8.Вагоны городского транспорта

Город мы рассматриваем как компактную пространственную группировку поселений с разрывами между ними не более 5 км, объединенных многообразными связями в сложную многокомпонентную динамическую систему. Его база – это крупный город-ядро с населением не менее 100 тыс. чел. с пригородами и городами-спутниками, находящимися в пределах 2-х часовой доступности их до города-ядра всеми видами транспорта: общественным, частным и личным (в том числе и пешеходным), колесным и безколесным, наземным, подземным и надземным, сухопутным, водным и воздушным, скоростным и обычным, уличным и внеуличным, пассажирским, грузовым и смешанным большегрузным и транспортом нормальной грузоподъемности и т.д. [8.1].

Понятие «город» обычно применяют к традиционному городу, окруженному пригородами, городами-спутниками и незастроенными территориями, в совокупности составляющими агломерацию (лат. aglomerāre присоединять – слияние городов и населенных пунктов в единое городское поселение). Поэтому понятие «город» мы используется в более широком смысле – для обозначения урбанизированных (застроенных) территорий или агломерации в целом. Называя транспорт городским, мы подразумеваем транспорт агломераций.

Как известно, транспорт влияет на конфигурацию, планировку и застройку городов; он определяет всю разностороннюю жизнь города. Городской транспорт разнообразен. Мы здесь коснемся только городского рельсового транспорта.

Все его разнообразие можно классифицировать по следующим признакам:

- по месту использования: транспорт, перемещающийся в пределах города-ядра (это городская железная дорога, метрополитен, трамвай, рельсовый троллейбус, фуникулер и т.п.); транспорт, связывающий пригородные поселения и города-спутники с городом-ядром (электро- и дизельпоезда, автомотрисы, скоростные виды трамвая, рельсовые автобусы и им подобные) и смешанный транспорт, который может использоваться, как в городе, так и в пригородной среде (электропоезда, скоростные виды трамвая);

- по предназначению: вагоны для осуществления пассажирских перевозок, грузов, пассажиро-грузовых перевозок, для хозяйственных и специальных целей;

- по виду используемой тяги для движения: электрические системы, механические источники и другие, не подпадающие под выше приведенное перечисление, системы тяги;

Рис. 8. 1. Некоторые разновидного вагонов городских транспортных систем: традиционные и перспективные вагоны электропоездов пригородного сообщения, вагоны метрополитена, городской железной дороги, скоростного и обычного трамваев.

Рис. 8.2 (продолжение): вагон грузо-пассажирского трамвая, рельсовые автобусы, рельсовый троллейбус, тележка вагона метрополитена на пневматическом ходу, эстерьер нового вагона трамвая.

- по условиям эксплуатации: наземный, надземный или подземный транспорт;

- по вместимости или составности поездов: одно- и многовагонные системы;

- по технической характеристике, определяемой скоростью движения транспорта в городе и пригороде; габаритом, определяемым городскими требованиями, железных дорог и метро; узкой, нормальной и широкой шириной рельсовой колеи; системами обеспечения заданной плавности хода традиционными для

Табл. 8.1. Вагоны городского рельсового транспорта

№ пп	Классификационный признак	Варианты исполнения
1 2 3 4 5 6	Вид тр-та агломерации: - городской - пригородный - смешанный Предназначение Вид тяги Условия эксплуатации Вместимость, составность Технические особенности: - скорость - габарит - ширина колеи - плавность хода - осность	Железная дорога (1) Метро (2) Трамвай (3) Рельсовый троллейбус (4) Фуникулер (5) Электро-и дизельпоезд (6) Автомотриса (7) Скоростной трамвай (8) Рельсовый автобус (9) Электропоезд (10) Скоростной трамвай (11) Для пассажиров (12) Для грузов (13) Для смешанных и специальных перевозок (14) Электрическая (15) Механическая (16) Другая (17) Наземный транспорт (18) Надземные системы (19) Подземный транспорт (20) Одиночные вагоны (21) Многовагонные системы (22) Наземного городс- Городских желез- Метро (25) Пригородного железно- Скоростных кого транспорта (23) ных дорог (24) дорожного транспорта (26) систем (27) Городские требования (28) Железнодорожный габарит(29) Габарит метро (30) Широкая (31) Нормальная (32) Узкая (33) Традиционными системами Нетрадиционымии системами Другими системами (36) (34) (35) 2 осные (37) 3 осные (38) 4 осные (39) 6 осные (40) 8 осные (41) Многоосные (42)
Исполнение

этого вида транспорта, заимствованными из других транспортных систем и новейшими нетрадиционными системами; осностью, определяемой количеством колесных пар, на которые опирается вагон или транспортная система.

Проведенную классификацию традиционно для нас оформим в виде следующей таблицы (табл.8.1).

Табл. 8.1 показывает, какое большое разнообразие видов рельсового транспорта, применяется в агломерациях. Это те виды транспорта, которые используются внутри города-ядра, в пригородах, а также смешанно в городах и пригородах.

Городские железные дороги 1 как вид появился и используется во многих городах Западной Европы, Северной и Южной Америки как альтернатива метрополитену. Они располагались, в основном по периметру городов, «прошивая насквозь» его территорию. На этих дорогах используются в основном электропоезда, для сидящих пассажиров. Вагоны проходные для равномерного распределения пассажиров по длине поезда. Дорога и остановочные пункты располагаются на эстакаде и не влияют на дорожную обстановку в городе. К месту остановок примыкают другие виды городского транспорта. Он заполняет промежутки между станциями. Городские железные дороги вписались в структуру городов и, не смотря, на создаваемый ими шум, пользуются успехом у горожан.

Вагоны метрополитена 2 (см. также п. 2) одинаковые вне зависимости от того, какое это метро глубокого (более 15 м) или мелкого (до 15 м от поверхности земли) заложения, подземное, наземное или надземное. Поезда метро составляются из секций, образованных из 2, 3, 5, 8 вагонов. Крайние вагоны секции обычно тяговые, между ними располагаются прицепные. Кузова вагонов изготавливаются цельнонесущими; рама – из низколегированной стали повышенной прочности, кузова – из нержавеющей стали. В тяговых вагонах в пассажирском салоне выделены кабины управления. Для повышения эффективности станции метро устраиваются на «горке». Ходовые части (тележки) тяговых вагонов имеют индивидуальный привод с опорно-рамной подвеской двигателя и опорно-осевой – редуктора. Тяговый привод вагонов асинхронный с рекуперативно-реостатным торможением. Рессорное подвешивание двухступенчатое; в центральном ступени используются пневматические рессоры. Торможение вагонов электропневматическое колодочным тормозом. В некоторых городах (Нью-Йорк, Париж и др.) вагоны метро установлены на тележки с пневмобаллонах автобусного типа (рис. 8.1). Это уменьшает шум, т повышает плавность хода подвижного состава. Междувагонное соединение осуществляется жесткой автосцепкой Шарфенберга, допускающей автоматическое соединение всех коммуникаций вагонов. Пассажирский салон имеет восемь дверей шиберного типа (по четыре с каждой стороны). Пассажирские диваны расположены вдоль боковых стен вагона. Они сделаны вандалостойкой конструкцией, рассчитанной на 44 сидящих пассажира. В вагоне помещается также 286 стоящих пассажиров (из расчета 10 стоящих пассажиров на 1 м² свободной площади). Вагоны оборудуются системой вентиляции и кондиционирования воздуха с обеззараживанием воздуха, цифровыми информационными системами, видео наблюдением, безопасной системой управления дверями и пр.

Сегодня метрополитен наиболее надежный и комфортабельный вид городского транспорта, рассчитанный на большие пассажиропотоки (до 80 тыс. пасс./час) и решающий многие проблемы современного города, превращая его в город, удобный для жизни [8.6]. Однако метрополитен – это очень дорогое предприятие. Так, полные затраты на его сооружение и эксплуатацию в расчете на 1 км составляют в ценах 2013 года для метро мелкого заложения - $ от 20 до 80 млн., глубокого заложения - $ от 40 до 140 млн. Для сравнения в сопоставимых условиях двухпутная железная дорога обходиться в $ 7,5…9 млн., а 4-х полостная автострада - $ 20…80 млн.

Трамвай 3 (см. пп. 2) с момента своего появления в 1879 году [8.2] и до настоящего времени является самым массовым видом общественного городского транспорта. За свою более чем 130-летнюю историю он пережил и взлеты, и падения. Своеобразный ренессанс испытывает трамвай в настоящее время во многих странах. Он не только возрождается, но и перерождается в совершенно новые формы такие как, «легкое метро» или метротрам.

Современный трамвай представляет собой городской транспорт многопрофильного назначения; он используется для пассажирских, грузовых перевозок и в специальных целях для решения многих городских задач. В настоящее время практически все вагоны трамвая делаются самоходными. Они изготавливаются, как правило, по сочлененной схеме (см.п. 7). В зависимости от величины пассажиропотоков (трамвай способен перевозить до 25 тыс. пасс./час.) используются различные схемы соединения вагонов: от одиночных (в основном 4 осных) до многовагонных секций (с опорой на 10 и более осей). Вагоны современного трамвая цельнонесущего типа, оборудованные современными системами управления (реостатно-контакторными, тиристорно-импульсными системами с асинхронными тяговыми двигателями и инверторными преобразователями и др.). Для удобства пассажиров (в том числе и инвалидов) используются вагоны с низко расположенным уровнем пола (до 280 мм над уровнем головок рельсов). Это, кроме того способствует повышению скорости движения вагонов (до 75 км/ч).

На низкопольных вагонах используются тележки с самоустанавливающимися независимыми колесными парами, которые обеспечивают устойчивость движения вагона в кривых участках пути при повышенных скоростях [8.3, 8.4].

Современные вагоны трамвая своим внешним видом, техническим и эстетическим исполнением украшают города, являются дешевым, регулярным, быстрым, надежным и экологичным видом нового-старого городского транспорта (рис. 8.1). Возможность предоставления комфортной поездки в трамвае делает его популярным и востребованным.

Рельсовый троллейбус 4 (см. рис. 8.1) – это симбиоз обычного троллейбуса с монорельсом. Рельс служит для направление движения. Если для этого вида транспорта будут выделять специальные полосы для движения, то он сможет найти применение в городах. Если же он будет передвигаться в общем транспортном потоке, то, перспективы его использования невысоки.

Фуникулер 5 (франц. funiculaire тонкий канат, веревочка – рельсовая дорога с канатной тягой для перевозок пассажиров и грузов по крутым подъемам) начали использовать с 1854 года в Италии (Генуе). Вагоны фуникулера, а их обычно два, связаны канатом по концам, за счет которого осуществляется передвижение. При этом, один вагон поднимается, а другой – спускается. Рельсовый путь фуникулера располагается на уклонах до 35^о. Ширина колеи – около 1 м, радиус кривых – не менее 100 м. Пол в вагоне делается ступенчатым. Этим достигается вертикальное положение пассажиров на склоне. Скорость движения вагонов фуникулера не превышает 5 м/с. Их устанавливают в курортных городах с горным рельефом местности [8.5].

Пригородный общественный транспорт обеспечивает перевозки пассажиров в зоне тяготения пригородных поселений и городов-спутников к городу-ядру, удаленными на расстояние до 200 км и располагающимися в пределах 2-х часовой доступности до него. Таким транспортом являются традиционные электро- и дизельпоезда 6 (см. п. 4.4) и автомотрисы 7 (см. п. 2).

Как ответ на неограниченный рост автомобильного движения, возникновение «пробок» на дорогах, увеличение загазованности городов появился экологически чистый скоростной трамвай 8. Его скорость в 1,5…2 раза больше обычного. Она достигает 90 км/час. Рельсовые пути для скоростного трамвая обычно располагают на обособленном специально выделенном для них полотне, в тоннелях и на эстакадах. Их пути не пересекаются с магистралями и линиями других видов транспорта и с пешеходными путями.

Опыт проектирования и эксплуатации вагонов скоростных железных дорог, достижения машиностроения и электроники позволили создать быстроходные малошумные вагоны повышенной вместимости и комфортабельности для скоростного трамвая.

Для скоростного трамвая могут использоваться после модернизации сохранившиеся во многих городах городские железные дороги. Затраты на сооружение скоростного трамвая меньше затрат на метрополитен. Скоростной трамвай является удобным, выгодным транспортом, благодаря более рацио-нальной организации пассажиропотоков.

Особенно эффективен скоростной трамвай на так называемых вылетных линиях, связывающих центральные городские районы с окраинными и загородными, отдаленными промышленными и жилыми районами и зонами отдыха.

Первая линия скоростного трамвая начала эксплуатироваться в СССР в 1978 году в Киеве, скоростной трамвай появился затем в Волгограде, Ленинграде, Донецке, первоначально линии скоростного трамвая было задумано проложить в Ереване и ряде других городов.

С 1978 года скоростной трамвай стал использоваться в США и Канаде, с 1978 года – в Японии, Великобритании, Франции, Португалии, ФРГ, Швеции, Швейцарии, Австрии, Италии и ряде других стран, традиционно и постоянно использующих трамвай.

В 90-е годы ХХ столетия у нас, да и в ряде других стран мира, в силу различных причин появились малозагруженные железнодорожные линии. В Германии появилась идея организовать на них движение рельсовых автобусов 9, тем более, что практически все автомобили, особенно большой грузоподъемности, изначально строились для двойного назначения (гражданского и военного).

Рельсовый автобус, как и автомотрисы, предназначался для использования на линиях трамвайных и железных дорог с небольшими пассажиропотоками. Он представляет собой автобус, поставленный на железнодорожные колеса, или выполняется в виде автомотрис (см. рис. 2.1). У нас, в качестве экзотического вида, рельсовый автобус начали использовать в некоторых городах. Перспектива его дальнейшего распространения пока туманна.

Учитывая общность городского транспорта, его стараются объединять, соединяя городские линии с пригородными. Это позволяет использовать один и тот же подвижной состав. Такой транспорт называют смешанным, предназначенным для городских и пригородных перевозок. (К примеру, в Санкт-Петербурге много лет обсуждается вопрос (и решение пока не найдено) пропуска электропоездов с одного вокзала города на другой по линиям метрополитена). В качестве такого смешанного транспорта можно использовать электропоезда 10 и скоростной трамвай 11 (они уже выше представлены).

Как и любой вид транспорта, городской предназначается для выполнения своей главной цели – осуществления перевозок. Основные из них – перевозки горожан 12. Реже городской рельсовый транспорт используется для внутренних хозяйственных перевозок грузов 13. Они осуществляются обычно в ночное время при производстве различного рода строительных, ремонтных и эксплуатационных работ. Для этого используются специальные трамвайные вагоны: рельсошлифовальные, рельсоуборочные и снегоочистительные, рельсосварочные, путеизмерительные и др. Еще реже рельсовым транспортом осуществляются внутренние смешанные, пассажиро-грузовые перевозки 14. В городах для этих перевозок больше подходит автомобильный транспорт. Вагоны рельсового транспорта, осуществляемые такие перевозки, имеют пассажирский салон и помещение для размещения грузов (см. например, рис. 8.1).

Для обеспечения регулярных, осуществляемых, как правило, по расписанию пассажирских перевозок в городах, в том числе и по экологическим соображениям, больше подходит использование самоходных электрических вагонов рельсового транспорта 15. Однако в ряде случаев могут использоваться механические системы 16 с двигателями внутреннего сгорания, тяговые лебедки, рельсовые автобусы, автомотрисы, дизель-поезда, фуникулеры и т.п. 17 системы.

Современная урбанистика (лат. urbānus городской) занимающаяся планировкой и устройством современных городов ориентирована на город удобный для жилья [8.6]. Она предполагает приоритеты жителя над городской инфраструктурой и над городским транспортом, т.е. транспорт должен обслуживать жителей, помогать, а не мешать им. Немногие современных города мира могут похвастаться решением всех проблем взаимодействия горожанина и транспорта. Особенно много проблем связано с ростом автомобилизации городов. Поэтому проблема гармоничного решения взаимодействия пешехода, общественного и личного

транспорта – одна из самых актуальных. Там, где это возможно, ее пытаются решать за счет использования наземного общественного 18 рельсового транспорта. На сегодня это трамвай в городе и электро- и дизельпоезда и скоростной трамвай в пригороде.

Верхнюю часть городского пространства промышленных и окраинных зон занимает обычно надземный 19 рельсовый транспорт – городские железные дороги. Наиболее подходящий для урбанистики городов является подземный 20 транспорт. Это современные системы метрополитенов и скоростного трамвая. Однако метрополитен очень дорог, а его сооружение по времени растягивается на долгие годы. Скоростной трамвай, путь которого пролегает под землей, на эстакадах и на выделенных для него полосах движения, менее дорог по сравнению с метрополитеном, быстрее сооружается, легче подвергается переориентированию. Он более удобен.

Выбор того или другого вида транспорта зависит от размеров и направлений пассажиропотоков (см. также п. 2). Последние,- не постоянны и меняются в течение суток, сезона, года, и зависят от особенностей и местоположения города. Все это учитывается частотой движения и составностью поездов. Этим условиям лучше всего удовлетворяют одновагонные 21 самоходные системы. Они разрешают проблему частоты движения за счет использования большего числа вагонов на трассе, а объем пассажирских перевозок - путем объединения одиночных вагонов между собой, создавая многовагонные системы 22. Использование сочлененных вагонов и многовагонных электро-и дизельпоездов постоянного формирования решают только количественную проблему перевозки пассажиров. Поездами метрополитена указанные проблемы решаются интервалами движения поездов на линии.

Естественно, что такой разносторонний транспорт, как городской через свои особенности оказывается влияние на урбанистические проблемы поселений. Это: скорость движения, размеры подвижного состава, осность и ширина колеи, а также плавность хода.

Скорость движения наземного 23 общественного транспорта в городе отличается от той, которая наблюдается в пригородной зоне. В городах это зависимая величина от очень многих факторов общегородского трафика (англ. traffic движение, сообщение – дорожное движение) таких, как: частота остановок для посадок/высадок пассажиров, размеры улиц, другие виды транспорта и развязки с ним (в том числе и с пешеходными переходами), размеры и неравномерность пассажиропотоков, скорость наполнения пассажирами остановочных площадок и др.

Скорость движения вагонов городских железных дорог 24 зависит от длины перегонов между станциями, времени на посадку/высадку пассажиров, тяговых возможностей силовых установок поезда, а также уровнем создаваемого ими шума. Скорость городских железных дорог приближается к скорости движения поездов на магистральных железных дорогах.

Скорость движения вагонов метрополитена 25 определяется допускаемыми непогашенными ускорениями и воздушным сопротивлением движению в тоннелях. На сегодня вагоны метро двигаются с максимально возможными скоростями до 90 км/ч.

Пригородное железнодорожное сообщение, как правило, организуется на магистральных путях с нормальными скоростями, принятыми на РЖД для пассажирских поездов (см. п. 1). Они в основном определяются длиной перегонов и состоянием железнодорожного пути.

Скоростные рельсовые системы 27 – это, главным образом, скоростной трамвай (мы его уже выше представили).

В городах 28 размеры вагонов определяются, как существующими планами поселений, так и теми нормами и правилами, которыми пользуются градостроители при перспективных застройках. В пригородной зоне, как правило, используются габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог 29. Вагоны метрополитена строятся по габаритам метро 30.

В старых городах рельсовый транспорт прокладывается с использованием узкой 33 (750 и 1000 мм) колеи, а широкая 31 (1520 мм) колея используется в современных и новых городах. Нормальная или стефенсоновская колея 1435 мм на территории городов нашей страны не используется.

Плавность хода – это показатель комфортабельности транспорта. Она обеспечивается традиционным рессорным подвешиванием 34 в вагонах железнодорожного транспорта, вагонах метро и в трамваях, а также другими методами. Например, в вагонах парижского метрополитена в тележках применяются пневматические резиновые автобусные баллоны 35 (рис. 8.1), в центральном подвешивание современных трамваев – резиновые сайлент-блоки и другие различные системы 36 (пневматические рессоры).

Вагоны передвигаются по рельсам при помощи колесных пар. Их количество зависит от грузоподъемности вагонов, мощности пути и допускаемых нагрузок. Как правило, они заключаются в тележки. Автономные вагоны чаще всего опираются на две двухосные тележки с четырьмя колесными парами 39. Вагоны, которые используются в тесных старых городах чаще всего двухосные 37. Современные трамваи имеют сочлененную конструкцию (см. п. 7), вагоны которых опираются на шесть 40, восемь 41 и на большее число 42 колесных пар.

Таким образом, используя выше приведенную классификацию и таблицу, можно дать обобщенную характеристику для любого вагона городского транспорта, как существовавшего, существующего и будущего, гипотетического (см. рис 8.1).

В левой части таблицы 8.1 представлены характеристические признаки вагонов городского транспорта, а в правой, - варианты их схемных решений в принятых нами цифровых обозначениях.

Обобщенная характеристика определенного вагона рельсового транспорта может быть представлена графически в виде ломанной линии, соединяющей конструктивно-технологические схемы, принятых для данного поезда решений или в виде структурно-логического графа в обозначениях табл. 8.1. Так, например, характеристику скоростного трамвая (метротрама) и рельсового троллейбуса можно записать в следующем виде:

Метротрам ← {3; 8;11; 12; 15; 18; {21 ^ 22}; {23 ^ 27}; 28: 31; 34; {39 ^

40 ^ 41 ^ 42 }};

Рельсовый троллейбус ← {4; 12; 15; 18; 21; 23; 28: {31 ^ 33}; 39}}

и т.д.

Подобным образом можно представить характеристику любого вагона городского транспорта.

Литература к разделу 8

8.1. Демографический энциклопедический словарь /Гл. ред. Валентей Д.И. – М.: Советская энциклопедия,1985. – 608 с.

8.2. Чурков Н.А., Соколов М.М., Морчиладзе И.Г. История вагоностроения - М.: «МБА», 2013. – 190 с.

8.3. Пономарев А.А., Иеропольский Б.К. Подвижной состав и сооружения городского электротранспорта. – М.: Транспорт, 1981. – 421 с.

8.4. Вагоны. Под ред. Л.Д. Кузьмича – М.: Машиностроение, 1978. – 345 с.

8.5. Овечников Е.В., Фишельсон М.С. Городской транспорт – М.: Машиностроение, 1976.- 319 с.

8.6. Вукан Р. Вучик . Транспорт в городах, удобных для жизни – М.: РОСМЭН-БИЗНЕС, 2012.- 636 с.