Трамвай - вид городского (в редких случаях пригородного) пассажирского (в некоторых случаях грузового) транспорта с максимальной допустимой нагрузкой на линию до 30.000 пассажиров в час, в котором вагон (состав из вагонов) приводится в движение по рельсам за счет электрической энергии. В настоящий момент зачастую к современным трамваям применяется так же термин легкорельсовый транспорт (ЛРТ) . Трамваи возникли в конце XIX века. После расцвета, эпоха которого пришлась на период между мировыми войнами, начался упадок трамваев, однако с конца XX века наблюдается значительный рост популярности трамвая. Воронежский трамвай был торжественно открыт 16 мая 1926 года - об этом событии можно подробно прочитать в разделе История , классический трамвай был закрыт 15 апреля 2009 года. Генеральный план города предполагает восстановление трамвайного движения по всем существовавшим до последнего времени направлениям.

Устройство трамвая

Современные трамваи сильно отличаются от своих предшественников по конструкции, однако основные принципы устройства трамвая, порождающие его преимущества перед другими видами транспорта, остались неизменными. Электросхема вагона устроена приблизительно так: токосъёмник (пантограф, бугель, или штанга) - система управления тяговым двигателем - тяговые двигатели (ТЭД) - рельсы.

Система управления тяговым двигателем предназначена для изменения силы тока проходящего через ТЭД - то есть для изменения скорости. На старых вагонах применялась непосредственная система управления: в кабине находился контроллер машиниста - круглая тумба с ручкой наверху. При повороте ручки (было несколько фиксированных положений) на тяговый двигатель подавалась определённая доля силы тока из сети. При этом остальная часть превращалась в тепло. Сейчас таких вагонов не осталось. С 60-х годов начала применяться так называемая реостатно-контакторная система управления (РКСУ). Контроллер разделился на два блока и стал более сложным. Появилась возможность параллельного и последовательного включения тяговых двигателей (в итоге вагон развивает разную скорость), и промежуточные реостатные позиции - таким образом, процесс разгона стал значительно плавнее. Появилась возможность сцеплять вагоны по системе многих единиц - когда управление всеми двигателями и электрическими цепями вагонов осуществляется с одного поста машиниста. С 1970-х и по настоящее время во всём мире внедряются импульсные системы регулирования, выполненные на полупроводниковой элементной базе. На двигатель подаются с частотой несколько десятков раз в секунду импульсы тока. Это позволяет достичь очень высокой плавности хода и высокой экономии электроэнергии. Современные трамваи, оборудованные тиристорно-импульсной системой управления (такие как воронежский КТМ-5РМ или бывшие до 2003 года в Воронеже Татры-Т6В5), дополнительно экономят до 30% электроэнергии за счет ТИСУ.

Принципы торможения трамвая похожи на аналогичные в железнодорожном транспорте. На старых трамваях тормоза были пневматическими. Компрессор вырабатывал сжатый воздух, и с помощью специальной системы приспособлений его энергия прижимала тормозные колодки к колёсам - так же как на железной дороге. Сейчас пневмотормоза используются только на вагонах Петербургского трамвайно-механического завода (ПТМЗ). С 1960-х годов на трамваях применяется в основном электродинамическое торможение. Тяговые двигатели при торможении вырабатывают ток, который на реостатах (много последовательно соединённых резисторов) превращается в тепловую энергию. Для торможения на низких скоростях, когда электроторможение неэффективно (при полной остановке вагона) применяются колодочные тормоза, действующие на колёса.

Низковольтовые цепи (для освещения, сигнализации и всего такого) питаются от электромашинных преобразователей (или мотор-генераторов - того самого, что постоянно гудит на вагонах Татра-Т3 и КТМ-5) или от бесшумных полупроводниковых преобразователей (КТМ-8, Татра-Т6В5, КТМ-19 и так далее).

Управление трамваем

Примерно процесс управления выглядит так: водитель поднимает пантограф ( дугу ) и включает вагон, постепенно поворачивая ручку контроллера (на вагонах КТМ), или нажимает педаль (на Татрах), автоматически собирается схема на ход, на тяговые двигатели поступает всё больший и больший ток, и вагон ускоряется. По достижении требуемой скорости водитель устанавливает ручку контроллера в нулевое положение, ток выключается, и вагон движется по инерции. Причём в отличие от безрельсового транспорта, так двигаться он может довольно долго (это экономит огромное количество энергии). Для торможения контроллер устанавливается на тормозную позицию, собирается схема на торможение, ТЭДы соединяются с реостатами, и вагон начинает тормозится. При достижении скорости около 3-5 км/ч автоматически включаются механические тормоза.

В ключевых точках трамвайной сети - как правило, в районе оборотных колец или развилок - имеются диспетчерские пункты, контролирующие работу трамвайных вагонов и соответствие ее заранее составленному расписанию. За опоздания и обгоны расписания водители трамвая подвергаются штрафам - эта особенность организации движения значительно повышает предсказуемость для пассажиров. В городах с развитой трамвайной сетью, где трамвай сейчас является основным перевозчиком пассажиров (Самара, Саратов, Екатеринбург, Ижевск и другие) пассажиры, как правило, выходят на остановку с работы и на работу, заранее зная время прихода попутного вагона. За движением трамваев во всей системе следит центральный диспетчер. В случае аварий на линиях диспетчер по централизованной системе связи указывает пути объезда, что выгодно отличает трамвай от его ближайшего родственника - метрополитена.

Путевое и электрическое хозяйство

В разных городах трамваи используют разную ширину колеи, чаще всего - ту же, что и обычные железные дороги, как, например, в Воронеже - 1524 мм. Для трамвая в разных условиях могут применяться как обычные рельсы железнодорожного типа (только в отсутствие мощения), так и специальные трамвайные (желобчатые), с жёлобом и губкой, позволяющие утопить рельс в мостовой. В России трамвайные рельсы производятся из более мягкой стали, чтобы можно было изготавливать из них кривые меньшего радиуса, чем на железной дороге.

На смену традиционной - шпальной - укладке рельс, все чаще применяют новую, при которой рельс укладывается в специальный резиновый желоб, расположенный в монолитной бетонной плите (в России такую технологию называют чешской ). Несмотря на то, что такая укладка пути обходится дороже, проложенный так рельсовый путь служит без ремонта гораздо дольше, полностью гасит вибрацию и шум от трамвайной линии, ликвидирует блуждающие токи ; переезд уложенной по современной технологии линии не представляет трудности для автомобилистов. Линии по чешской технологии существуют уже сейчас в Ростове-на-Дону, Москве, Самаре, Курске, Екатеринбурге, Уфе и других городах.

Но даже без применения специальных технологий шум и вибрации от трамвайной линии могут быть сведены к минимуму за счет правильной укладки полотна и его своевременного обслуживания. Пути должны укладываться на основу из щебня, на бетонных шпалах, которые затем должны быть засыпаны щебнем, после чего линия асфальтируется или закрывается бетонной плиткой (для поглощения шума). Стыки рельсов свариваются, а сама линия по мере необходимости шлифуется с помощью рельсошлифовального вагона. Такие вагоны выпускались на Воронежском ремонтном трамвано-троллейбусном заводе (ВРТТЗ) и имеются не только в Воронеже, но и в других городах страны. Шум от уложенной таким образом линии не превышает шума от дизельного двигателя автобусов и грузовиков. Шум и вибрации от вагона, идущего по линии, уложенной по чешской технологии, меньше шума, производимого автобусами, на 10-15%.

В ранний период развития трамваев электрические сети еще не имели достаточного развития, поэтому почти каждое новое трамвайное хозяйство включало в себя собственную центральную электростанцию. Сейчас трамвайные хозяйства получают электроэнергию от электрических сетей общего назначения. Так как трамвай питается постоянным током сравнительно невысокого напряжения, передавать его на большие расстояния слишком затратно. Поэтому вдоль линий размещаются тягово-понизительные подстанции, которые получают из сетей переменный ток высокого напряжения и преобразуют его в постоянный ток, пригодный к подаче в контактную сеть. Номинальное напряжение на выходе тяговой подстанции — 600 вольт, номинальным напряжением на токоприёмнике подвижного состава считается 550 В.

Моторный высокопольный вагон Х с безмоторным прицепом М на проспекте Революции. Такие трамваи были двухосными, в отличии от четырехосных, применяемых сейчас в Воронеже.

Трамвайный вагон КТМ-5 - четырехосный высокопольный трамвайный вагон отечественного производства (УКВЗ). Трамваи этой модели запустили в серийное производство в 1969 году. С 1992 года такие трамваи не производятся.

Современный четырехосный высокопольный вагон КТМ-19 (УКВЗ). Такие трамваи составляю сейчас основу парка в Москве, их активно закупают другие города, в том числе такие вагоны есть в Ростове-на-Дону, Старом Осколе, Краснодаре...

Современный сочлененный низкопольный трамвай КТМ-30 производства УКВЗ. В ближайшие пять лет такие трамваи должны стать основой создаваемой в Москве сети скоростного трамвая.

Другие особенности организации трамвайного движения

Трамвайное движения отличает большая провозная способность линий. Трамвай - это второй по провозным возможностям транспорт после метрополитена. Так, линия традиционного трамвая способна вывезти пассажиропоток в 15.000 пассажиров в час, линия скоростного трамвая способна вывезти до 30.000 пассажиров в час, а линия метрополитена способна вывезти - до 50.000 пассажиров в час. Автобус и троллейбус в два раза уступают трамваю по провозной способности - для них она составляет всего лишь 7.000 пассажиров в час.

Трамвай, как и всякий рельсовый транспорт, обладает большей интенсивностью оборота подвижного состава (ПС). То есть требуется меньшее число вагонов трамвая, чем автобусов или троллейбусов, чтобы обслужить одинаковые пассажиропотоки. Трамвай обладает наибольшим среди средств наземного городского транспорта коэффициентом эффективности использования городской площади (отношение числа перевозимых пассажиров к площади, занимаемой на проезжей части). Трамвай может использоваться в сцепках из нескольких вагонов или в многометровых сочлененных трамвайных поездах, что позволяет перевозить массу пассажиров силами одного водителя. Это дополнительно снижает себестоимость такой перевозки.

Также следует отметить относительно большой срок службы ПС трамвая. Гарантийный срок службы вагона до капитально-восстановительного ремонта составляет 20 лет (в отличие от троллейбуса или автобуса, где время службы без КВР не превышает 8 лет), причем после проведения КВР срок службы продляется настолько же. Так, например, в Самаре имеются вагоны Татра-Т3 с 40-летней историей. Стоимость КВР вагона трамвая значительно ниже стоимости покупки нового и проводится, как правило, силами ТТУ. Это же позволяет без проблем приобретать б/у вагоны за границей (по ценам в 3-4 раза ниже стоимости нового вагона) и использовать их без проблем порядка 20 лет на линиях. Покупка б/у автобусов сопряжена с большими тратами на ремонт такой техники, и, как правило, после покупки такой автобус не может использоваться дольше 6-7 лет. Фактор значительно большей длительности службы и повышенной ремонтопригодности трамвая полностью компенсирует дороговизну приобретения нового ПС. Приведенная стоимость ПС трамвая оказывается почти на 40% ниже, чем для автобуса.

Достоинства трамвая

· Первоначальные затраты (при создании трамвайной системы) хоть и высоки, но тем не менее они ниже, чем затраты, необходимые для строительства метро, так как нет необходимости в полном обособлении линий (хотя на отдельных участках и развязках линия может проходить в туннелях и на эстакадах, но нет нужды устраивать их на всём протяжении трассы). Однако строительство наземного трамвая обычно сопряжено с переустройством улиц и перекрёстков, что повышает цену и приводит к ухудшению дорожной обстановки во время строительства.

· При пассажиропотоке более 5.000 пасс./час эксплуатация трамвая обходится дешевле эксплуатации автобуса и троллейбуса.

· В отличие от автобусов, трамваи не загрязняют воздух продуктами сгорания и резиновой пылью от трения колес об асфальт.

· В отличие от троллейбусов трамваи более электробезопасны и более экономичны.

· Трамвайная линия обосабливается естественным образом путём лишения её дорожного покрытия, что важно в условиях низкой водительской культуры. Но даже в условиях высокой водительской культуры и при наличии дорожного покрытия трамвайная линия заметна лучше, что помогает водителям держать выделенную полосу для общественного транспорта свободной.

· Трамваи хорошо вписываются в городскую среду разных городов, в том числе в среду городов со сложившимся историческим обликом. Различные системы на эстакадах, вроде монорельса и некоторых видов легкорельсового транспорта, с архитектурно-градостроительной точки зрения хорошо подходят только для современных городов.

· Низкая гибкость трамвайной сети (при условии её исправного состояния) психологически благотворно влияет на ценность недвижимости. Владельцы недвижимости исходят из того, что наличие рельсов гарантирует наличие трамвайного сообщения, как следствие, недвижимость будет обеспечена транспортом, что влечёт за собой высокую цену на неё. По данным бюро Hass-Klau & Crampton, стоимость недвижимости в районе трамвайных линий возрастает на 5-15%.

· Трамваи обеспечивают большую провозную способность, чем автобусы и троллейбусы.

· Хотя трамвайный вагон стоит намного дороже автобуса и троллейбуса, однако трамваи отличаются гораздо большим сроком службы. Если автобус редко служит дольше десяти лет, то трамвай может эксплуатироваться 30-40 лет, а при условии регулярных модернизаций даже в таком возрасте трамвай будет удовлетворять требованиям комфорта. Так, в Бельгии наряду с современными низкопольными успешно эксплуатируются трамваи PCC, выпущенные в 1971-1974 годах. Многие из них недавно прошли модернизацию.

· Трамвай может совмещать скоростные и нескорсотные участки в рамках одной системы, а также иметь возможности объезда аварийных участков, в отличие от метрополитена.

· Трамвайные вагоны можно сцеплять в поезда по системе многих единиц, что позволяет экономить на заработной плате.

· Трамвай, оборудованный ТИСУ, экономит до 30% электроэнергии, а трамвайная система, позволяющая использовать рекуперацию (возврат в сеть при торможении, когда электродвигатель работает как электрогенератор) электроэнергии, дополнительно экономит до 20% энергии.

· По статистике трамвай - это самый безопасный вид транспорта в мире.

Недостатки трамвая

· Хотя трамвайная линия в сооружении и дешевле метро, она намного дороже троллейбусной и тем более автобусной.

· Провозная способность трамваев ниже, чем у метро: 15.000 пассажиров в час у трамвая, и до 30.000 пассажиров в час в каждом направлении у легкого метро.

· Трамвайные рельсы представляют опасность для неосторожных велосипедистов и мотоциклистов.

· Неправильно припаркованный автомобиль или дорожно-транспортное происшествие могут остановить движение на большом участке трамвайной линии. В случае поломки трамвая его, как правило, выталкивает в депо или на резервный путь, следующий за ним состав, что в итоге приводит к сходу с линии сразу двух единиц подвижного состава. Трамвайная сеть отличается сравнительно низкой гибкостью (что, однако, может быть компенсировано разветвлённостью сети, допускающей объезд препятствий). Автобусную сеть очень легко изменить в случае необходимости (например, в случае ремонта улицы). При использовании дуобусов весьма гибкой становится и троллейбусная сеть. Однако этот недостаток сводится к минимуму при использовании трамвая на обособленном полотне.

· Трамвайное хозяйство требует хоть и недорогого, но постоянного обслуживания и очень чувствительно к его отсутствию. Восстановление запущенного хозяйства обходится очень дорого.

· Прокладка трамвайных линий на улицах и дорогах требует искусного размещения путей и усложняет организацию движения.

· Тормозной путь трамвая заметно больше тормозного пути автомобиля, что делает трамвай более опасным участником дорожного движения на совмещенном полотне. Однако по статистике трамвай - это самый безопасный вид общественного транспорта в мире, в то время как маршрутное такси - самый опасный.

· Вызываемые трамваем вибрации почвы могут создавать акустический дискомфорт для обитателей окрестных зданий и приводить к повреждению их фундаментов. При регулярном обслуживании пути (шлифовка для устранения волнообразного износа) и подвижного состава (обточка колёсных пар) вибрации могут быть сильно уменьшены, а при применении усовершенствованных технологий укладки путей — сведены к минимуму.

· При плохом содержании пути обратный тяговый ток может уходить в землю. «Блуждающие токи» усиливают коррозию близлежащих подземных металлических сооружений (оболочек кабелей, труб канализации и водопровода, арматуры фундаментов зданий). Однако при современной технологии укладки рельсов они сводятся к минимуму.