сети железных дорог страны. Например, если на действующих электрифицированных линиях все провода сделаны из меди, то для ВСМ — из бронзы. Кроме того, они в полтора раза толще обычных: 150 кв. мм в сечении (диаметр такого провода — около 1,5 см). Это потребовалось, чтобы сократить сопротивление, потери мощности и нагрев линии с учетом требований высокоскоростного движения.

Вместе с элементами контактной сети испытывают и работу систем стационарной диагностики. На опытном участке установлены 32 устройства мониторинга, которые фиксируют любые изменения характеристик проводов: натяжение, целостность, температуру. В перспективе они «научатся» определять и образование наледи. Полученные данные в онлайн-режиме будут обрабатывать автоматические системы предиктивной аналитики, и специалисты смогут заранее узнавать, на какой участок магистрали обратить внимание, чтобы не допустить нештатной ситуации.

В дополнение к стационарным методам диагностики на испытательном полигоне применяют вагон-лабораторию испытания контактной сети. Он оснащен приборами, которые фиксируют более десятка параметров контактной сети: от геометрии провода (уровень натяжения, наличие провисаний) до напряжения тока в нем. Полученные данные автоматически обрабатываются, анализируются и передаются в центр управления содержанием инфраструктуры.

Управляемое движение

ВСМ требует создания специализированной системы обеспечения безопасности движения. Она нужна как для обеспечения соблюдения скоростного режима с учетом возможных ограничений, так и для решения оперативных задач управления поездом при возникновении инцидентов в автоматическом режиме.

Коренную трансформацию принципов управления движением обеспечит Российская система управления и обеспечения безопасности движения поездов (РСУДП), которую создают специалисты АО НИИАС.

РСУДП — это полностью отечественный импортонезависимый трехуровневый комплекс. В отличие от существующих аналогов, в нем впервые применяются сразу два типа каналов передачи данных: рельсопроводный и цифровой радиоканалы. Наличие цифрового радиоканала обеспечивает высокую скорость передачи больших объемов данных, а наличие рельсопроводного — защиту от помех и воздействий, в том числе преднамеренных.

РСУДП актуализирует график движения поездов с учетом конфликтных ситуаций и временных ограничений скорости движения. Актуальное расписание передается через Центр радиоблокировки на борт и затем реализуется высокоскоростным поездом в режиме автоведения. Одновременно в систему микропроцессорной централизации с диспетчерским управлением передаются данные для задания маршрутов на уровне станций. Поездные диспетчеры и дежурные по станциям наблюдают за процессом и вмешиваются только при возникновении нештатных ситуаций.

Центр радиоблокировки — это ключевой элемент систем интервального регулирования движения поездов, который с помощью радиосвязи передает на локомотив информацию о максимально допустимом расстоянии и скорости движения. Система использует данные от бортовой системы безопасности, чтобы рассчитать и отправить на локомотив безопасные параметры движения, включая ограничения скорости и профиль пути.

Такое решение позволит кратно (как минимум вдвое) сократить капитальные вложения в устройства путевой и постовой инфраструктуры, то есть количество рельсовых цепей и шкафов управления. При этом высокая пропускная способность на всех участках пути сохраняется даже в случае пропадания или неустойчивой работы одного из каналов передачи данных. В этом заключается одно из главных отличий РСУДП от передовых зарубежных аналогов.

Все критические компоненты РСУДП — отечественного производства. Например, контроллеры «Миландр» и процессоры «Эльбрус». Некоторые отдельные компоненты в России не производятся, но поставляются из дружественных стран.

В рамках разработки РСУДП в АО НИИАС созданы и запатентованы более 40 уникальных технических решений, в том числе:

• удлиненные рельсовые цепи (750 м вместо существовавших решений 350 м);
• новая система управления стрелкой;
• двухчастотная сигнализация для локомотивных приемников (до этого такие системы поддерживали лишь одну частоту);
• комплексы комбинированного управления для бортовых систем (позволяют определять приоритет команд из радиоканала и рельсопроводного канала).

В частности, на ВСМ будет применена пологая стрелка (марки 1/25), которая обеспечит плавный съезд подвижного состава на боковой путь с тем же уровнем комфорта и на больших скоростях, чем серийно применяемые стрелочные марки 1/18. В состав РСУДП войдет специальный аппаратно-программный комплекс по управлению пологой стрелкой (АПК УПС), за его разработку отвечает ОАО ЭЛТЕЗА в составе РЖД.

ВСМ требует детального контроля за состоянием железнодорожной инфраструктуры и природно-климатических условий в режиме реального времени. Для решения этой задачи вместе с РСУДП будет интегрирован аппаратно-программный комплекс автоматизированной системы диагностики и мониторинга инфраструктуры и природно-климатических условий.

В 2025 году проведены испытания РСУДП на механические и климатические воздействия, электромагнитную совместимость, функциональную безопасность и стойкость к воздействию грозовых разрядов аппаратуры. Сегодня в РЖД готовятся к опытной эксплуатации на нескольких участках действующей инфраструктуры отдельных элементов подсистем РСУДП:

• на перегоне Смоленск—Красный Бор МЖД;
• на перегоне Саблино—Тосно и мост через реку Веребушка Октябрьской железной дороги;
• на Экспериментальном кольце в Щербинке.

Автоматическая безопасность

ВСМ невозможна без автоматизированных систем безопасности движения: работа на высоких скоростях требует гарантий, что ошибки машиниста будут исключены, а реакция на нештатные ситуации будет мгновенной. Для этого предназначена система безопасности и автоведения СОБ-400А, которую с мая 2024 года разрабатывают в ИЦЖТ и НИИАС.

Такая система не заменит машинистов, а дополнит их и облегчит их работу при помощи машинного зрения, высокоточной системы позиционирования и дистанционного контроля. Ключевая функция СОБ-400А — обеспечение безопасности движения. Команда на тормоза электропоезда формируется на основании данных о поездной ситуации, полученных по рельсопроводному и радиоканалам, а также данных о состоянии машиниста и самой системы. СОБ-400А обеспечивает автоматизированное ведение электропоезда по графику движения, при этом осуществляется регистрация и автоматизированный контроль параметров движения поезда, машинисту предоставляется расширенный набор визуальной информации о поездной обстановке, реализуемых режимах управления и техническом состоянии системы. Дополнительно СОБ-400А решает задачи кибербезопасности и защиты от подавления сигналов ГЛОНАСС.

Сегодня разработчики заняты интеграцией всех этих решений в единый комплекс. С начала 2025 года разработаны и согласованы протоколы обмена данными, разработана конструкторская документация для изготовления комплекса. В настоящее время завершается разработка электронного каталога и согласование размещения системы на электропоезде.

Разработка полностью импортонезависимая, целиком опирается на отечественную элементную базу. Уже изготовлены опытные образцы комплекса для проведения предварительных испытаний, включая испытания на электромагнитную совместимость, устойчивость к воздействию климатических и механических факторов, а также испытаний программного обеспечения.

Приемочные испытания запланированы на осень 2027 года, получение деклараций на аппаратуру и программное обеспечение о соответствии требованиям регламента Таможенного союза — до конца марта 2028 года.

Высокоскоростная связь

Работа современного железнодорожного транспорта немыслима без оперативной передачи информации посредством надежной и защищенной связи. От нее зависят как процессы управления и обеспечения безопасности перевозок, так и досуг пассажиров. Обеспечение такой связи в контексте высокоскоростного движения стало еще одним технологическим вызовом.

Сегодня РЖД активно работает над переводом железнодорожной инфраструктуры на широкополосную связь стандарта LTE. Она приходит на смену стандарту GSM-R, который уже не обеспечивает необходимой скорости передачи данных. В свое время он был разработан специально для нужд железнодорожников (отсюда R в его названии — от Railway) и широко использовался на сети РЖД.

Отечественных радиоэлектронных средств связи стандарта LTE, которые были бы адаптированы под требования высокоскоростных железнодорожных магистралей, пока не существует в серийном производстве. Над созданием системы железнодорожной широкополосной связи LTE работают в АО НИИАС и Центральной станции связи РЖД. Проект включает четыре этапа.

В рамках первого организовано строительство 62 базовых станций в полосе отвода Московского центрального кольца (МЦК). Благодаря финансированию Минтранса России уже построены 22 базовые станции, до конца 2025 года их планируется передать РЖД. Еще 40 базовых станций компания строит своими силами. С мая 2025 года развернуты строительно-монтажные работы. Установлено 19 из 40 антенно-мачтовых сооружений, заключены договоры на поставку оборудования опорной сети связи, антенно-фидерного оборудования и электропитания. Эти работы планируется завершить до конца 2025 года.

Второй этап включает проведение опытно-технологической работы: с 5 апреля 2024 года по заказу Центральной станции связи РЖД в НИИАС разрабатывают широкополосную систему связи с использованием технологии LTE в полосе радиочастот 1800/350 МГц. Уже выполнено математическое и компьютерное моделирование для стандартов и диапазонов DMR 160 МГц, LTE 900 МГц, LTE 1800/350 МГц, 5G. Готовы макеты оборудования для эксплуатационных испытаний.

Третий этап проекта включает создание опытных образцов LTE-оборудования. Договор на создание комплексного телекоммуникационного решения для ВСМ-1 РЖД и НИИАС подписали в декабре 2024 года. На основе стандарта LTE TDD 1800/350 разрабатываются пять стационарных опытных образцов и три опытных образца абонентского оборудования. Высокоскоростные электропоезда будут оснащать телекоммуникационными устройствами радиосвязи для передачи данных и голоса:

мультидиапазонной локомотивной беспроводной системой передачи данных:

• мультидиапазонной локомотивной голосовой радиостанцией;
• бортовым устройством радионавигации.

Уже выполнены патентные исследования, сформированы технические требования и технические задания на разработку. На сегодняшний день осуществляется разработка конструкторской документации и самих опытных образцов, шесть из которых будут изготовлены до конца 2025 года.

Заключительный, четвертый этап будет целиком посвящен испытаниям системы LTE. С декабря 2025 года они начнутся на стендах, развернутых в АО НИИАС, а также в Бекасово, на МЦК, с четвертого квартала 2027 года — на полигоне Крюково—Новая Тверь на скоростях до 400 км/ч.

Мария Грибова