Конструктивно-технологические предложения по созданию высокоскоростной транспортно-энергетической магистрали в арктической зоне

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Развитие Северного Морского Пути (СМП) представляет особый интерес для транзита грузов и судов, а также для интенсификации добычи полезных ископаемых на шельфе и прибрежных территориях страны. 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 предлагается создать дополнительную высокоскоростную грузопассажирскую систему, характеризующуюся движением грузовых модулей со скоростью до 200 км/ч и пассажирских модулей – до 500–1000 км/ч. Предполагается, что проектируемая магистраль позволит соединить ключевые транспортно-логистические морские порты для ледокольного флота и в кратчайшие сроки обеспечить экстренную доставку пассажиров, оборудования и грузов при возникновении чрезвычайных ситуаций.

Цель. Разработка высокоскоростной транспортно-энергетической 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 SAP2000, «SCAD Office» и «Lira».

Результаты. По предварительным технико-экономическим расчетам предполагается, что продолжительность доставки грузов по Арктической сверхскоростной магистрали до Берингова пролива по сравнению с СМП сократится 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 высокоскоростной транспортной сети данные исследования подтверждают возможность использования технологий Evacuated Tube Transportation и Маглев для Арктической сверхскоростной транспортной магистрали. В дальнейших исследованиях будут рассмотрены туннельные горные проходки и подводные трубные магистрали, которые приведут к протяженным прямолинейным участкам длиной более 1000 км, обеспечивающим сокращение общей протяженности АТЭМ, продолжительности транспортировки пассажиров и грузов и минимизацию количества транспортно-пересадочных узлов (ТПУ).

Об авторах

Николай Александрович Сенькин

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: senkin1952@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7086-1960
SPIN-код: 1344-9412

кандидат технических наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Виктория Михайловна Закарлюкина

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vikto.0152@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-6307-7155
SPIN-код: 8343-7785

бакалавр

Россия, Санкт-Петербург

Эвелина Витальевна Давидюк

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: evellinav17@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-2290-7300

бакалавр

Россия, Санкт-Петербург

Павел Андреевич Ли

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: leeprav@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-5730-8038

бакалавр

Россия, Санкт-Петербург

Иван Сергеевич Большихшапок

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Email: i.bshapok@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6868-4312
SPIN-код: 2663-7758

магистр

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Zaitsev AA. Socialization of public transport in the new technological mode. Transport systems and technologies. 2019;5(3):4–17. (In Russ.) doi: 10/17816/transsyst2019534-17
  2. International Conference “Intercontinental Eurasia-America Transport Link via Bering Strait”. Forum International. 2007;(7):1–80. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://larouchepub.com/eiw/public/2007/2007_20-29/2007-24/pdf/forum_7.pdf
  3. RAS offered Putin the project of a railroad through Siberia. Vzglyad newspaper. 23.03.2015 (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://company.rzd.ru/ru/9401/page/78314?id=137215
  4. Senkin NA, Andreev DM, Vasiliev VS. Proposals for the creation of high-speed transport highways in the Arctic zone: designs and technologies. Innovative transport systems and technologies. 2023;9(1):44–63. (In Russ.) doi: 10.17816/transsyst20239144-63
  5. Zaitsev AA. Innovzcii kak sposob reshenia globalnykh zadach. RZD-PARTNER. 2018;13-14:35. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://flotprom.ru/%D0%E6%E4%EF%E0%F0%F2%ED%E5%F0%C6%F3%F0%ED%E0%EB/
  6. Antonov YuF, Zaitsev AA. Magnitolevitatsionnaia transportnaia tekhnologiia. Moscow: FIZMATLIT; 2014. (In Russ.)
  7. Lappo GM. Goroda Rossii. Vzglyad geografa. Moscow: Novyj hronograf; 2012. (In Russ.)
  8. 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; 2017:240–244 (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://www.spbgasu.ru/science/sborniki-trudov-konferentsiy-spbgasu-i-monografii/sborniki-trudov-konferentsiy-i-monografii-za-2017-g/
  9. Yakunenkova MS. Transportnyj hab kak tip obshchestvennogo kompleksa. In: 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;185–189 (In Russ.) EDN: YOIEYZ
  10. 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; 2022:9–22 (In Russ.)]. EDN: RZPSCN
  11. Vakulenko SP, Evreenova NYu. Tekhnicheskoe osnashchenie i tekhnologiya raboty transportno-peresadochnyh uzlov, formiruemyh s uchastiem zheleznodorozhnogo transporta: Uchebnoe posobie. Moscow: MIIT; 2015. (In Russ.)
  12. 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
  13. Kim KK. The Russian Version of the Transport System “Hyperloop”. Transportation Systems and Technology. 2018;4(2):73–91. doi: 10.17816/transsyst20184273-91
  14. Musk E. Huperloop Alpha. Texas: SpaceX [cited 2019 July 28]. Available from: https://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha-20130812.pdf
  15. Fedorova MV. Speed urban transport for modern agglomeration. Transportation Systems and Technology. 2015;1(1):26–36. (In Russ.) doi: 10.17816/transsyst20151126-36
  16. 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
  17. Patent USA US5950543 (A). Oster D., inventor. Evacuated tube transport. 1999 Sept. 14. Available from: https://patents.google.com/patent/US5950543A/en
  18. Postanovlenie pravitel’stva Sankt-Peterburga ot 30 iyunya 2014 goda N 552 “O gosudarstvennoj programme Sankt-Peterburga “Razvitie transportnoj sistemy Sankt-Peterburga”. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://www.gov.spb.ru/gov/otrasl/c_transport/gosudarstvennaya-programma-sankt-peterburga-razvitie-transportnoj-sist/
  19. Komitet po razvitiyu transportnoj infrastruktury Sankt-Peterburga. “Koncepciya razvitiya transportnoj sistemy Sankt-Peterburga”. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://krti.gov.spb.ru/dorozhnyj-kompleks/koncepciya-razvitiyatransportnoj-sistemy-sankt-peterburga/
  20. Pleshko MS, Pavlenko DG, Abdulmanafov GB, Keshabyan RV. Prospects for the development of global tunneling and transport. Theory and practice of modern science. 2018;1(31):406–408. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-razvitiya-mirovogo-tonnelestroeniya-i-transportnogo-stroitelstva
  21. Mahmoodzadeh A, Mohammadi M, Daraei A, et al. Forecasting tunnel geology, construction time and costs using machine learning methods. Neural Comput & Applic. 2021;33:321–348. doi: 10.1007/s00521-020-05006-2
  22. Cheng R, Chen W, Hao H, Li J. A state-of-the-art review of road tunnel subjected to blast loads. Tunnelling and Underground Space Technology. 2021. doi: 10.1016/j.tust.2021.103911
  23. Yu G, Wang Y, Mao Z, et al. Tunnelling and Underground Space Technology incorporating. Trenchless Technology Research. YK; 2021. doi: 10.1016/j.tust.2021.104125
  24. Features of design and construction in the Arctic region. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: http://zvt.abok.ru/articles/521/Osobennosti_proektirovaniya_i_stroitelstva_v_arkticheskom_regione?ysclid=lp3xz2mf6d433667185
  25. Building in high latitudes. Principles, opportunities and perspectives. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://ardexpert.ru/article/5072
  26. Azarenkova ZV. Planning organization of transport hubs. Academia. Architecture and construction. 2011;1:76–80 (In Russ.) EDN: OOEUOX
  27. Bezverkhaya EP, Skopintsev AV. Functional and typological models in the architecture of intermodal transport hubs. Architecture and Modern Information Technologies. 2019;3(48):135-147 (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://marhi.ru/AMIT/2019/3kvart19/PDF/10_bezverhaja.pdf
  28. Vlasov DN. Methodology for forming a system of transport hubs in a suburban agglomeration zone. Bulletin of Eurasian Science. 2013;4(17):1–10. (In Russ.) [cited 05.01.2024]. Available from: https://naukovedenie.ru/metodika-forirovaniya-sistemy-transportno-peresadochnyh-uzlov-v-prigorodnoy-zone-aglomeratsii.pdf

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Общий вид АТЭМ с ТПУ «Колымский залив»

Скачать (235KB)
3. Рис. 2. Диаграмма высот (развертка линии рельефа Усть-Луга – Fairbanks)

Скачать (310KB)
4. Рис. 3. Общий вид АТЭМ (АТЭМ – синяя линия, трасса ВЛ 330 кВ от Певека – красная, ВСТМ Санкт-Петербурга: ТПУ «Рыбацкое» – ТПУ «Гатчина» – желтая линия)

Скачать (336KB)
5. Рис. 4. Основная технологическая структура транспортно-энергетической магистрали (элементы и варианты) 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 (281KB)
6. Рис. 5. Поперечное сечение балки-путепровода

Скачать (290KB)
7. Рис. 6. Конструкции блока хребтовых арок с треугольной решеткой, соединяющей две арки синусообразного очертания (а); то же, с раскосной решеткой (b)

Скачать (294KB)
8. Рис. 7. Поперечный вид рамы-колонны: два провода в фазе АСПк 300/39 (вариант 1)

Скачать (276KB)
9. Рис. 8. Продольный вид одного пролета: четыре арки с треугольной решеткой объединяющих их связей (вариант 1)

Скачать (172KB)
10. Рис. 9. Общий вид ТПУ «Гатчина» радиусом 141,0 м с обходящей ВЛ 330 кВ

Скачать (314KB)
11. Рис. 10. Вертикальный разрез кольца здания ТПУ «Гатчина» с пассажирскими перронами, лифтовыми шахтами и лестницами при ΔH=8 м (красным показано направление против часовой стрелки, синим – по часовой)

Скачать (365KB)
12. Рис. 11. График зависимости нормальных напряжений по направлению большей жесткости от высоты витка (по горизонтали)

Скачать (157KB)
13. Рис. 12. График зависимости нормальных напряжений по направлению меньшей жесткости от высоты витка (по горизонтали)

Скачать (165KB)
14. Рис. 13. График зависимости касательных напряжений на внешней опоре от высоты витка (по горизонтали)

Скачать (181KB)
15. Рис. 14. График зависимости касательных напряжений на внутренней опоре от высоты витка (по горизонтали)

Скачать (173KB)

© Сенькин Н.А., Закарлюкина В.М., Давидюк Э.В., Ли П.А., Большихшапок И.С., 2024

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».