Новые виды транспорта

В связи с повышением роли пассажирского транспорта общего пользования в городах для обеспечения потребностей экономики и населения постоянно разрабатываются и имеются примеры успешного внедрения новых видов транспорта. В первую очередь к таким системам необходимо отнести метробус и монорельсовый транспорт. Развитие трамвайных и троллейбусных систем происходит на инновационной основе.

Метробус (metrobus) — система автобусного движения по изолированному полотну ПС сверхбольшой вместимости с контролируемым входом на остановочные пункты. В отличие от автобусной линии в инфраструктуру такой системы входят:

• — изолированное от остального движения дорожное полотно, которое для уменьшения ширины иногда оборудуется специальными направляющими и роликами на ПС:
• — изолированные остановочные пункты (станции) с пропуском пассажиров после оплаты проезда;
• — система управления движением с приоритетным пропуском метробусов.

Наиболее известной системой эффективного использования метробусов является транспортная система г. Куритиба в Бразилии, остановочный пункт которой показан на рис. 7.11.

Рис. 7.11. Остановочный пункт метробуса в г. Куритиба.

Монорельсовый транспорт — вид транспорта, в котором пассажирские вагоны или грузовые вагонетки перемещаются по балке — монорельсу, установленному на опорах или эстакаде на некотором расстоянии над землей или под монорельсом. Монорельсовый транспорт классифицируют по ряду признаков: по компоновке — навесной или подвесной транспорт; по конструкции опорно-ходовой части подвижного состава — с колесной, магнитной подвеской или пневматические системы на скользящих опорах; с электрическим приводом или с двигателем внутреннего сгорания с передачей вращения на опорные колеса; с воздушно-реактивным двигателем; с линейным электрическим приводом; с открытой или закрытой ходовой направляющей, установленной симметрично или несимметрично относительно опор.

Создание первых монорельсовых дорог относится к началу XIX в. Первая в России грузовая монорельсовая дорога с конной тягой построена в 1820 г. под Москвой механиком И. К. Эльмановым. К началу XX в. было разработано и создано около 20 систем, в основном экспериментальных. В 1889 г. под Санкт-Петербургом, в Гатчине, была проложена первая электрифицированная дорога на монорельсе (проект инженера И. В. Романова). Однако монорельсовый транспорт широкого распространения в России не получил. В Европе строились небольшие участки таких дорог.

Старейшей является дорога длиной 15 км, построенная в 1902 г. в Вуппертале (Германия), которая успешно эксплуатируется и в настоящее время.

В современные системах монорельсового транспорта используются различные конструктивные решения. В вагонах с колесной подвеской тележки имеются вертикальные опорные и горизонтальные стабилизирующие колеса, расположенные внутри или снаружи ходовой направляющей (системы Safege или Alweg). В системах с пневматическим подвешиванием при ограниченных скоростях движения обычно применяют опоры скольжения. Контакт между направляющей и ходовой частью исключается при магнитном подвесе. В приводе подвижного состава монорельсового транспорта широко применяется электрический двигатель с передачей тягового усилия на вертикальные (опорные) колеса, а в случае необходимости и на горизонтальные (стабилизирующие) колеса. При бесконтактном опирании и стабилизации ходовой части, а также в системах с опорами скольжения более целесообразным является линейный электрический привод (transrapid — в Германии) или воздушно-реактивный двигатель (aerotrain — во Франции). Ходовая направляющая в виде балки обычно располагается на опорных колоннах, установленных с интервалом 20−50 м. Ходовая балка открытого типа оснащена направляющими, находящимися на ее наружных сторонах, и «охватывается» опорно-стабилизирующими элементами ходовой части подвижного состава. Ходовая балка закрытого типа имеет коробчатое сечение, направляющие находятся внутри.

В России единственной эксплуатируемой линией пассажирского монорельсового транспорта является Московская монорельсовая транспортная система (ММТС), проходящая от станции метро «Тимирязевская» до улицы Сергея Эйзенштейна. Максимальный пассажиропоток в текущем режиме работы (семь составов) составляет до 2024 пасс./ч в каждом направлении при норме 5 чел./м2 или 2935 пасс./ч при норме 8 чел./м2.

Монорельсовые пути представляют собой две стальные балки коробчатого сечения, уложенные на железобетонные опоры на высоте 4−6 м. Между путевыми балками устроены служебно-эвакуационные пешеходные дорожки. Опоры имеют свайное основание из буронабивных свай диаметром 0,75 м и монолитное тело. Пролеты имеют длину от 20 до 53 м. Минимальный радиус кривых на главных путях — 50 м. В кривых поперечный профиль балки остается горизонтальным, поэтому скорость в них ограничена из-за некомпенсированного поперечного ускорения. На конечных станциях имеются разворотные круги радиусом 20 м. Наибольший продольный уклон ходовой балки для магистральной линии ММТС — 2,98%; в пределах зон станций — 0,3%; для технологических путей — 7,0%.

На московском монорельсе используются стрелки оборотного типа: профили расхода на них жестко закреплены; сверху — профиль проезда в одном направлении, снизу — в другом. Стрелка оборачивается вокруг себя в горизонтальной плоскости, «подставляя» поезду тот профиль, по которому он должен пройти. Перевод стрелки осуществляется не более чем за 20 с. На линии имеется три стрелочных перевода: два в районе депо, один в районе станции «Тимирязевская». Ходовая балка для очистки от снега и льда оборудована импульсной системой «Снегосброс» .

Поезд на магнитной подушке, или маглев (от англ, magnetic levitation — магнитная левитация), — это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью полотна существует зазор, трение между ними исключается и единственной тормозящей силой является аэродинамическое сопротивление. Относится к монорельсовому транспорту (хотя вместо магнитного рельса может быть устроен канал между магнитами — как на JR-Maglev).

Скорость, достигаемая поездом на магнитной подушке, сравнима со скоростью самолета и позволяет составить конкуренцию воздушному транспорту на расстояниях перевозки до 1000 км.

Состав левитирует за счет отталкивания одинаковых магнитных полюсов и, наоборот, притягивания противоположных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем, расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там и там. Серьезной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

Наиболее активные разработки систем «Маглев» ведутся в Германии и Японии. Неудача с первой системой в Берлине не отпугнула немецкую компанию Transrapid (дочернее предприятие Siemens AG и ThyssenKrupp) от продолжения исследований, и позже компания получила заказ от китайского правительства на строительство высокоскоростной системы «Маглев» от аэропорта Пудун до Шанхая. Дорога открыта в 2004 г., ее длина 30 км. Время в пути составляет приблизительно 7 мин 20 с, максимальная скорость 431 км/ч. Значительная часть трассы проложена по заболоченной местности. Каждая опора эстакады располагается на бетонной подушке, установленной на скальном основании. В некоторых местах толщина этой подушки достигает 85 м.

Системы монорельсового транспорта благодаря способности развивать относительно высокие скорости, безопасности движения, возможности сообщения по кратчайшему расстоянию, независимости пути от ландшафта и условий планировки, сравнительно малой металлоемкости и высокой энергетической экономичности, возможности полной автоматизации — применяются в линиях высокоскоростного наземного транспорта с невысоким пассажиропотоком.

Транслор (translohr) - трамвай на шипах, использующий усовершенствованное крепление к единственному рельсу. Разработан и производится компанией Lohr Industrie (Франция). В отличие от систем трамвая на шинах TVR производства компании Bombardier, использующихся во французских городах Нанси, Руане и Кане, у транслора направляющий рельс охватывают два направляющих колеса, расположенных под углом к плоскости полотна, что обеспечивает на порядок меньший риск схода с направляющего рельса. Подвижной состав транслора не может передвигаться в автономном режиме — без рельса, так как он не оборудован системой рулевого управления.

Путевая инфраструктура транслора, как и у традиционного трамвая, должна быть проложена на всем протяжении трассы движения. Транслор очень чувствителен к качеству используемой дороги — неровности дороги в полосе движения, а также посторонние предметы в желобе направляющего рельса могут привести к поломкам подвижного состава и даже к сходу с направляющего рельса.

Система Bombardier TVR в Нанси была основана на троллейбусной инфраструктуре. Вагоны представляют собой, по сути, сочлененный троллейбус с направляющим рельсом, по форме аналогичным обычному железнодорожному. По рельсу катится ролик с двумя ребордами, фиксирующий направление движения ПС. Рельс используется в основном на прямых участках, так как подвижной состав имеет систему рулевого управления и может двигаться без направляющего рельса. Это, видимо, и является причиной многочисленных сходов, из-за чего компанией Bombardier производство таких систем в настоящее время прекращено.

В связи с развитием электротранспорта в исторических городах Европы, особенно в их центральных частях, получили развитие системы питания, которые позволяют полностью или частично отказаться от использования контактной сети.

Для частичного отказа от контактной сети ПС оснащается мощными аккумуляторами, которые обеспечивают движение на необходимом расстоянии без потери тягово-скоростных свойств, и системой снятия и установки токоприемников. Токоприемники отсоединяются и подсоединяются к контактной сети на остановочных пунктах. Для подсоединения токоприемника на контактной сети устанавливаются штангоуловители. Во время движения по участкам маршрута с контактной сетью аккумуляторы заряжаются.

Для полного отказа трамвая от контактной сети используется система с третьим контактным рельсом, на котором чередуются изолированные друг от друга секции с разной полярностью таким образом, чтобы под вагоном в любой момент времени находились два разнополярных участка. Так как открытый проводник под напряжением 750 В на уровне земли представляет явную опасность, система подает напряжение только на те секции, которые находятся непосредственно под вагоном, от которых ПС и получает электроэнергию. Наличие вагона определяется электромагнитными датчиками, которые формируют управляющие сигналы для контро? ллеров управления подачей питания, располагающихся через каждые 22 м пути.

Первый участок трамвайной линии с третьим контактным рельсом протяженностью более 10 км эксплуатируется во французском городе Бордо с 2007 г. Система разработана концерном Alstom и получила название Innorail. Практика эксплуатации показала ее высокую чувствительность к обильным осадкам.