Битва технологий: SkyWay vs трамвай

Мы продолжаем цикл публикаций, в которых будем сравнивать существующие виды транспорта c инновационными транспортными комплексами SkyWay. В дебютном выпуске мы обсудили монорельс, а сегодня поговорим о трамвае — одном из старейших видов общественного транспорта.

Как показывает практика, найти достойную альтернативу трамваю довольно сложно. Судите сами: хорошая пассажировместимость, относительно низкие эксплуатационные затраты, экологичность и выделенная линия для движения. Казалось бы, идеальное решение для организации городского транспортного сообщения. Но не всё так просто. Помимо очевидных плюсов использования трамвая есть и не менее существенные минусы. Давайте разбираться.

 

Один из первых

 

 

История современного трамвая берёт своё начало в 30-х годах XIX века. В это время в городах начали появляться предшественники трамваев — конки. Конка представляла собой городскую железную дорогу, вагоны которой приводились в движение при помощи тягловых животных, чаще всего лошадей. Хотя, встречались мулы и даже зебры. Пионерами по внедрению конок стали американские города, такие как Балтимор (1828 г.), Нью-Йорк (1832 г.) и Новый Орлеан (1835 г.).

Однако по-настоящему популярными конные железные дороги стали благодаря французскому изобретателю Альфонсу Луба, который в 1852 г. предложил идею железнодорожного рельса с жёлобом для реборды колеса. Рельсы такой конструкции можно было утапливать в дорожное полотно, что устранило самый главный недостаток конок — выступающие на 15 см рельсы, которые доставляли много неудобств другим участникам движения. По сути, рельсы конструкции Лабуа используются по сей день.

 

 

В отличие от омнибуса — многоместной повозки на конной тяге, передвигавшейся по обычной дороге — меньшее сопротивление качению стального колеса по рельсу позволяло лошади перемещать более тяжёлый вагон. Однако, как и предшественник, конка не была лишена ещё одного недостатка — лошади. Физические возможности животных влияли на режим работы пассажирской линии (рабочий день лошади — 5–6 часов), плюс ко всему такой «двигатель» требовал регулярного ухода и питания.

Если учесть, что на один вагон в среднем приходилось около десятка лошадей, то затраты на их содержание были довольно серьёзные. А потому установка двигателя на трамвайный вагон была вопросом времени.

В 1914 г. в Нью-Йорке конка была закрыта, а ей на смену пришёл хорошо знакомый нам электрический трамвай. Такая же тенденция наблюдалась и в других городах по всему миру. На сегодняшний день единственной действующей конкой является британский Дугласский конный трамвай, который находится в столице острова Мен.

 

У каждого свой путь  

 

Одним из ключевых преимуществ трамвая является выделенная линия для движения. Это позволяет ему передвигаться в городском автомобильном потоке с большей средней скоростью, чем, например, автобус или троллейбус, перевозя гораздо больше пассажиров.

 

 

Однако, реализовать весь потенциал обособленной линии можно только в том случае, если она будет полностью изолирована от других участников дорожного движения — транспорта и пешеходов. На практике добиться этого довольно сложно, особенно если трамвайные линии пролегают через жилую застройку. Поэтому трамвай может угодить в пробку, а ДТП с его участием способно и вовсе полностью парализовать движение на отдельном участке.

 

 

В струнных транспортных комплексах подвижной состав передвигается по путевой структуре, которая расположена над поверхностью земли — на «втором уровне».

 

 

Такое решение позволяет избавиться от всего спектра проблем, которым чревато соседство с другими участниками дорожного движения. Всё просто: ни ДТП, ни пробок, а скоростной режим подвижного состава ничем не ограничен. Ну и отличный вид за окном в качестве бонуса.

К слову, городские жители весьма лояльно относятся к трамваю. Почему? Вопрос риторический. Скорее всего, из-за возможности прокатиться на мини-поезде в черте города, не спускаясь под землю. Но и в этом, сугубо эстетическом вопросе, струнный транспорт находится в выигрыше, предлагая городскому жителю уникальную возможность опробовать электромобиль, который передвигается по воздушным рельсам.

 

Кто за штурвалом?

 

Трамваем управляет водитель — вагоновожатый. Со всеми вытекающими из этого потенциальными проблемами, в том числе связанными с безопасностью. Из-за человеческого фактора любая система будет оставаться уязвимой, потому как от ошибок не застрахован никто. На трамвайные пути случайно выбежал пешеход? Не уступил дорогу невнимательный водитель и трамвай не успел вовремя затормозить? В результате получаем простой на линии, финансовые убытки для перевозчика и пострадавшие стороны. И хорошо, если пострадавшие отделаются сугубо материальными потерями. 

Попытки автоматизировать городской трамвай предпринимаются: в сентябре 2018 г. в рамках международной выставки Innotrans в Берлине компания Siemens провела демонстрацию трамвая Combino, который осуществлял перевозку пассажиров на 6-километровом участке в городе Потсдам. Трамвай был оснащён оборудованием, которое применяется в беспилотных автомобилях — камерами, лидаром и радаром, которые работают в связке с программным обеспечением. Успешное внедрение автономных трамваев может значительно повысить уровень безопасности этого транспорта. Однако, до тех пор, пока он будет двигаться на одном уровне с другими участниками движения, угроза будет оставаться довольно существенной.

 

 

В транспортно-инфраструктурных комплексах SkyWay подвижной состав уже сегодня полностью автоматизирован. Благодаря расположению путевой структуры на «втором уровне», исчезает абсолютное большинство возможных помех для подвижного состава. Следовательно, сокращается количество переменных, которые должна обрабатывать система управления. Это значит, что такую систему можно сделать более надёжной и эффективной, чем существующие аналоги.

«Умные» машины SkyWay не только могут различать препятствия на своём пути, постоянно отслеживать безопасный интервал между отдельными транспортными модулями, но и осуществлять в автоматическом режиме стыковку с неисправным модулем и дальнейшую его буксировку в депо.

 

Уже сейчас система управления подвижным составом SkyWay умеет распознавать лица, что позволяет ей отслеживать случаи ухудшения состояния здоровья пассажира, а также своевременно выявлять и предупреждать противоправные действия, такие как, например, акты вандализма. К тому же она постоянно самообучается, а это значит, что уровень безопасности в струнных транспортных системах будет постоянно расти.

 

Скорость и провозная способность

 

Среди всех видов городского общественного транспорта трамвай находится в лидерах по провозной способности (скоростные версии — 22 000 пасс./ч) и вместимости подвижного состава, уступая только метрополитену. Количество вагонов на трамвайной линии легко увеличить благодаря сцепке, не увеличивая при этом количество водителей.

Скорость передвижения современных трамваев может достигать 120 км/ч, однако на практике эксплуатационные показатели варьируются от 20 до 40 км/час из-за размещения на «первом уровне» и постоянных помех движению. То есть опять же из-за того, что трамваи движутся по дорогам общего пользования. К слову, на территории СНГ трамвайные системы со средней эксплуатационной скоростью выше 24 км/ч именуются высокоскоростными.

В городских транспортных комплексах SkyWay пропускная способность может составлять 50 000 пасс./ч и более, а максимальная скорость движения подвижного состава может достигать 150 км/ч и более. Понятно, что это должно быть на прямых участках трасс и для тяжёлых вариантов городского комплекса, в которых движутся поезда вместимостью 200 – 300 пассажиров. Также очевидно, что, если на трассе будут кривые, скажем, радиусом 200 метров, то скорость на них не может быть выше 36 км/ч из-за боковых центробежных ускорений, которые по физическим причинам не могут быть выше 0,5 м/с². И это не недостаток SkyWay, это – законы физики, которым подчиняются все транспортные системы, в том числе и струнный транспорт.

Как и не может быть развита скорость 150 км/ч, если между соседними станциями, например, будет 500 м. Максимум – 70 км/ч в середине перегона, опять же исходя из законов физики, так как комфортное ускорение разгона и торможения должно быть менее 1 м/с². В противном случае для такого «комфорта» городских перевозок существует стойкое выражение «вёз как дрова».

Поэтому пропускная способность 50 тысяч пассажиров в час и скорость 150 км/ч – это возможности городского струнного транспорта, а конкретные характеристики конкретной городской транспортной линии определяются технико-экономическим обоснованием или бизнес-планом на конкретный адресный проект.

 

Немного цифр

 

Трамвай имеет внушительный запас эффективности, но цена его «входа» в город остаётся довольно высокой. Это факт. Стоимость строительства 1 км городского трамвайного пути обойдётся, в среднем, порядка 10 млн USD. Впрочем, эти цифры весьма условные, так как не учитывают стоимость подвижного состава, инфраструктуры, энергообеспечения и многого иного, потому как могут меняться в зависимости от конкретной локации для строительства. К примеру, предварительная смета проекта подмосковной (а не московской) трамвайной ветки от Подольска до Раменского (через аэропорты Домодедово и Жуковский) составила от 92 до 98 млрд российских рублей за участок длиной 74 км с 16-ю станциями. А это уже свыше 20 млн USD за километр пути, включая инфраструктуру.  При этом, как правило, не учитывают самую дорогостоящую часть любого трамвайного проекта – стоимость городской земли.

Но дороговизна строительства трамвайных линий оправдана другими преимуществами этого вида транспорта — долговечностью, экологичностью и низкой себестоимостью проезда.

В отличие от автомобильного транспорта, трамвай не загрязняет окружающую городскую среду продуктами горения углеводородов и продуктами износа пневматических шин и асфальта, а его пути можно комбинировать с зелёным газоном, что также благотворно сказывается на городском микроклимате. 

 

 

Срок службы автобуса или троллейбуса — 10—20 лет, а для трамвайного вагона и 50 не проблема. Кроме того, в последнее время трамваи стали оснащаться системами, преобразующими постоянный ток, которым питается трамвай, в переменный. Это позволило устанавливать на трамвай электродвигатели переменного тока, которые практически не требуют технического обслуживания, поскольку не имеют быстроизнашивающихся частей и трущихся деталей.

Также трамвай может похвастаться довольно низкой себестоимостью поездки — на 40% ниже, чем в автобусе или троллейбусе.

Нельзя не упомянуть и очевидный недостаток трамвая — шум и вибрация. Максимальная техническая масса трамвайного вагона (с пассажирами) может достигать 50 тонн, что вкупе с тяжёлыми металлическими колёсными парами, неровными рельсами и стыками между ними гарантированно обеспечит дрожание посуды в кухонном шкафу городского жителя. Кроме того, от этого страдают фасады и фундаменты зданий. Конечно, это можно частично исправить установкой виброизоляционного полотна, подрезиненными колёсами и термитной сваркой рельсов в плеть, но полностью избавиться от «фирменного» трамвайного грохота не получится. 

 

 

Транспортные системы SkyWay отличаются низкой материалоёмкостью — благодаря струнным рельсам путевая структура может выдерживать большие нагрузки, оставаясь при этом лёгкой и прочной. Низкая материалоёмкость — низкая стоимость строительства.

Подвижной состав SkyWay полностью электрифицирован, а значит его влияние на экологию практически сведено к нулю. Запас прочности путевой структуры рассчитан на эксплуатацию в течение 100 лет, подвижного состава — 25 лет.

В качестве привода в подвижном составе SkyWay используются стальные мотор-колёса специальной конструкции. Они отличаются малым сопротивлением качению ввиду узкого (в направлении качения) пятна контакта. Мотор-колёса в тандеме с выдающимися аэродинамическими показателями обеспечивает низкое энергопотребление подвижного состава.

Неразрезная эстакада, заполнение струнных рельсов специальным бетоном и использование композитных материалов в конструкции мотор-колеса успешно решают проблему шумообразования в струнных транспортных комплексах. В перспективе подвижной состав SkyWay должен стать практически бесшумным, поскольку работы в этом направлении не останавливаются.

 

 

Низкое энергопотребление + низкие капитальные затраты на строительство транспортных комплексов SkyWay в совокупности обеспечивают низкую стоимость проезда для пассажира. По расчётам, стоимость проездного билета на городских линиях SkyWay будет ниже, чем у возможных конкурентов.

 

Выводы

 

Преимущества трамвая нивелируются по большому счёту одним, но ключевым недостатком — необходимостью делить уличное пространство с другими участниками движения. Конечно, наиболее проблемные участки можно вынести на отдельный уровень — обособленную эстакаду либо изолированную подземную линию. Но в таком случае неизбежно, причём в разы, возрастёт стоимость строительства, что поставит под вопрос целесообразность их возведения.

Струнные транспортные комплексы лишены недостатков, присущих трамваям, ещё на конструктивном уровне. Высокие скорости передвижения, эффективность, беспрецедентный уровень безопасности и комфорта для пассажиров, низкая стоимость строительства, экономичность… О преимуществах SkyWay можно говорить долго, но даже перечисленных вполне достаточно, чтобы сделать простой вывод: достойная альтернатива существующим видам транспорта уже создана.