Обосновывается целесообразность и необходимость строительства в России первой высокоскоростной железнодорожной магистрали. Дается краткий исторический экскурс развития в стране науки в связи с проектом ВСМ. Раскрывается вопрос научного сопровождения строительства высокоскоростных магистралей. Приведены данные о создании в РФ высокоскоростного поезда, его технические характеристики, выполнение планов в настоящий момент.

Описывается история повышения скоростей движения поездов на российских железных дорогах от их возникновения до наших дней. Рассмотрена роль российских ученых-транспортников в вопросах проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог, определено значение научного сопровождения проектов по их созданию. Особое внимание уделено решению актуальных проблемных вопросов при строительстве высокоскоростных магистралей и подвижного состава для них в современных условиях.

Освещен ход проектирования первой в России высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург компанией «Росжелдорпроект» и причастными организациями. Указаны основные нормативные документы, подготовленные для проекта, и параметры трассы. Обозначены основные проблемные вопросы и способы их решения.

Проанализирована нормативная правовая база для проектирования и строительства высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург. Отмечены ее достоинства и недостатки, а также трудности, возникшие в ходе нормотворческой работы. Даны предложения по внесению изменений в законодательство, которые будут способствовать ускорению работ по проектированию и строительству магистрали.

Поставлены вопросы и сформированы методические подходы к обоснованию инженерных решений создания и эксплуатации инфраструктуры и подвижного состава высокоскоростной железнодорожной магистрали. Показано, что синхронизация требований к параметрам инфраструктуры и подвижного состава является предпосылкой для эффективной реализации проектов высокоскоростного движения.

На основании логико-аналитического метода экономической оценки транспортных проектов оценена перспектива развития высокоскоростной железнодорожной инфраструктуры в России. Исследование макробарьеров реализации проектов ВСМ, тенденций железнодорожного строительства в России, механизмов инвестирования, социально-экономических эффектов от реализации проектов ВСМ и других аспектов позволяет дополнить научный инструментарий технико-экономического обоснования проектов высокоскоростной железнодорожной инфраструктуры.

Представлена новая методика помощи в принятии оперативных диспетчерских решений в высокоскоростном движении, основанная на анализе оперативных данных с помощью теории вероятностей с применением инструментов имитационного моделирования. Применены методы имитационного моделирования, математической статистики и теории вероятностей. Результаты исследования после их внедрения в диспетчерских центрах управления перевозками ОАО «РЖД» позволят повысить эффективность диспетчерского управления на железных дорогах.

Изложены основные положения специальных технических условий, разработанных коллективом ПГУПС, для систем железнодорожной автоматики и телемеханики высокоскоростной линии Москва — Санкт-Петербург. Описаны особенности требований к проектированию распределенных систем микропроцессорной электрической централизации и системы интервального регулирования на основе радиоблокцентра для ВСМ. В основе реализуемых принципов заложен комплексный подход строительства железнодорожной инфраструктуры с учетом однотипности применяемых технических средств ЖАТ для ВСЖМ‑1.

Определено новое направление совершенствования систем электроснабжения на постоянном токе высокого напряжения для проектируемых высокоскоростных и усиления действующих магистралей. На основе разработанной методики определения энергоемкости перевозочного процесса при интенсивном движении поездов предложен метод структурного синтеза устройств тягового электроснабжения, основанный на критериях постоянства плотности тока и допустимой потери напряжения в контактной сети. Представлены схемотехнические и технологические структурные решения для усиления действующих участков и новой электрификации, позволяющие развивать высокоскоростное движение поездов в системе электрической тяги постоянного тока.

Описываются системы радиосвязи, которые необходимо использовать на высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Санкт-Петербург. Системы радиосвязи требуют использования современных стандартов и технологий для обеспечения безопасного и эффективного управления движением поездов и технической эксплуатации будущей ВСЖМ‑1.

Для моделирования аэроупругого взаимодействия в системе «подвижной состав  — искусственное сооружение тоннельного типа» применены методы конечных объемов. Анализ полученных данных произведен методами статистической обработки результатов численного моделирования. Разработаны мероприятия по минимизации влияния турбулентных потоков воздушных масс при аэроупругом взаимодействии тоннелей с движущимся высокоскоростным подвижным составом. Разработана динамическая модель структуры воздухообмена на диффузорно-конфузорном участке тоннеля.