Монорельсовые дороги обречены остаться не более чем дорогим аттракционом и в новом столетии

МНОГИМ еще памятны футуристические проекты 60-х годов, в том числе и в области транспорта. Особенной популярностью пользовались в то время идеи различных монорельсовых дорог. Есть сторонники монорельса и в наши дни, увы, даже в руководстве столицы - наиболее ярким представителем, пожалуй, можно считать бывшего префекта Северо-Восточного округа г-на Систера. Но почему же увы , спросит читатель?

Каждый вид транспорта всегда имеет различные специфические особенности, которые ограничивают его применение, и их следует знать. Монорельсовые дороги в основном исполняют функции аттракциона, перевозя посетителей различных промышленных выставок и парков отдыха, а коммерческие, реально перевозящие пассажиров линии во всем мире можно счесть по пальцам одной руки.

СНИЗУ, СВЕРХУ И СБОКУ

Так что же такое монорельсовая дорога и почему же монорельсовый транспорт, хотя и известен уже около века, до сих пор остается всего лишь экзотикой?

Официально монорельсовая дорога - это транспортная система, в которой вагоны перемещаются по балке-монорельсу, установленной на отдельных опорах или эстакаде, а по сути, это компромисс между канатной дорогой и надземным метрополитеном. Однако такое определение слишком расплывчато. Реально монорельсовые дороги подразделяются на ряд очень специфических разновидностей, общее между которыми - только монорельс.

Прежде всего следует различать дороги традиционного типа, где вагоны перемещаются по монорельсу на колесах, как правило, с пневматическими шинами, и дороги, использующие воздушную или магнитную подушку вагонов. Традиционные монорельсовые дороги, кроме того, бывают не только навесными, с вагонами, перемещающимися сверху монорельса, но и подвесными, где вагоны подвешены под монорельсовой балкой. В свою очередь, такая подвеска может быть осуществлена двумя способами: либо симметричным, либо несимметричным. Не так давно в Киеве разработали монорельсовую систему с боковой подвеской.

Но, собственно говоря, почему был изобретен транспорт этого типа? Главным образом, чтобы совместить относительную компактность канатных дорог с большей гибкостью и надежностью метрополитена. Не случайно первые монорельсовые линии были именно подвесными.

Классический пример такой монорельсовой дороги - открытая в 1902 году и работающая по сей день линия в немецком городе Вуппертале. Конструкция Вуппертальской дороги наиболее близка к канатной: несущий трос заменен на рельс железнодорожного типа, и каждый вагон снабжен собственным приводом, а боковой поддержки для уменьшения качки вагонов нет. Однако всякое компромиссное техническое решение подразумевает обязательное наличие не только достоинств, но и недостатков, и именно они не позволили монорельсовым дорогам стать привычным каждодневным транспортным средством.

Чтобы обосновать данное утверждение более наглядно, выводы удобнее излагать по разделам, как бы разложив устройство монорельсовой дороги на составляющие.

НЕСУЩАЯ БАЛКА

Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, монорельсовый путь и сложен в устройстве, и трудоемок в постройке. Несущая балка (собственно монорельс) на навесных дорогах изготавливается из монолитного или сборного железобетона, а на всех подвесных - из высокопрочной стали. Этот элемент конструкции должен выдерживать очень большие нагрузки во время разгона и торможения поездов, а также при прохождения поездами криволинейных участков пути. Таковые, в частности, для компенсации центробежных сил, изогнуты в двух плоскостях, что приводит к удорожанию всей постройки. Например, для строительства пути монорельсовой дороги в Диснейленде пришлось заказывать сложную сборную опалубку, состоящую из пятидесяти элементов.

Помимо этого, каждый элемент монорельсовой балки должен быть изготовлен с высокой точностью, иначе поезд будет идти по ней, как телега по булыжной мостовой. Стальная балка дороже, но в условиях отечественного климата железобетон долго не прослужит - частые чередования зимой оттепелей и похолоданий, чего не бывает ни в Западной Европе, ни в Америке, приведут к тому, что поверхность бетонной балки станет выкрашиваться, а замена изношенного участка балки из-за больших размеров и массы - задача достаточно проблематичная. Сложна из-за размеров монорельса и его трудной доступности и дефектоскопия пути, а надежная работа без нее невозможна.

Стальной путь нуждается в серьезной защите от коррозии, а также в специальных стыках, которые компенсировали бы его удлинение из-за нагрева летом и укорачивание зимой. Такие необходимые для обеспечения путевого развития элементы, как стрелочные переводы и крестовины, у монорельсовых дорог крайне громоздки, сложны и ненадежны, а без них невозможны ни крупные станции и вокзалы, ни разветвленные сети линий, ни тем более депо.

МОНОРЕЛЬСОВЫЙ СТРЕЛОЧНИК

Принцип конструкции монорельсового стрелочного перевода достаточно прост. Один из участков пути вынимают, а на его место ставят другой или изготавливают его из какого-либо гибкого сплава, а у крестовины отрезок балки вращается вокруг вертикальной оси, как разворотный круг у веерного локомотивного депо. Наиболее велики размеры у стрелочных переводов навесных дорог: их длина равна сорока пяти метрам, на подвесных монорельсовых дорогах они компактнее.

Подобные конструкции очень тяжелы и тихоходны, переключают их с помощью гидравлических домкратов или мощных электроприводов. О надежности работы таких систем стрелочных переводов и крестовин в наших зимних условиях можно отозваться крайне скептически - трудности, связанные с их очисткой от снега и льда или с замерзанием приводов, несомненны. Низкая скорость их срабатывания - очень серьезный изъян: она накладывает ограничения на скорость движения поездов и делает невозможным, например, при возникновении экстренной ситуации перевод стрелки непосредственно перед идущим составом. Следует также особенно подчеркнуть, что монорельсовых дорог, работающих в климатических условиях, сопоставимых с российскими, нигде в мире нет. Даже в Монреале климат значительно мягче, а Франция и Япония и вовсе не знают, что такое зима в привычном нам смысле.

Однако в Германии очень серьезной проблемой считают зимнее обледенение монорельсовых балок, а в Японии монорельсовые дороги на зиму предпочитают закрывать. Очистка монорельсового пути от мусора, снега и льда - достаточно трудная задача, особенно на подвесных дорогах с симметричным подвешиванием: в этой конструкции колеса вагонов идут внутри балки. Кстати, практика эксплуатации во Франции таких подвесных дорог системы Сафеже показала, что поезда при быстром движении часто засасывают мусор внутрь балки.

В условиях нашего климата зимнее обледенение способно остановить работу дороги, а механическая очистка монорельса из-за его сложной конфигурации - довольно сложная техническая задача. Следовательно, необходимо либо оснащение всего монорельсового пути системой подогрева, либо применение очистки раскаленными газами - так чистят списанными реактивными двигателями аэродромы. Однако и то и другое дорого.

СЛОН В МЕГАПОЛИСЕ

Сложность представляет и вписывание монорельсовой дороги в сложившуюся городскую застройку, несмотря на ее относительную компактность по сравнению с эстакадным метро. Затяжные крутые подъемы и резкие повороты для монорельсового транспорта просто недопустимы, особенно при высоких скоростях движения. И если первая проблема решается просто подбором высоты опор эстакады, то для решения второй необходимо учитывать, что минимальный радиус поворота у навесных дорог равен восьмидесяти метрам, а у подвесных - тридцати. Кроме того, любые подвесные дороги с несимметричным и с боковым типами подвешивания нуждаются в так называемых оборотных кольцах - конструкция ходовой части их вагонов не дозволяет поездам обходиться на конечных станциях просто тупиками. Обратная проблема возникает за городом - при отсутствии помех движению отпадает необходимость в дорогостоящей эстакаде, но дороги подвесного типа неспособны без нее обойтись.

Не будет лишним упомянуть и о серьезных трудностях, возникающих при внезапном выходе из строя поезда монорельсовой дороги или же всей линии в целом. По монорельсовой эстакаде невозможно передвигаться пешком, а следовательно, потребуется принимать меры по экстренной эвакуации пассажиров - не случайно в оснащение каждого монорельсового поезда всегда входит несколько веревочных лестниц. Однако при чрезвычайных обстоятельствах такие средства весьма неэффективны, а стало быть, необходимо или создавать для обеспечения эвакуации людей специальную службу, или добавлять работы МЧС.

Эвакуация с линии и самого неисправного подвижного состава тоже исключительно трудна, поскольку до него достаточно сложно добраться, чтобы провести все необходимые для этого работы мероприятия.

ПЛАТА ЗА КОМПАКТНОСТЬ

За компактность эстакады монорельсовым дорогам традиционного типа приходится расплачиваться сложностью ходовой части вагонов.

У дорог навесного типа ходовая часть включает несколько пар несущих колес, которые имеют электроприводы и многоступенчатую подвеску, и несколько пар колес боковой поддержки для снижения раскачивания и предотвращения схода вагона с монорельсовой балки. У подвесных дорог устройство подвески проще, и, кроме того, у старинных типов дорог с несимметричным подвешиванием и всех типов дорог с симметричным подвешиванием вагоны не имеют колес боковой поддержки. Однако вагон подвесной дороги состоит из двух фактически изолированных друг от друга частей: кузова и несущих тележек, посредством которых он и передвигается по монорельсу. Такая конструкция требует более мощных, чем у навесных дорог, электроприводов. Помимо этого, элементы ходовой части подвесных дорог, по сути, открыты и атмосферным осадкам, и всевозможным загрязнениям, что сказывается на надежности работы.

Подвесным дорогам также присуща и еще одна, крайне неприятная особенность: если вагон навесной дороги может сойти с эстакады только в случае полного разрушения пути, то на подвесной дороге достаточно, чтобы износились узлы, которыми кузов вагона крепится на тележках. А что такое срыв поезда с эстакады, имеющей более пяти метров высоты, хорошо показало крушение, не так давно случившееся на Вуппертальской дороге, когда двухвагонный поезд ушел на дно реки Вуппер. Однако если бы поезд упал не в реку, а, например, на шоссе, то последствия были бы еще более плачевными.

Следствие сложной конструкции ходовой части вагонов навесных дорог традиционного типа и всех подвесных - очень большое сопротивление движению. Этот факт влечет за собой совершенно чудовищный удельный энергорасход в несколько раз больший, чем у метрополитена. (Для сравнения. Удельный энергорасход троллейбуса вдвое больше, чем у трамвая, в результате на Западе, где электроэнергия значительно дороже, чем у нас, троллейбус экономически невыгоден и поэтому, кроме Франции и Швейцарии, почти нигде не используется.) Именно высокий удельный энергорасход и не дал традиционным монорельсовым дорогам получить широкое распространение.

Второй по значимости их недостаток - быстрый износ шин несущих колес, в особенности при движении составов на высоких скоростях.

МАГНИТОПЛАНЫ - УГРОЗА ЭКОЛОГИИ

Использование для монорельсового транспорта электродвигателей линейного типа, а также воздушной или магнитной подушки не только не улучшает его экономических показателей, но и создает ряд новых проблем.

Во-первых, магнитная и воздушная подушки имеют смысл только при высокоскоростном движении, но это возможно лишь при больших расстояниях между станциями, иначе поезду не разогнаться. Во-вторых, по данным статистических исследований, у магнитной дороги удельный энергорасход на 20% больше, чем у аналогичной рельсовой. У дороги же на воздушной подушке он велик, что называется, по определению. В-третьих, использование линейных электродвигателей ограничивается тем, что зазор между их статором и ротором для получения надежной работы не должен превышать пяти миллиметров. Это труднодостижимо из-за свойственной всем типам монорельсовых дорог, кроме дорог с боковой подвеской, раскачки вагонов во время движения, особенно при прохождении поворотов.

Магнитный монорельсовый транспорт, или, как его еще называют, магнитоплан, основные трудности создает, как ни странно, в сфере экологии. Хотя в отличие от традиционных монорельсовых дорог он почти бесшумен, мощные электромагниты, которые используются для подвешивания и движения вагонов, создают излучение, уровень которого многократно превышает таковой у линий электропередачи. А поскольку электромагниты находятся непосредственно под полом вагона или же на пути, то поездные бригады и пассажиры, а также окрестные жители подвергнутся риску получения онкологических и ряда иных заболеваний. Этот факт подтверждается статистикой заболеваний помощников и машинистов электровозов переменного тока, так как они работают, подвергаясь воздействию излучения трансформаторов локомотива.

Насколько же велико электромагнитное излучение от магнитоплана, могут подтвердить все присутствовавшие на испытаниях опытного участка такой дороги на полигоне в Раменском: во время ряда опытных поездок из строя выходили не только калькуляторы и электронные часы, что обычно и в кабине электровоза переменного тока, но даже и контрольное экспериментальное оборудование. В Японии многие пожилые граждане пользуются кардиостимуляторами, которые, как известно, тоже выходят из строя от сильного электромагнитного изучения, поэтому японцы очень осторожно относятся к внедрению магнитных монорельсовых дорог.