Метротрамвай

В. А. Мнацаканов, к. т. н.

Метротрамвай - Самий швидкісний і найзручніший міський транспорт ХХI століття, що з'єднав у собі переваги метро і трамваю.

Трамвай як транспортна технологія з'явився більше 100 років тому. І одразу отримав загальне визнання. З часом на міських вулицях йому стали виділяти відокремлений простір для руху. На відокремленому полотні він розвивав великі швидкості повідомлення (20-25 км/год) і демонстрував високу провізну здатність (8-10 тис. пас. на годину). За це його стали називати «швидкісний трамвай ».

Але золотий вік трамваю тривав не більше 50 років. На зміну йому з'явився приватний автомобіль. Він випередив трамвай за швидкістю, комфорту, зручності та індивідуальності поїздки. Під його натиском велика частина наземних трамвайних ліній в містах поступово була знята. А швидкісний трамвай стали поміщати під землю і називати «метрополітеном». Підземний тунель, як захищена Середа переміщення, обладнана сигналізацією та автоблокуванням, зробив рух вагонів метрополітену більш безпечним. А підземні станції дозволили заощаджувати міську територію, що важливо при прокладанні трас у центрі міст. Проте з Згодом з'ясувалося, що використання підземних тунелів і станцій тільки як пасивних засобів підвищення безпеки руху та економії міський території не скрізь себе окуповує. Вартість утримання пасивних тунелів, дорогих підземних станцій, переходів і ескалаторів складає основну частку у вартості поїздки. І рік від року вона тільки збільшується. А спуски (і підйоми) на ескалаторах до підземних станцій різко скорочують середню швидкість пересування пасажира по місту і підвищують його втома від поїздки.

В Наприкінці минулого століття почалося відродження трамвая. Причому викликане воно було причинами прямо протилежними тим, через які він зник. Трамвай, колись піддався каре за те, що заважав автомобілю, стали відновлювати, щоб ... створити альтернативу його (автомобіля) домінування/1 /.

Сучасні вагони трамвая і метро помітно перевершують своїх давніх попередників по комфорту, безпеки і швидкості пересування. Але і вони ніяк не можуть виграти в автомобіля битву за пасажира. Одна з причин цього полягає в тому, що при прокладанні нових ліній трамвая і метро проектувальники дотримуються старої аксіоми, що вагони повинні переміщати пасажирів тільки в горизонтальній площині, а вертикальні переміщення пасажир повинен виконувати самостійно, за допомогою сходинок або ескалаторів. «Горизонтальна аксіома» як і раніше залишається перешкодою, що не дозволяє міського рейкового транспорту потіснити позиції автомобіля і почати поступово, крок за кроком, якісно по новому вирішувати транспортні проблеми великих міст.

Нова транспортна технологія «Метротрамвай» здатна допомогти традиційному міському рейкового транспорту в його суперництві з автомомбілем. Вона об'єднує в собі переваги, що їх окремо володіють трамвай і метрополітен.

І не обмежує себе горизонтальної аксіомою. За рахунок цього у метротрамвая з'являються нові, корисні для містобудівників і виключно привабливі для пасажирів властивості.

Трамвай - Це технологія наземного горизонтального переміщення вагонів з перебувають у них пасажирами. Метро - це технологія підземного горизонтального переміщення вагонів з розташованими в них пасажирами та підземно-наземного вертикально-горизонтального переміщення ескалаторів з вартими на них пасажирами. Метро - це два види транспорту, сполучені разом: рухома частина одного з них - вагони, іншого - ескалатори. Ескалатори мають велику потужність і високу провізну спроможність. Вони перевозять ту ж кількість пасажирів, що і вагони, і роблять величезну транспортну роботу.

Метротрамвай - Це технологія підземно-наземного горизонтально-вертикального переміщення вагонів з розташованими в них пасажирами. Вона виключає з технологією «метро» вертикально-горизонтальну складову у вигляді ескалаторів. Роль ескалаторів виконують самі вагони. Принципова схема роботи метротрамвая представлена на Рис. 1:

Рис. 1. Швидкісна міська транспортна система.

1 - Підземний тунель

2, 3 - наземні тунелі

4, 5 - похилі площини

6, 7 - електрорухомий склад

8 - Основні рейкові шляхи

9, 10, 11, 12 - додаткові рейкові шляхи

13 - Рівень підлоги платформи наземної станції і примикає до неї пішохідного тротуару

h - Висота спуску або підйому

m - Різниця рівнів 10 і 13

Станції метротрамвая розташовуються на поверхні землі і не є настільки дорогими з будівництва та утримання як станції метрополітену. А його тунелі незвичайної конфігурації не ведуть себе пасивно, а безперервно «працюють», допомагаючи вагонів виїжджати з-під землі на наземні станції, і багато разів окупають цим вартість своєї споруди і змісту. Вони забезпечують величезну (до 50%) економію електроенергії на тягу, практично вдвічі (у порівнянні з метро) підвищують швидкість пересування пасажира по місту, скорочують транспортну втома від поїздки, полегшують пасажирам ... посадку і висадку з вагонів. Така активна позиція тунелів забезпечує їм якісно нове місце в рамках транспортної технології.

Економічність поїздки. Посадку і висадку пасажирів метротрамвай справляє на поверхні землі. Для основного руху він спускається по похилому тунелю в підземний тунель і пересувається там як метропоїздів.

Проїхавши по підземному тунелю 500-1500 м, він знову опиняється в похилому тунелі. За нього він за рахунок інерції піднімається на поверхню землі і висаджує пасажирів на наземної станції, прямо біля виходу в місто, не змушуючи їх самих блукати підземним вестибюлів і підніматися вгору по ескалаторах.

Під час підйому метротрамвай економить електроенергію на рух: кінетична енергія, якою він володів перед підйомом на поверхню землі, в процесі самого підйому перетворюється на потенційну енергію. А потенційна енергія на наступному перегоні знову використовується метротрамваем для руху. За рахунок цього метротрамвай при вдвічі більшій швидкості перевезення пасажира по місту витрачає на його поїздку в два рази менше електроенергії, ніж метропоїздів. А значить і вартість поїздки на ньому може бути значно менше.

Метротрамваю не потрібні настільки потужні двигуни і такий могутній тягове електрообладнання як вагону метро. Під час спуску з наземної станції в підземний тунель глибиною 15 м метротрамвай за рахунок руху під ухил без допомоги двигунів здатний розвинути швидкість близько 60 км/ч. І все-таки допомога двигунів метротрамваю буде потрібно, щоб забезпечити розгін вагонів до швидкостей 80-90 км/год і в порівнянні з метро ще більше підвищити швидкість сполучення між сусідніми станціями.

Комфортабельність поїздки. Форми кривих спуску і підйому метротрамвая в підземний тунель і з тунелю обрані виходячи з умов комфорту для пасажирів і неприпустимості виникнення у них відчуттів «морської хвороби». Ухили спусків і підйомів (100-120 ‰) не перевершують стандартів, допустимих для трамвайних вагонів. А вертикальні прискорення, що впливають на пасажирів, не перевершують аналогічних прискорень, що виникають при підйомах і спусках на ліфті. Під час спуску вагона в підземний тунель по похилому тунелю на пасажира одночасно діють дві сили. Одна з них з-за нахилу вагона на узвозі нахиляє пасажира вперед. Інша - це сила інерції, відхиляє його назад. Ці дві сили взаємно компенсують один одного і пасажир відчуває себе при русі в метротрамвае по похилому шляху більш комфортно, ніж при русі у трамваї або метро по горизонтальному шляху. Такий же ефект більш м'якого сприйняття пасажиром змін швидкості виникає і під час підйому метротрамвая по похилому тунелю на наземну станцію.

В швидкісних потягах застосовують системи бокового нахилу кузова в кривих ділянках шляхи для виключення впливу на пасажира підвищених навантажень. Аналогічні системи подовжнього нахилу кузова можуть бути застосовані на метротрамвае для згладжування впливів на пасажира профілю колії у вертикальній площині. Вони здатні не тільки послабити їх незначний вплив на пасажира, але й практично повністю позбавити його можливості відрізняти рух по горизонтальному шляху від руху за профілем «метротрамвай». Подібний ефект спостерігається, наприклад, у швидкісному ліфті, коли при вертикальних переміщеннях його кабіни пасажир не тільки не відчуває неприємних відчуттів, але часто не розуміє на який поверх він вже так швидко приїхав.

Під час спуску або підйому метротрамвай проїжджає 100-150 м і витрачає на спуск (підйом) 10-15 сек. Рух в підземному тунелі, якщо відстань між станціями 1000-1700 м займає від 40 до 70 сек. По лінії з перегонами довжиною 1700 м при 25-секундних зупинках на станціях метротрамвай здатний перевозити пасажирів між зупинними пунктами, розташованими на поверхні землі, повідомлення зі швидкістю 50 км/ч. Це практично вдвічі швидше, ніж на метро. При такій швидкості повідомлення 5-вагонні поїзди метротрамвая загальною довжиною не більше 100 м здатні забезпечити провізну спроможність траси не менше 35 тис. пасажирів на годину в одному напрямку/2 /.

В таблиці представлені порівняльні характеристики трамвая, метротрамвая і метропоїздів:                 

Трамвай         

Метротрамвай         

метропоїздів             

Шлях         

наземний         

підземно-наземний         

підземний             

Перегон, м         

350         

800-1700         

1700             

Провізна спроможність,   

тис. пас./год         

10         

30-40         

60             

Швидкість пересування   

пасажира по місту,   

км/год         

20         

40-50         

25             

Питома витрата   

електроенергії,   

Вт год./т км         

70         

25-30         

50     

Метротрамвай займає нішу між трамваєм і метро, за провізної здатності і обслуговується перегонах. А за швидкістю пересування пасажира по місту і витраті електроенергії на тягу він має в два рази кращі показники, ніж традиційний міський рейковий транспорт.

Оскільки рухомий склад метротрамвая може працювати і на лініях метрополітену, оптимальним технічним рішенням для багатьох міст може стати будівництво комбінованих ліній: у центрі міста така лінія проектується і працює як метро, а на периферійних ділянках - як метротрамвай. У цьому випадку швидкість пересування поїздів на всій лінії буде однаковою, наприклад, 50 км/ч. А ось пасажири будуть пересуватися по центральній частині міста зі швидкістю 25 км/год (втрачаючи частину швидкості на ескалаторах і підходах до них), а по периферійним ділянках лінії - зі швидкістю 50 км/ч. Це буде для них дуже зручно.

Модернізація діючих ліній метрополітену для руху потягів по їх периферійним ділянках у режимі «метротрамвай» з виходом вагонів на закриті наземні станції технічно можлива і може виявитися вельми ефективною. Вона здатна підвищити привабливість метрополітену, зробити його більш швидкісним, більш зручним і сучасним. І, зрозуміло, набагато більш економічним.

Безпека поїздки. На метро при будь-якій поїздці, навіть по одній лінії, пасажир робить не менше двох пересадок: з ескалатора на вагон і назад на ескалатор. А ескалатор - Це теж транспорт і не найбезпечніший. Та й пересадки, як відомо, тільки скорочують безпеку поїздки. На метротрамвае пасажир таких пересадок не робить. Тут роль ескалаторів виконують самі вагони метротрамвая. Вони везуть пасажири «від місця до місця» (від місця входу на наземну станцію до місця виходу з її вестибюлю).

Висновок про високу безпеки поїздки на метротрамвае випливає і зі специфіки його пересування. Метротрамвай не може перебувати в тунелі більш 70 сек. Через кожні 70 сек. він піднімається на наземну станцію. А значить для пасажира метротрамвая ризик загибелі в тунелі від пожежі, диму або нестачі кисню практично виключений. Очевидно, що метротрамвай більш придатний для використання людьми із серцевою недостатністю і людьми чутливими до кисневого голодування.

Аварійна зупинка в тунелі. У нормальному режимі роботи метротрамвай не повинен зупинятися ні в підземному ні в похилому тунелі. У разі аварійної зупинки в тунелі метротрамвай завжди буде здатна рушити з місця і в'їхати на підйом довжиною 100 м, практично не порушивши графіка руху. На підйомі 100 ‰ на максимально завантажений вагон масою 50 тонн буде діяти скочуються сила 5 тонн. Але тяговий привід вагона при коефіцієнті зчеплення 0,17 (застосовується при розрахунках у найгірших експлуатаційних умовах) без порушення умов зчеплення колеса з рейкою здатний при малій швидкості розвинути силу тяги близько 8 тонн. Метротрамвай при цьому почне рухатися на підйом з швидкістю 15-20 км/год і через 20-30 сек. опиниться разом з пасажирами на наземної станції. Під час руху на підйом тягові двигуни кожного з вагонів метротрамвая протягом 20-30 сек. будуть розвивати потужність близько 500 кВт. У той час як при звичайному пуску вагона метрополітену зі станції його тягові двигуни розвивають потужність 700 кВт протягом 40 сек.

Транспорт зі зручною посадкою - синонім метротрамвая. Виїжджаючи з підземного тунелю на зупинку, вагони метротрамвая піднімаються на поверхню землі не повністю, а позиціонуються таким чином, щоб поєднати рівень своєї статі з рівнем пішохідного тротуару чи статі наземної станції. Тобто, на зупинці рейки, на яких стоїть метротрамвай, розташовуються приблизно на 1 метр нижче, ніж рівень тротуару (див. рис. 1). Пасажири входять в зупинилися вагони прямо з тротуару, не долаючи перешкоди у вигляді сходинок (як на трамваї), і не забираючись на спеціальні посадочні платформи, розташовані, як правило, значно вище або нижче поверхні землі (як на електропоїздах, наземному або підземному метро). Переоцінити це досі не знайоме міському суспільного транспорту нову властивість практично неможливо. Воно з'явилося у метротрамвая тому, що він відмовився від «горизонтальної аксіоми» і переміщується не тільки в горизонтальній, а й у вертикальній площині. Зручний спосіб посадки і висадки, пропонований пасажиру метротрамваем, нагадує вхід в сучасний магазин, в якому для зручності покупця рівень підлоги магазину розташований на рівні тротуару. У зв'язку з цим метротрамвай можна назвати швидкісним внеулічним транспортом із зручною посадкою. Це робить його доступним для інвалідів, пасажирів з дітьми та людей похилого віку (див. рис. 3).

На традиційних видах міського транспорту через притаманних їм труднощів при посадки і висадки, поштовхів і прискорень під час руху прийнято говорити про транспортної втоми пасажира від поїздки. Для метротрамвая через комфорту посадки, висадки і плавності руху стане доречним говорити про транспортний відпочинку. А це велика соціально значуща завдання - час транспортної втоми перетворити під час відпочинку і дозволити людям трохи відпочити при поїздках на роботу. Цю можливість надасть їм метротрамвай - найзручніший і швидкісний міський транспорт ХХI століття.

Список літератури

1. Летурнер М. Прототип нових трамвайних мереж.// Public Transport International - 5/2000. C. 30-32.

2. Мнацаканов В. А. Наповнення вагонів метрополітену в експлуатації і провізна спроможність ліній.// Проблеми транспортних та інженерних комунікацій. 1999. № 3. С. 33-35.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.metro.ru/