Железнодорожный транспорт. Первые локомотивы и современные поезда - Александр Алексеевич Прасол
На одном из старейших машиностроительных заводов страны – Коломенском – ведутся работы над созданием многотопливного двигателя. Его планируют использовать в районе месторождений нефти и газа, где имеются большие запасы попутного газа, который зачастую сжигается в факелах. В новых двигателях применяется оригинальная система управления режимом сгорания, что позволяет применять широкий спектр топлива и уменьшает выбросы вредных продуктов сгорания.
Но самым чистым является водородное топливо. Водород обладает высокой теплоемкостью, а при окислении выделяется просто вода. Это известно любому школьнику из учебников по химии. В районах нефте- и газопереработки получать водород из углеводородов несложно, такие технологии уже отработаны. Наряду с метаном, водород может подаваться в двигатель внутреннего сгорания. Оборудованные такими газовыми установками локомотивы уже проходят экспериментальную эксплуатацию на Сахалинской железной дороге.
Водород может использоваться и в электрических топливных элементах, служащих своеобразными элементами питания, как привычные нам алкалиновые батарейки или аккумуляторы.
Как знать, не возвратятся ли конструкторы к идее автомного локомотива? Государственная корпорация «Росатом» объявила о создании компактных атомных электростанций, которые могут быть направлены в отдаленные районы. Это необслуживаемая энергетическая установка, абсолютно безопасная для окружающей среды. Ее можно сделать настолько малогабаритной, что она спокойно найдет место под капотом локомотива.
И чтобы завершить рассказ об инновационных технологиях, нужно упомянуть о самых топовых направлениях.
В 2024 году у РЖД появился новый департамент. В рамках реализации национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» Правительство Российской Федерации определило компанию РЖД ответственной за развитие высокотехнологичной области «Квантовые коммуникации».
Квантовые коммуникации – это новое направление, сформировавшееся на стыке технологий фотоники (работа с оптическими сигналами и создание устройств на их основе) и квантовых технологий. На железных дорогах в рамках информатизации уже созданы оптоволоконные линии передачи данных. Они обеспечивают информационную безопасность, защищают от несанкционированного доступа к базам данных и автоматизированным программам. Развитие данного направления позволит усовершенствовать комплексную защищенную инфраструктуру цифровой экономики, что особенно важно с учетом современных угроз в области информационной безопасности, а также способствует выполнению стратегии научно-технологического развития страны.
Ключевая инициатива в области квантовых коммуникаций в нашей стране – действующее с 2019 г. соглашение о намерениях между Правительством Российской Федерации и ОАО «РЖД». Для его реализации была утверждена дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации», которая позволяет координировать деятельность участников по разработке востребованных передовых решений. Перечень приоритетных технологий дорожной карты достаточен для создания флагманских продуктов и продуктовых линеек на горизонте планирования до 2024 г. В конце 2022 г. дорожная карта была актуализирована. В частности, уточнена продуктовая линейка в привязке к уровню готовности ключевых технологий. Новая редакция предусматривает задачи развития до 2030 г. с упором на создание и внедрение прикладных продуктов и сервисов с использованием квантовых коммуникаций. Решения на основе квантовых сетей связи будут распространяться все шире и постепенно станут стандартом в сферах деятельности, где требуется максимальная защита данных.
В России сформирован значительный научно-техно-логический задел в области квантовых коммуникаций для производства оборудования и создания сервисов. Задача ОАО «РЖД» как компании, лидирующей в этом направлении, – трансформировать накопленные наработки в крупные инфраструктурные проекты, обеспечить дальнейшую разработку решений, содействовать развитию экосистемы и рынка квантовых коммуникаций.
Экосистема развития квантовых коммуникаций образована партнерством научных организаций, ведущих университетов, стартапов, производителей оборудования и потребителей соответствующих услуг и сервисов. На текущий момент экосистема квантовых коммуникаций объединяет более 100 организаций, включая государственные корпорации, крупные нефтегазовые и банковские организации, технопарки и аналитические центры. По мере повышения зрелости технологий конфигурация экосистемы меняется. Новыми участниками становятся организации, которые выводят готовые продукты на рынок: системные интеграторы, операторы связи, разработчики сервисов.
Экосистемный подход позволяет выстраивать кооперационные цепочки, обмениваться опытом в рамках регулярно проводимых ОАО «РЖД» стратегических сессий и формировать консолидированную позицию по ключевым аспектам деятельности в области квантовых коммуникаций, в том числе по вопросам национальной и международной стандартизации.
Улучшение методов обеспечения информационной безопасности – запрос бизнеса, возрастающий на фоне устойчивого расширения масштабов киберугроз, усложнения их инструментария и непредсказуемости последствий. В России интерес к этой тематике многократно усилился в условиях сложной геополитической обстановки: в 2022 г., по данным «Лаборатории Касперского», число кибератак на бизнес выросло по сравнению с предыдущим годом в четыре раза. Также повышается актуальность новых технологий передачи ключей, то есть доставки метода шифрования данных до распределенных объектов.
На сегодняшний день квантовые коммуникационные сети на основе оптоволоконных каналов связи – технологически зрелые решения, готовые к практическому использованию после соответствующей сертификации. В области атмосферной связи осуществляется коммерциализация ряда имеющихся разработок. В частности, к 2025 г. запланирован ввод в эксплуатацию такого рода решений на базе инфраструктуры ОАО «РЖД». Также ОАО «РЖД» совместно с госкорпорацией «Роскосмос» проводит исследования технологий космической квантовой связи. Результаты этих работ будут использованы для дальнейших космических экспериментов и развития соответствующих сервисов.
В области инфраструктуры квантовых коммуникаций уже сформирован спрос со стороны государства и бизнеса на компоненты и оборудование КРК. Более 90 % организаций на рынке обеспечивают полную цепочку создания стоимости, включая производство компонентов, оборудования и программного обеспечения.
ОАО «РЖД» реализует инициативу по созданию стандартов квантовых сетей и сертификации оборудования, которые позволят унифицировать процедуру внедрения и правила эксплуатации подобных систем. Для сохранения текущих темпов развития необходимы пилотные проекты и сценарии использования квантовых сетей и коммерциализации услуг на их основе (например, квантового VPN), разработка доступных по стоимости абонентских систем и сертификация создаваемых решений.
Заключение
Двести лет – значительный отрезок времени. За эти десятилетия рождались и умирали империи, человечество пережило несколько опустошительных войн. А рельсы и вереница вагонов, ведомых локомотивом, остаются неизменным атрибутом нашей жизни. Безусловно, самолеты летают быстрее поездов, преодолевая громадные территории и океанские просторы. Но максимальная вместимость лайнера составляет всего лишь два-три железнодорожных вагона. А современные высокоскоростные поезда уже потеснили авиацию на внутренних маршрутах. И учитывая удобство расположения вокзалов буквально в центре мегаполиса, эта конкуренция будет только возрастать. С применением левитирующих поездов преодоление больших расстояний с высоким уровнем комфорта войдет в привычный обиход человека.
Но давайте подытожим, что дали эти два века железнодорожного движения? Значительно обогатилась механика, электротехника, связь и даже космические технологии. Были апробированы в реальных условиях десятки оригинальных конструкций, призванных улучшить свойства техники. Как эволюция в живой природе, так и процессы на железнодорожном транспорте приводили к появлению новых механизмов, технологий, оборудования. Хорошее уступало место лучшему! И все это предназначалось для совершенствования процесса перевозок. У
