Предложения по созданию высокоскоростных транспортных магистралей в Арктической зоне: конструкции и технологии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В рамках студенческих исследований в Санкт-Петербургском архитектурно-строительном университете продолжается разработка альтернативных предложений по созданию высокоскоростной магистрали в Арктической зоне вдоль Северного Морского Пути с остановками в основных транспортно-логистических центрах по побережью страны. Магистраль берет свое начало в Северо-Западном регионе России, в морском порту Усть-Луга, проходит по Ленинградской области, Заполярному региону Европейской части и Сибири и через Берингов пролив заканчивается на Аляске, соединяя собой два континента. В статье представлены результаты научно-исследовательских работ по прокладке схемы транспортной магистрали, по ее структуре и архитектурной компоновке зданий транспортно-пересадочных узлов. Также приведены результаты модельного эксперимента по исследованию конструктивной и расчетной схем каркаса здания с кольцевым пандусом.

Обоснование: в настоящих условиях Северный Морской Путь (СМП) представляет особый интерес для развития данного арктического транспортного направления. В августе 2022 года правительство утвердило план развития СМП до 2035 года. План включает в себя 150 мероприятий, которые входят в пять ключевых разделов, включая транспортную и электроэнергетическую инфраструктуру. В настоящий момент уровни транспортной доступности и инфраструктуры данного региона находится на недостаточном уровне для эффективного использования полного потенциала Заполярной территории. Для обеспечения надежного функционирования СМП требуется создать дополнительную грузопассажирскую систему, характеризующуюся движением грузовых модулей со скоростью до 200 км/ч и пассажирских модулей – до 500–1000 км/ч. Проектируемая магистраль позволит соединить ключевые транспортно-логистические морские центры и в кратчайшие сроки доставлять пассажиров и грузы.

Цель: разработка высокоскоростной транспортной магистрали в Арктической зоне, построенной на широком применении электротранспорта.

Материалы и методы: построен маршрут магистрали, рассчитаны эстакадные конструкции на сочетания действующих нагрузок, сил и воздействий, включая учет динамических аспектов и нелинейности, c использованием программных комплексов "SCAD Office" и “Lira”.

Результаты: по предварительным технико-экономическим показателям продолжительность доставки грузов по Арктической скоростной магистрали до Берингова пролива по сравнению с СМП сокращается в 5,5 раза, а пассажиров – почти в 30 раз, но при этом протяженность проектируемой скоростной магистрали почти                    в 1,6 раза выше в связи с необходимостью обхода высоких прибрежных горных массивов, особенно в шельфе Восточно-Сибирского моря.

Заключение: при проектировании глобальной сухопутной транспортной сети данные исследования подтверждают возможность использования технологий Evacuated Tube Transportation и Маглев для Арктической скоростной транспортной магистрали. В дальнейших исследованиях будут рассмотрены подводные трубные магистрали, которые должны иметь протяженные прямолинейные участки длиной более 1000 км, обходящие прибрежные горные массивы и обеспечивающие минимизацию количества транспортно-пересадочных узлов.

Об авторах

Николай Александрович Сенькин

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: senkin1952@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7086-1960
SPIN-код: 1344-9412

кандидат технических наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Дмитрий Максимович Андреев

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: andreevd_m@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2242-5731
SPIN-код: 2740-6795

бакалавр

Россия, Санкт-Петербург

Валерий Сергеевич Васильев

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: valera-vasilev-99@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9247-9818

бакалавр

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Международная конференция «Трансконтинентальная магистраль Евразия-Америка через Берингов пролив» // Forum International. – 2007. – № 7. – 80 с. [International Conference “Intercontinental Eurasia-America Transport Link via Bering Strait”. Forum International. 2007;(7):1-80. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 30.10.2022. Доступно по: https://larouchepub.com/eiw/public/2007/2007_20-29/2007-24/pdf/forum_7.pdf
  2. РАН предложила Путину проект железной дороги через Сибирь // Газета «Взгляд». 23.03.2015. Ссылка активна на: 30.10.2022. Доступно по: https://company.rzd.ru/ru/9401/page/78314?id=137215
  3. Сенькин Н.А., Филимонов А.С., Харитонов К.Е. и др. К вопросу о создании высокоскоростной транспортной магистрали в Санкт-Петербурге // Транспортные системы и технологии. – 2019. – Т. 5. – № 4. – С. 25–47. [Senkin NA, Filimonov AS, Kharitonov KE, et al. On the Creation of a High-Speed Transport Highway in St. Petersburg. Transportation Systems and Technology. 2019;5(4):73-95. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20195425-47
  4. Сенькин Н.А., Филимонов А.С., Халимбеков И.М. и др. Предложения по строительству эстакадных конструкций и транспортно-пересадочных узлов высокоскоростной магистрали в Санкт-Петербурге // Транспортные системы и технологии. – 2021. – Т. 7. – № 1. – С. 99–123. [Senkin NA, Filimonov AS, Khalimbekov IM, et al. Proposals for the construction of overpass structures and transport hubs for the high-speed highway in Saint Petersburg. Transportation Systems and Technology. 2021;7(1):99-123. (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20217199-123
  5. Зайцев А.А. Инновации как способ решения глобальных задач // РЖД-Партнер. – 2018. – № 13–14. – С. 35. [Zaitsev AA. Innovzcii kak sposob reshenia globalnykh zadach // RZD-PARTNER. 2018;13-14:35. (In Russ.)].
  6. Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А. Магнитолевитационная транспортная технология / под ред. В.А. Гапановича. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 476 с. [Antonov YuF, Zaitsev AA. Magnitolevitatsionnaia transportnaia tekhnologiia. Gapanovich VA, editor. Moscow: FIZMATLIT; 2014. 476 p. ISBN 978-5-9221-1540-7 (In Russ.)].
  7. Лаппо Г.М. Города России. Взгляд географа. – М.: Новый хронограф, 2012. – 504 с. [Lappo GM. Goroda Rossii. Vzglyad geografa. Moscow: Novyj hronograf, 2012. 504 p. (In Russ.)].
  8. Меркулова М.В. Многофункциональный транспортно-пересадочный узел, включающий высоко- и сверхскоростные магистрали / Актуальные проблемы строительства. Материалы 70-й Всероссийской научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского госуд. архитектурно-строительного ун-та. Ч.1. СПбГАСУ. – СПб, 2017. – С. 244–248. [Merkulova MV. Mnogofunkcional'nyj transportno-peresadochnyj uzel, vklyuchayushchij vysoko- i sverhskorostnye magistrali. In “Aktual'nye problemy stroitel'stva” Materialy 70-j Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh St-Petersburg: GASU; 2017. рp. 244-248 (In Russ.)].
  9. Медведев Н.Е. Варианты конструктивных решений надземных сооружений высоко- и сверхскоростной транспортной систем / Актуальные проблемы строительства. Материалы 70-й Всероссийской научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского госуд. архитектурно-строительного ун-та. Ч.1. СПбГАСУ. – СПб, 2017. – С. 240–244. [Medvedev NE. Varianty konstruktivnyh reshenij nadzemnyh sooruzhenij vysokoi sverhskorostnoj transportnoj system. In “Aktual'nye problemy stroitel'stva” Materialy 70-j Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh St-Petersburg: GASU; 2017. рp. 240-244 (In Russ.)].
  10. Якуненкова М.С. Транспортный хаб как тип общественного комплекса. Функциональные элементы транспортного хаба / Архитектура – строительство – транспорт: материалы 72-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета. Ч.1. СПбГАСУ. – СПб, 2019. – С. 185–189. [Yakunenkova MS. Transportnyj hab kak tip obshchestvennogo kompleksa. Funkcional'nye elementy transportnogo haba. In Aktual'nye problemy stroitel'stva. Materialy 72-j Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh St-Petersburg: GASU; 2019. рp. 185-189 (In Russ.)].
  11. Бондарева Е.О. Городской многофункциональный транспортно-пересадочный узел, включающий высокоскоростную магистраль / Актуальные проблемы строительства. Материалы 70-й Всероссийской научно-практической конф. студентов, аспирантов и молодых ученых Санкт-Петербургского госуд. архитектурно-строительного ун-та. Ч.1. СПбГАСУ. – СПб, 2017. – С. 207–211. [Bondareva EO. Gorodskoj mnogofunkcional'nyj transportno-peresadochnyj uzel, vklyuchayushchij vysokoskorostnuyu magistral'. In “Aktual'nye problemy stroitel'stva” Materialy 70-j Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konf. studentov, aspirantov i molodyh uchenyh St-Petersburg: GASU; 2017. pp. 207-211 (In Russ.)].
  12. Андреев Д.М., Большихшапок И.С. Предложения по строительству эстакадных конструкций и транспортно-пересадочных узлов высокоскоростной магистрали от Гатчины до Санкт-Петербурга / Магистратура – транспортной отрасли. Материалы VI Всероссийской межвузовской конференции «Магистерские слушания». 21–22 октября 2021 г. СПбГАСУ. – СПб, 2022. – С. 9–22. [Andreev DM, Bolshikhshapok IS. Proposal for the construction of overpass and transportation hubs of the high-speed railway from Gatchina to Saint Petersburg. In Magistratura – transportnoy otrasly. Materialy VI-j Vserossijskoj mezvuz. konf. Magistr. Slushania. St. Petersburg: GASU; 2022. pp. 9-22 (In Russ.)].
  13. Вакуленко С.П., Евреенова Н.Ю. Техническое оснащение и технология работы транспортно-пересадочных узлов, формируемых с участием железнодорожного транспорта: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2015. – 195 с. [Vakulenko SP, Evreenova NYu. Tekhnicheskoe osnashchenie i tekhnologiya raboty transportno-peresadochnyh uzlov, formiruemyh s uchastiem zheleznodorozhnogo transporta: Uchebnoe posobie. Moscow: MIIT; 2015. 195 p. (In Russ.)].
  14. Terentyev YuA, Filimonov VV, Malinetskiy GG, et al. Russia Integrated Transit Transport System (ITTS) Basid on Vacuum Magnetic Levitation Transport (VMLT). Transportation Systems and Technology. 2018;4(3):57-84. doi: 10.17816/transsyst201843s157-84
  15. Kim KK. The Russian Version of the Transport System “Hyperloop”. Transportation Systems and Technology. 2018;4(2):73-91. doi: 10.17816/transsyst20184273-91
  16. Musk E. Huperloop Alpha. Texas: SpaceX [cited 2019 July 28]. Available at: https://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha-20130812.pdf
  17. Федорова М.В. Скоростной городской транспорт для современной агломерации // Транспортные системы и технологии. – 2015. – Т. 1. – № 1. – С. 26–36. [Fedorova MV. Speed urban transport for modern agglomeration. Transportation Systems and Technology. 2015;1(1):26-36 (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20151126-36
  18. Талашкин Г.Н. Особенности проектирования и строительства Маглев-дорог для грузовых перевозок // Tранспортные системы и технологии. – 2016. – Т. 2. – № 2. – С. 53–56. [Talashkin GN. Features of design and construction Maglev-road to freight. Transportation systems and technology. 2016;2(2):53-56 (In Russ.)]. doi: 10.17816/transsyst20162253-56
  19. Oster Daryl, inventor. Evacuated tube transport. United States patent US5950543 (A). 1999 Sept. 14. Available from: https://patents.google.com/patent/US5950543A/en
  20. Сенькин Н.А., Филимонов А.С., Халимбеков И.М. О живучести строительных конструкций морского участка высокоскоростной транспортной магистрали от навала судна // Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal) – 2020. – № 11. – С. 40–46. [Sen'kin NA, Filimonov AS, Halimbekov IM. O zhivuchesti stroitel'nyh konstrukcij morskogo uchastka vysokoskorostnoj transportnoj magistrali ot navala sudna. Wschodnioeuropejskie Czasopismo Naukowe (East European Scientific Journal). 2020;(11):40-46 (In Russ.)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Основная технологическая структура транспортно-энергетической магистрали:1 – балка-путепровод;2 – многопролетная эстакада;3 – здание ТПУ с кольцевым пандусом, позволяющим подъем-спуск состава по вертикали при движении по спирали (вариант 1);4 – то же, с Т-образным перекрестком (вариант 2);5 – здание ТПУ с кольцевым перроном для разворота составов (вариант 3);6 – то же, для поворота магистрали (вариант 4);7 – здание депо;8 – состав из транспортных модулей;9 – перрон для посадки и высадки пассажиров;10 – спиральный пандус;11 – опорные колонны здания ТПУ с лестницами и лифтами;12 – ответвление путепровода;13 – воздушная линия электропередачи;14 – кабельная линия электропередачи;h – высота положения балки-путепровода относительно земной поверхности;Н – перепад высот по высоте между двумя положениями балки-путепровода магистрали

Скачать (84KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Поперечное сечение балки-путепровода, усиленной предварительно-напряженными стальными канатами (затяжками), с центральным коридором

Скачать (45KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Визуализация участка ВСТМ с ТПУ «Татьянино» (Гатчина) и интерьер перрона с пассажирским составом на разворотном кольце ТПУ «Татьянино»

Скачать (45KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Принципиальная схема магистрали на участке ТПУ «Рыбацкое» – ТПУ «Павловск» – ТПУ «Татьянино» (Гатчина) на физической карте с высотами местности

Скачать (299KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Профиль рельефа местности магистрали на участке ТПУ «Рыбацкое» – ТПУ «Павловск» – ТПУ «Татьянино» (Гатчина) со зданиями ТПУ и осью путепровода с уклоном всего 3 ؉ (высоты и расстояния, в м)

Скачать (167KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Испытательная модельная установка для исследования каркаса транспортно-пересадочного узла с кольцевым пандусом, загружаемая весовой нагрузкой, с тензометрическими измерениями напряжений

Скачать (129KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Расчетная пространственная модель и результаты расчета в ПК LIRA 10.8

Скачать (41KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Схемы трех магистралей:надземная высокоскоростная Арктическая транспортно-энергетическая магистраль «Усть-Луга – Fairbanks» (красный цвет);надводная скоростная магистраль «Мурманск-Шпицберген» (фиолетовый цвет);Северный морской путь из Архангельска (зеленый цвет)

Скачать (423KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Сравнительные расчеты арочно-вантовых конструкций АТЭМ на ПК LIRA10.8 с малым уклоном i=0,003 (верхний рисунок) и максимально допустимым уклоном i=0,040 путепровода (нижний рисунок); представлены эпюры моментов в пятипролетной раме из арок пролетом 180 м, загруженной в середине

Скачать (35KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Профиль Арктической ТЭМ и возможный надземный вариант ее прокладки (красная огибающая линия – ось балки путепровода)

Скачать (156KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Альтернативный вариант с морским подводным участком (красная пунктирная линия)

Скачать (261KB)
Метаданные

© Сенькин Н.А., Андреев Д.М., Васильев В.С., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».