Канатный транспорт: перспективы развития и возможности применения

Интенсивная урбанизация в современном мире характеризуется множеством проблем. С постоянным ростом населения мегаполисов увеличивается и количество личного транспорта и, как следствие, дорожных заторов. В таких условиях необходимо искать альтернативные способы решения проблемы, осваивая ещё не занятое пространство «второго уровня». Для этого как нельзя лучше подходят канатные дороги или современный струнный транспорт (технология uST). Ниже рассмотрим происхождение технологий, их развитие и техническое родство, а также перспективы применения.

История и эволюция канатного транспорта

Канатная дорога – это вид транспорта, для перемещения которого применяется канатная тяга. Он перевозит пассажиров и грузы в специальных кабинках, называемых гондолами или вагонетками. С большой вероятностью его предшественником был верёвочный транспорт, изображения которого появились в Южном Китае ещё в 250 году до нашей эры. За первое проектирование подвесного транспорта ответственен венецианский инженер Фаусто Веранцио. Чертежи его механической канатной дороги датированы 1616 годом. Работающий прототип появился позднее, в 1644-м, благодаря Адаму Вибе, чья конструкция железной канатной дороги, приводимой в действие лошадьми, использовалась в Гданьске при строительстве оборонительных сооружений.

К слову, изначально канатный подвесной транспорт не был туристическим аттракционом. Основным его преимуществом всегда была возможность использования на маршрутах и объектах со сложным рельефом, где сегодня может применяться и струнный транспорт.

Наиболее широко канатно-подвесной транспорт использовался в США и Великобритании. Так, к 1980 году в Северной Америке было проложено более 500 миль канатных путей, по которым перевозилось более миллиона пассажиров ежегодно. Однако в начале ХХ века канатный общественный транспорт стал применяться и в других частях света, например в странах Европы, Средней Азии, Северной Африки, в Новой Зеландии, Китае и в России, демонстрируя устойчивое развитие.

Самые известные виды канатного подвесного транспорта:

• воздушный трамвай;
• гравитационный подъёмник (рельсовый);
• железная дорога с канатной тягой;
• фуникулёр;
• кресельный подъёмник (канатная дорога);
• горнолыжный подъёмник;
• поверхностный подъёмник;
• гондольный подъёмник;
• канатный конвейер (для грузов);
• канатная переправа (кабельный паром);
• зип-лайн (для альпинистов);
• лифт.

Современные технологии канатного транспорта

В течение многих десятилетий канатно-подвесной вид транспорта оставался нишевым, применяемым в конкретных местах для конкретных нужд, например там, где сложно проехать автомобилям. Тем не менее социальный климат, меняющийся под влиянием загрязнения окружающей среды в мегаполисах, стимулирует муниципальные власти к выбору альтернативных способов сообщения, в том числе и к установке канатно-подвесного транспорта с учётом его преимуществ и недостатков.

В наши дни к подвесному транспорту относятся гондольные и маятниковые подъёмники. Первые имеют закрытую кабину и крепятся к канату при помощи отцепляемых зажимов, остановки кабинок осуществляются посредством подвесных конвейеров. Вторые также имеют кабины закрытого типа и передвигаются благодаря мощным несущим канатам закрытой конструкции, причём делают это реверсивно относительно нижней и верхней станций. И гондольные, и маятниковые подъёмники выступают универсальными видами подвесного транспорта и используются не только для преодоления географических препятствий (крутые склоны, реки, непроходимые леса и т. д.), но и в качестве городского средства передвижения. Оба типа этих подъёмников служат примером непрерывной канатной системы. Они оснащены закольцованным тяговым тросом, который постоянно вращается между конечными точками – барабанными валами с электроприводом – и, соответственно, между станциями.

На больших открытых пространствах используются двухканатные (маятниковые) и трёхканатные (гондольные) подъёмники, имеющие в своей системе стальные колёса, благодаря которым они движутся не по кругу, а вперёд и назад. Такой пассажирский рельсовый транспорт с канатной тягой имеет большую поперечную устойчивость и способен нормально работать даже при сильном боковом ветре. Не последнюю роль здесь играют балки подвесного транспорта, установленные на определённом расстоянии друг от друга.

В отличие от таких устаревших видов подвесного транспорта, которые управляются оператором, современные средства полностью либо частично автоматизированы. Они способны самостоятельно передвигаться, снижать ход для более удобной посадки и высадки пассажиров на станциях, а также поддерживать комфортную температуру в салоне и оптимальный уровень освещения. По схожему принципу работают транспортно-инфраструктурные комплексы uST.

Что такое струнный транспорт

Транспортно-инфраструктурные комплексы uST перевозят пассажиров или грузы по рельсо-струнным магистралям с помощью рельсовых беспилотников (юнимобилей). Комплекс uST включает в себя автоматизированную систему управления, рельсо-струнную эстакаду, состоящую из путевой структуры, промежуточных и анкерных опор, а также подвижной состав. Как правило, анкерные опоры совмещаются с пассажирскими станциями или другими объектами инфраструктуры – погрузочными терминалами, сервисными центрами, путевыми переводами, объектами энергоснабжения, диспетчерскими пунктами.

Путевая структура, или струнный рельс, представляет собой неразрезную стальную или композитную балку, внутри которой находится пучок предварительно напряжённых стальных струн, залитых специальным заполнителем. Это позволяет достичь высокой прочности и ровности пути. В зависимости от максимальной полезной нагрузки (от 20 до 300 тонн) и скоростного режима (от 100 до 500 км/ч) путевая структура uST может быть жёсткой, полужёсткой, гибкой и полугибкой.

Струнный рельс, по которому движутся юнимобили, отличается высокой прочностью. Благодаря технологии преднапряжения вся горизонтальная нагрузка ложится на анкерные опоры, а вертикальная нагрузка – на промежуточные. Первые изготовлены из монолитного бетона, вторые – из стальных труб с оттяжками. Крепление верха опоры (опорного седла) к путевой структуре восьмикратно увеличивает её несущую способность.

Питание рельсо-струнных комплексов происходит при помощи тягового электроснабжения (через контактный рельс). В случае отключения линии от электросети каждый юнимобиль на путевой структуре может продолжить движение за счёт бортового аккумулятора, запаса мощности которого хватит на 28 км.

Преимущества, недостатки и вызовы

К числу неоспоримых преимуществ канатного (канатно-подвесного) транспорта относятся:

• высокая экологичность и отсутствие выхлопов СО2;
• низкий уровень шумового загрязнения;
• простое и более дешёвое строительство в сравнении с остальными коммуникациями;
• низкая стоимость обслуживания;
• низкое потребление электроэнергии;
• небольшой масштаб занятой площади при строительных работах;
• высокая скорость строительства;
• эстетическая привлекательность;
• высокий уровень интеграции в городскую среду и природный ландшафт;
• организация сообщения с удалёнными и изолированными объектами;
• альтернатива традиционному транспорту;
• высокий уровень безопасности;
• привлекательность для туристов.

Из недостатков канатного (канатно-подвесного) транспорта стоит отметить:

• уязвимость для погодных условий, особенно молний;
• относительно низкую скорость движения (10–20 км/ч);
• ограниченную пассажировместимость и необходимость регулирования пассажиропотока;
• необходимость возведения промежуточных опорных башен и балок при большой протяжённости трассы;
• требовательность к частоте и качеству технического обслуживания;
• необходимость постоянного наблюдения за безопасностью пассажиров.

В целях сравнения двух транспортных систем следует отметить и преимущества струнного транспорта (технологии uST), такие как:

• больший пассажиропоток. Технология uST позволяет перевозить за час около 50 000 пассажиров в обе стороны при условии достаточного количества юнимобилей на линии;
• высокий уровень интеграции с другими транспортными системами. Технологии uST уже позволяют принимать пассажиров прямо с земли, но в основном используются посадочные станции «второго уровня» высотой от 7,5 м. Их можно интегрировать с переходами линий метро, наземными станциями городского транспорта и даже с торговыми центрами;
• гибкость в использовании. Пассажиропоток рельсо-струнного комплекса может динамически регулироваться в течение дня в зависимости от плотности трафика. Грузоподъёмность рельсо-струнной эстакады составляет 60 тонн;
• кратчайшая траектория. Для комплекса uST не важен рельеф местности, так как трасса прокладывается по кратчайшей траектории. При необходимости путевая структура может иметь кривизну в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
• высокая экологичность. Например, для строительства полужёсткой путевой структуры uST требуется землеотвод площадью всего 0,1 га. Сам комплекс работает на электричестве, поэтому не выделяет вредных выбросов;
• автоматизация, комфорт и безопасность. Электромобили uST обеспечены большим количеством систем для безопасности пассажиров.

Также все процессы управления ими полностью автоматизированы, хотя и контролируются в том числе оператором системы управления. Рельсовые беспилотники оснащены модулями мультимедиа, Wi-Fi и климатическими системами.

Поскольку конструкция канатной дороги любого типа предполагает строительство подвесных путей на некотором расстоянии от земли, её ошибочно относят к общественному воздушному пассажирскому транспорту. Тем не менее это не так. Классический пример общественного воздушного транспорта – это самолёт, вертолёт и дирижабль. А транспорт на канатной дороге традиционно называют воздушным трамваем или канатной кабиной, реже – фуникулёром.

И всё же, канатная дорога – это какой вид транспорта? Технически такие системы относятся к внеуличному пассажирскому и грузовому транспорту, оснащённому стальными тросами. Подобная конструкция путевой структуры позволяет соединять ключевые точки ландшафта по кратчайшей траектории. Нередко уклон какой-либо плоскости при этом может составлять 45°, и его преодоление для любого другого транспорта является невыполнимой задачей без строительства вспомогательной инфраструктуры.

Глобальное внедрение

Сегодня канатные дороги в основном представляют собой интеллектуальные транспортные системы. Из существующих путей подвесного транспорта наиболее впечатляющими примерами являются те, что демонстрируют глобальное внедрение канатных дорог в городскую инфраструктуру. В первую очередь это 16-километровая сеть подвесных путей системы Metrocable, существенно преобразивших экономическую столицу Колумбии, город Медельин. В 2004 году муниципальные власти приступили к радикальной трансформации своих логистических систем, впервые связав сеть канатных дорог с метро и тем самым внедрив гибридные транспортные решения.

Власти крупнейших боливийских городов, Ла-Пас и Эль-Альто, столкнулись с коллапсом немногочисленных автомобильных дорог между ними: количество транспорта намного превысило пропускную способность наземных трасс. В качестве альтернативы компания Mi Teleférico спроектировала завершённую систему канатных дорог, которая стала одной из самых длинных в мире. В настоящий момент она состоит из 11 линий с 36 станциями, а общая протяжённость путей составляет 33,8 км. Mi Teleférico уникальна тем, что является основой городской транспортной сети, а не её дополнением.

Ещё одним ярким примером гибридных транспортных решений является Roosevelt Island Tramway – канатная дорога, пересекающая нью-йоркскую Ист-Ривер и соединяющая Рузвельт-Айленд с Верхним Ист-Сайдом Манхэттена. Эти изготовленные компанией Von Roll воздушные трамваи способны перевозить по 110 человек за раз и преодолевают расстояние в 960 м. Установлено, что ежегодно услугами Roosevelt Island Tramway пользуется более 2 млн пассажиров.

Наиболее молодой, но не менее важной является канатная дорога «Ракавлит» в израильском городе Хайфа. Она была введена в эксплуатацию в 2022 году, имеет протяжённость 4,4 км и состоит из 148 кабин-вагончиков вместимостью 10 мест каждая. Благодаря трассе пассажиры легко могут добраться до ключевых точек города: центральной автобусной станции Ха-Мифрац, Техниона и Хайфского университета. Этот транспорт перевозит до 330 000 человек в месяц.

Возможности и перспективы

Как мы уже сказали, канатная дорога сегодня многими воспринимается как инфраструктура будущего, пример гибридных транспортных решений. При этом многие ведущие производители подвесного транспорта создали крупные объединения, чтобы успешнее конкурировать на мировом рынке.

Необычный подход к развитию подвесных систем демонстрирует международная компания Unitsky String Technologies Inc. из Беларуси. В отличие от классического пассажирского рельсового транспорта концепция использования рельсо-струнных комплексов в корне меняет представление об общественном канатном пассажирском транспорте и прокладывает новый вектор перспектив его применения. Для отработки всех технологий uST реализован первый коммерческий проект в Марьиной Горке. Также компания UST Inc. ведёт переговоры о внедрении рельсо-струнных комплексов в Индии, Непале, ОАЭ, на Тайване и в других странах.

Будущее канатного транспорта

Как мы уже говорили выше, роль канатного транспорта перестала сводиться к туристическому аттракциону или средству развлечения. Сегодня канатная дорога – это транспорт с большим потенциалом. С актуальными темпами урбанизации его роль, пусть и локально, продолжает расти, а сами эти системы демонстрируют устойчивое развитие. Учитывая качество и высокие темпы масштабирования современных технологий в области искусственного интеллекта, управление канатной дорогой в ближайшем будущем можно сделать полностью автономным.

Не исключено, что на этом фоне будет меняться и сам подход к проектированию подвесного транспорта: несколько устаревшая канатная формула будет заменена более прогрессивными струнными технологиями, что значительно увеличит скорость перемещения, а следовательно, и пассажиропоток. Высокий уровень свободы передвижения пассажиров даст возможность продавать мобильность как услугу, позволив сформировать из гибридных транспортных решений, объединяющих подземные, наземные и надземные пути, инфраструктуру будущего.

Важно отметить, что более современная технология uST уже обладает рядом преимуществ перед своим «почтенным» оппонентом. Во-первых, на струнном транспорте, в отличие от канатных дорог, не используются громоздкие топливные моторы, которые производят много шума и не так эффективны, как электрические аналоги. Во-вторых, каждый беспилотник на рельсо-струнных магистралях может двигаться автономно, без привязки к другому, как это происходит на реверсивных канатных дорогах. В-третьих, транспортно-инфраструктурные комплексы uST более технологичны и уже оснащаются автоматизированной системой управления, что делает их более эффективными.

Даже в уже сформировавшихся населённых пунктах с исторической застройкой и там, где сохраняется тренд на экологичный транспорт, внедрение транспорта «второго уровня» поможет повысить их туристическую привлекательность, а также создать альтернативу сообщению для местных жителей. В будущем актуальность подобных запросов сохранится, так как население крупных городов постоянно растёт, а вместе с тем ужесточаются и экологические нормы по вредным выбросам СО2.

Заключение

Несмотря на сложность рельефа местности и плотность городской застройки, канатные дороги выступают одними из ключевых альтернативных решений при грузоперевозках и организации пассажирского транспортного сообщения. Стоимость таких проектов напрямую зависит от их сложности, протяжённости трасс, количества балок и опор подвесного транспорта, а также погодных условий, но даже несмотря на это они остаются более дешёвыми, нежели традиционная прокладка асфальтовых и/или железнодорожных путей.

При этом канатные дороги и рельсо-струнные магистрали uST сделают город или природный объект более привлекательным, так как имеют низкий углеродный след и не вредят экологии, обеспечивают безопасность и мобильность, поскольку транспорт движется по наименьшей траектории, а также являются эффективным туристическим инструментом, повышающим востребованность популярных маршрутов.

 

 

Источник