История развития монорельсовых дорог (статья из журнала Наука и Техника, от августа 1964 г.)
Для современной цивилизации характерен быстрый рост крупных городов. Только за последние 25 лет в Советском Союзе число городов увеличилось более чем в полтора раза, а количество жителей в них возросло с 60 до 112 миллионов. Сейчас почти половина населения СССР проживает в городах. Быстро растут города также в капиталистических странах. Уже давно перевалило за восемь миллионов число жителей в Нью-Йорке, Лондоне и Токио, однако их рост продолжается такими же бурными темпами. В капиталистических условиях, где экономическое развитие происходит стихийно и земля является частной собственностью, процесс дальнейшего расширения городов часто становится неуправляемым. При слиянии нескольких городов образовываются огромные промышленные районы с десятками миллионов жителей. Такой район городского типа образовался, например, на восточном побережье США — он простирается в длину на 960 км от Портленда до Норфолка, и число его жителей составляет 38 миллионов. Среди многих проблем, которые возникают в связи с концентрацией больших масс населения на небольшой территории, самой актуальной является проблема городского транспорта. Проблема городского транспорта Эта проблема занимает почти каждого городского жителя, который в часы пик (утром и вечером) должен направляться на работу или возвращаться домой. По статистическим данным, сейчас на городских улицах, переполненных трамваями, троллейбусами, автобусами, такси и грузовыми автомашинами, средняя скорость движения не превышает 16 км/час. Поэтому миллионы горожан ежегодно теряют понапрасну сотни часов. Недостатки уличного транспорта еще более резко проявляются за рубежом, где сильно увеличилось число индивидуальных автомобилей. В обществе, основанном на частной инициативе, индивидуальный транспорт часто снижает среднюю скорость уличного движения до скорости пешехода, а в отдельных случаях даже полностью парализует движение. Серьезный транспортный кризис угрожает многим крупным городам за рубежом. Считают, например, что из-за чрезмерного количества автомашин в Токио уже в 1965 году на центральных улицах движение будет полностью парализовано. 'Следовательно, японцы уже не могут медлить с принятием самых срочных и решительных мер. В городах социалистических стран, где в широких масштабах проводится реконструкция улиц и создание новых транспортных магистралей, разветвленная сеть общественного транспорта с успехом заменяет индивидуальные транспортные средства. У нас много делается для того, чтобы общественные транспортные средства были удобны и комфортабельны. Но полностью удовлетворить многочисленные требования пассажиров -в наши дни может только автономный, от уличного движения не зависимый вид транспорта, так называемый Внеуличный транспорт В городе с плотной застройкой, где нельзя увеличить ширину улиц, решение транспортной проблемы, очевидно, надо искать или в сооружении подземного метрополитена, или в устройстве надземного транспорта, поднятого над уровнем улиц. Широко известны удобства -метро, но его сооружение длится несколько лет, к тому же и его стоимость очень высокая. Кроме того, во многих городах, где промышленные районы, удаленные от жилых кварталов, чередуются с малонаселенными зонами зеленых насаждений, строить метро весьма нерационально. Все упомянутые недостатки присущи также и подземным трамвайным туннелям, возведение которых иногда планируется непосредственно под уличным покрытием. Сильной помехой для таких туннелей является густая сеть подземных коммуникаций. Поэтому в последнее время -все большую популярность приобретает «воздушное метро», или надземные однорельсовые дороги, которые имеют все преимущества и удобства метро (большая скорость и полная обособленность от уличного транспорта), а обходятся в 5—6 раз дешевле. Однорельсовые дороги имеют давнюю историю; уже в /прошлом веке многие (видные инженеры и специалисты транспорта признали их целесообразность. В. И. Ленин, положительно оценивая проект однорельсовой дороги англичанина Бэра, которым предусматривались перевозки пассажиров со скоростью 200 км/час, писал в 1901 году: «Проект такой дороги между Манчестером и Ливерпулем не получил утверждения парламента только вследствие корыстного противодействия железнодорожных тузов, боящихся разорения старых компаний» (В. И. Ленин, Соч., т. 5, стр. 151). В социалистических странах, особенно в связи с бурным развитием техники, связанной со сборным железобетоном, и внедрением в вагоностроение легких сплавов и пластмасс, перед однорельсовым транспортом открываются самые широкие перспективы. Поэтому 19 февраля 1964 года Председатель Совета Министров СССР Никита Сергеевич Хрущев в беседе с руководителями исполкома Моссовета обратил внимание на однорельсовые дороги как на один из самых перспективных (видов транспорта будущего. Сейчас вопрос о строительстве однорельсовых дорог в Советском Союзе решен положительно, и проектировщики заняты поясками наиболее рациональных Конструкции однорельсовых дорог Однорельсовые дороги подразделяются на две группы: подвесные и навесные.
В подвесных дорогах (рис. 1 а, б, в, г) центр тяжести вагона находится ниже рельса и ведущих колес, а в навесных дорогах (рис. 1 д, е, ж, з) — выше рельса или на одном уровне с ним. Главной проблемой для этих видов однорельсовых дорог является стабилизация поперечных колебаний. Обеспечивают такую стабилизацию чаще всего применением дополнительных направляющих колес, которые катятся по боковым поверхностям рельса (рис. 1 в, г, з) или по специальным направляющим рельсам (рис. 16, д, е). Часто направляющие рельсы для подвесных дорог находятся ниже вагона (рис. 16), а для навесных —• выше его (рис. 1е). Очень интересна так называемая гироскопическая стабилизация вагона при помощи специальных маховиков (рис. 1ж). Надо учесть, что все многообразие конструкций однорельсовых дорог возникло на разных этапах развития транспортной техники; поэтому для их всестороннего сравнения и объективной оценки необходимо знать Историю развития однорельсовых дорог Пионером в этой области считают английского инженера Генри Пальмера, который в 1821 году запатентовал и спустя три года построил подвесную однорельсовую дорогу для перевозки товаров из складов к корабельным пристаням в лондонской военной гавани. Конструкция Пальмера была очень простой. По рельсу, укрепленному на деревянных столбах, один за другим катились два колеса с подвешенной к ним вагонеткой. Колеса вагонеток были связаны общим тросом, в который впрягали лошадей. Следующая дорога, которую построили в Хартфордшире, использовалась также для перевозки пассажиров . Одной из первых навесных дорог является проект «ветровой дороги», разработанный Андраудом в 1846 году (рис. 3). В соответствии с ним похожие на почтовые кареты пассажирские «салоны» располагались по обеим сторонам рельса. Дальнейшее развитие эта конструкция получила, в проектах француза Лартига (рис. 4) и американца Стоуна, где вагоны и паровозы стабилизировались при помощи специальных направляющих колес и направляющих рельсов. Направляющие рельсы обычно размещались на боковых стойках (рис. 1д). Несколько таких однорельсовых дорог было построено в США. Однако в скором времени упомянутые дороги были ликвидированы, так как не смогли выдержать конкуренции с обычными двухрельсовыми дорогами. Бывали и несчастные случаи. Например, паровоз пенсильванского «экспресса» взорвался уже в десятом рейсе, причем погибло пять пассажиров. Единственная однорельсовая 16-километровая дорога на паровой тяге, просуществовавшая продолжительное время, была открыта в 1888 году между Листовелом и Белибеньеном в Ирландии. Ее. построили под руководством инженера Бэра (рис. 1д). Для придания большей устойчивости вагоны и паровоз здесь состояли из двух симметричных частей, которые находились по обе стороны рельса. Эта дорога действовала более 35 лет, и сообщение по ней прервали только в 1924 году, когда вблизи проложили шоссе и для реконструкции однорельсовой дороги потребовались новые капиталовложения. Главной причиной всех неудач однорельсовых дорог в прошлом веке был низкий уровень техники тяги и вагоностроения. Громоздкие и тяжелые паровозы были более пригодны для двухрельсовых, нежели для однорельсовых дорог. Первую однорельсовую дорогу с электрическим приводом построили в 1901 году в Вуппертале между Барменоким и Эльберфельдским промышленными районами (в Германии). Эта 15-километровая подвесная дорога успешно действует и в наши дни; за 63 года своего существования она перевезла более миллиарда пассажиров. При этом отмечено всего два несчастных случая. Последний из них произошел в 1952 году, когда в «поезд-качалку» сел некий энтузиаст цирка со слоненком. Взволнованный необычным путешествием, слоненок с ревом бросился к двери, выломал ее и с высоты 20 метров свалился в реку Вуппер. Несмотря на успешную работу вуппертальской дороги, вплоть до пятидесятых годов с однорельсовыми дорогами проводились только эксперименты. В это время интересные опыты с вагонами гироскопической стабилизации (рис. 1ж) провели советский инженер П. Шиловский (в 1921 году), ирландец Луи Бренан (в 1909 году) и немец Рихард Шерль (в 1909 году). Много проектов разработал также англичанин Э. Керпей, навесного типа однорельсовые вагоны которого были стабилизированы направляющими колесами и направляющим рельсом над крышей вагона (рис. 1е). Весьма своеобразный «однорельсовый самолет» — сигарообразный подвесной вагон с воздушным винтом — был построен в 1930 году англичанином Джорджем Бенни (рис. 5). Продолжателем его исследований являлся советский инженер С. Валднер, под руководством которого в 1931—1934 годах была сооружена -подвесная однорельсовая дорога в московском Центральном парке культуры и отдыха имени М. Горького. Модель «аэровагона» Валднера развивала скорость до 130 километров в час. Но во всех этих экспериментальных дорогах очень тяжелой, сложной и дорогой была конструкция металлических опор и вагонов. Не всегда удовлетворительно действовали также механизмы привода, причем стальные колеса на ходу создавали сильный шум. Эти недостатки были устранены только в конструкциях послевоенного времени. Современные однорельсовые дороги
в качестве опор имеют железобетонные столбы; вагоны на резиновом ходу создают не больше шума, чем троллейбусы или автобусы. Такой вагон впервые в послевоенные годы испытал швед Аксель Венер-Грен «а сооруженной вблизи Кельна (ФРГ) экспериментальной навесной однорельсовой дороге (рис. 1з). Однако наиболее перспективной подвесной конструкцией можно считать экспериментальную однорельсовую дорогу, которую в 1960 году построила под Орлеаном (Франция) фирма «САФЕЖ» (рис. 7). Здесь ведущие колеса вагонов передвигаются в бетонном корыте, в нижней части которого имеется щель (рис. 1г). Главное преимущество подобной конструкции состоит в том, что рабочая поверхность несущего рельса, электрические контактные рельсы, пневматические колеса и тяговые двигатели защищены от воздействия окружающей среды. Это имеет большое значение как для районов Дальнего Севера, так и в тропиках. Французские экономисты подсчитали, что стоимость 1 км такой однорельсовой дороги равняется 12—15 миллионам новых франков, то есть в 6—7 раз дешевле, чем метро (70—100 миллионов франков за 1 км). Те же результаты получены и в США. Например, стоимость хьюстонской «небесной дороги» вместе с вагонами — 310 тысяч долларов за 1 км. В то же время стоимость одного километра автострады — 1 миллион долларов, а одного километра метро — 7,5 миллиона долларов. Разработанные 8 Послевоенные годы проекты дорог н эксплуатация многочисленных экспериментальных линий наглядно показали преимущества однорельсовых дорог. СОВЕТСКИЕ ПРОЕКТЫ В Москве предусмотрено сооружение пяти линий однорельсовой дороги. Первая из них свяжет станцию метро «Автозаводская» с аэропортом Домодедово. Это будет двусторонняя дорога с 20 парами поездов в час. Следующий проект будет разработан для линии между Рижским вокзалом и Клязьминским водохранилищем — излюбленным местом отдыха москвичей. Предусмотрены однорельсовые дороги, соединяющие Центральный аэродром (около Ленинградского шоссе) с аэропортами Внуково и Шереметьево. Обсуждается проект устройства однорельсовой дороги по маршруту Малого кольца Московской окружной железной дороги, которое сейчас очень загружено грузовыми перевозками. Средняя эксплуатационная скорость на этих дорогах будет около 100 км/час, а техническая (максимальная) скорость поездов 120—150 «м/час. Таким образом, на поездку до Внукова потребуется 7,5 минуты, до Шереметьева — 11 минут, а до Домодедова и Клязьминского водохранилища — 20 минут. При изучении проблем сообщения выяснено, что устройство однорельсовых дорог будет выгодно во многих городах Советского Союза и в первую очередь в .Москве, Ленинграде, Киеве, Харькове, Риге, Тбилиси, Свердловске, Горьком, Магнитогорске, Новомосковске, Кемерове, Новолипецке, Череповце, Златоусте, на южном берегу Крыма и в Сочи. Однорельсовые дороги очень подходяще и для Камчатского полуострова, где климатические условия (снежные бури) часто становятся помехой для авиа- и автомобильного транспорта. Однорельсовые дороги имеют большие преимущества в центрах металлургической и химической промышленности, где проектируемые линии пассажирского сообщения часто пересекают существующие железнодорожные линии широкой и узкой полосы, надземные паро- и газопроводы, а также строения промышленного характера. Например, однорельсовая дорога, запроектированная для перевозки рабочих Магнитогорского металлургического комбината от жилых районов к заводским цехам, 70 раз пересекает железнодорожные пути. Однорельсовые дороги проектируются и за границей. В США предусмотрена постройка однорельсовых дорог в 17 городах — Нью-Йорке, Вашингтоне, Филадельфии, Бостоне, Кливленде, Денвере, Хьюстоне, Лос-Анджелесе, Сан-Франциско и других. Такие дороги будут сооружены также в Лондоне и Бирмингеме (Англия), Кельне и Гамбурге (ФРГ), Торонто (Канада), Каракасе (Венесуэла), Мельбурне (Австралия), Токио (Япония). В последнее время во многих странах широко ведутся проектные работы. В развитий однорельсовых дорог кончился период экспериментирования и начался период практического внедрения. Рижане могут поинтересоваться возможностями сооружения и вероятными маршрутами однорельсовых дорог в Риге. Как и яри проектировании других путей сообщения, так и здесь, очевидно, решающую роль будут играть экономические расчеты и результаты изучения пассажирских потоков. Постройка однорельсовых дорог в Риге будет значительно дешевле, чем сооружение метро. Первую однорельсовую дорогу, возможно, было бы целесообразно построить в на/правлении главной магистрали города — улицы Ленина, чтобы связать центр с промышленным районом Воздушного моста и дальше с жилым массивом Юглы. Однорельсовые дороги могут понадобиться также для быстрого и удобного пассажирского сообщения между центром и зоной отдыха в меж парке, а также между центром и аэропортом. Начатые в последние годы эксперименты с транспортными средствами на воздушной подушке показывают, что следующей ступенью развития однорельсовых дорог могут быть быстроходные бесколесные поезда, которые будут скользить на тонкой прослойке сжатого воздуха между рельсом и вагоном. Надо отметить, что первые расчеты, теоретически обосновавшие возможность такого транспорта, уже в 1927 году сделал выдающийся русский ученый К. Э. Циолковский. Они опубликованы в его книге «Сопротивление воздуха и скорый поезд». Один из последних вариантов такой однорельсовой дороги показан на рис. 8. Здесь несущая конструкция (1) вагона охватывает головку (2) рельса со всех четырех сторон, и воздушная прослойка толщиной 1—2 мм между неподвижным рельсом и транспортным средством создается при помощи специальных компрессоров, установленных в поезде. Коэффициент трения в таком случае очень мал, и такое транспортное средство (по некоторым подсчетам) может достигнуть даже скорости 1600 км/час. В качестве привода можно было бы использовать как поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом, так и реактивный двигатель, но сейчас очень перспективным кажется так называемый линейный тяговый электродвигатель, который в последние годы испытывался в Англии. Линейный тяговый электродвигатель можно рассматривать как обычный трехфазный асинхронный двигатель, где статор развернут в одной плоскости, а вместо ротора используется неподвижная полоска алюминия (рельс). Трехфазный переменный ток, проходящий по обмотке статора, индуцирует ток в неподвижной алюминиевой пластине; в результате взаимодействия магнитных полей этих токов статор вместе с транспортным средством передвигается вдоль рельса. Не исключено, что в будущем бесколесные однорельсовые поезда на воздушной подушке станут весьма полезным промежуточным звеном между наземным и воздушным транспортом. | |
| Просмотров: 3509 | | |
